R290制冷剂在商用冷柜上的应用研究
作者：邱飞，等
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》 2015年第10期
邱飞马超
国内贸易工程设计研究院北京100000
摘要院在商用冷柜中的小型全封闭系统中已经开始使用并推广R290 制冷剂。R290 制冷剂具有良好的环保性能，在商用冷柜中应用R290 制冷剂能够取得良好的应用效果，但也要注意R290 制冷剂具有易燃性。本文在对R290 制冷剂的应用特性进行分析的基础上，对R290 制冷剂的商用冷柜上的应用进行了简要的分析。
关键词院商用冷柜；R290 制冷剂；安全
R290 制冷剂是一种环保制冷剂，具有良好的环保性能。商用冷柜中应用R290 制冷剂能够减少制冷剂对环境的污染，在减少温室效应方面具有非常积极的意义。但是在应用的过程中也要对其进行科学的设计，提高R290 制冷剂在商用冷柜中应用的安全性。
1 R290 制冷剂的应用特性
1.1 R290 制冷剂的工作压力R290 制冷剂在50益冷凝时的工作压力为R404A 的74%，比R134a 高30%。在零下25益蒸发时R290制冷剂的工作压力为R404A 的81%，比R134a 高90%。因此在设计蒸发器时可以参考R404A。R290 制冷剂与原系统中的R404A 在管路耐压能力方面的要求没有较大的区别。根据以往的经验，蒸发器的耐压要求为36.8bar，镀锌钢管的壁厚为0.7mm 可以满足该条件。因此要满足冷凝器的要求可以选择壁厚为0.71mm 的镀锌钢管[1]。1.2 充注制冷剂在冷凝器和蒸发器不变的前提下，与传统的R404A 或者R134a 制冷剂相比，R290 制冷剂的充注量仅为传统制冷剂充注量的40%左右。R290 制冷剂在单个制冷循环中的充注量不得高于150g，在设计上应该进行一定的调整。例如减小蒸发器的容积、提高蒸发器的换热效率；缩短冷凝器长度、提高冷凝器换热效率；减小冷凝管路内径等。这样一来R290 制冷剂在商用冷柜中的灌注量能够达到130g。
2 R290 制冷剂在商用冷柜上的具体应用
2.1 选择合适的材料R290 制冷剂属于碳氢制冷剂的一种，与矿物油和聚酯类油具有较高的互溶性。当前一些企业所生产的R290压缩机中应用了聚酯类油，但由于没有活性化学物质进入制冷回路，产生特定问题的概率很小。虽然R290 制冷剂很少发生材料兼容性问题，但一些特殊环保塑料、塑料和橡胶中已经发现了兼容性的问题，然而在小型全封闭系统中发生类似问题的概率较小。R290 与CSM、EPDM、自然橡胶、丁基橡胶均无兼容性。分子筛是小型商用冷柜中常用的干燥剂，在使用R290 制冷剂时可以使用XH7、XH11、XH9 型号的制冷剂分子筛。
2.2 选择制冷系统的节流装置商用冷柜属于一种小型商用制冷设备，因此普遍地使用毛细管节流。在商用冷柜中应用R290 制冷剂也可以使用毛细管节流，并且应用与R404A 系统一样的流量即可。以丙烷的制冷特性为依据，适当的回气过热会使系统的制冷效率得到提高。回气管和毛细管需要进行换热，可以参照R404A 系统来进行具体结构的设计。根据实验发现，如果要使用R290 系统来替代原有商用冷柜中的R404A 系统，可以直接使用原制冷系统中的主要零部件[2]。
2.3 提高R290 制冷剂应用中的安全性在安全分类中，R290 制冷剂属于a3 级，也就是无毒或低毒性，然而R290 制冷剂的易燃性较高。最低着火点为470益，爆炸上限为9.5%，爆炸下限为2.1%，具有一定的危险性。
在广泛的浓度范围之内R290 制冷剂都具有可燃性，在生产和使用商用制冷柜时要进行一定的安全防范。在同时满足两个基本条件的情况下R290 制冷剂就会发生事故：第一，具有足够温度或者能量级别的燃烧源；第二，在与空气混合的过程中R290 制冷剂形成了易燃混合物，其浓度比例在爆炸上限和爆炸下限之间。为了避免发生安全问题必须保障不会同时满足这两个条件，因此必须实行一定的安全措施。
2.3.1 避免或减少制冷剂的泄漏。淤必须使用满足耐压要求的管路，系统低压端必须耐受甲烷20益饱和压力的5 倍，也就是36.8bar，系统高压段必须耐受甲烷70益饱和压力的3.5 倍，也就是87bar[3]。于尽量减少管路设计中的焊点，从而使焊漏的概率得以减小。盂尽量减少制冷剂的充注量。榆如果灌注量超过了150g，则可以对制冷系统进行分解，使其成为的小系统，而每个小系统的灌注量都不高于150g。虞避免蒸发器中具有裸露的发泡层。当管路泄漏时泄露的速度也会得到减缓，避免发生爆炸事故。
2.3.2 避免泄漏的制冷剂发生聚集。为了避免制冷剂泄漏之后发生聚集而引起爆炸，应该在风机、强冷凝器、压缩机等附件的底部设置一些通风孔。这是由于空气的平均分子量是
29kg/kmol，丙烷的平均分子量是44.1kg/kmol，因此空气的密度小于丙烷。该空间内发生丙烷泄漏时，在重力的作用下通过通风孔丙烷会流出冷柜。由于冷柜外具有较大的空间，丙烷的浓度会得到降低，避免发生爆炸事故。
2.3.3 避免出现点火源。淤必须密封所有具有触点闭合—断开功能的开关，例如继电器、热保护器、座机启动器、化霜定时器、开关、温度控制器等，一旦产生电火花要避免泄漏的丙烷与之发生接触而产生燃烧。于在必须使用开关时使用半导体开关，减少电火花出现的概率。盂在与制冷系统一起的风机出现堵转时保障其不会出现火花。榆根据GB4706.13 的要求设置灯座和电气接头，避免出现火花。
2.3.4 做好用户指导。在商用冷柜中应用R290 制冷剂应该增加相应的警告和信息。
淤不要使用刀具进行除霜，避免弄破管路而造成制冷剂泄漏，导致发生火灾，并配有相应的图画。于在商用冷柜的显著部位标注“使用冷柜至少需要1 立方米的空间”。盂在商用冷柜的显著部位张贴易燃黄色标贴警告，要求使用时远离火源。
3 结语
本文简要介绍了R290 制冷剂的特性，以及R290 制冷剂的商用冷柜中的具体应用。商用冷柜应用R290 制冷剂之后耗电量降低10%、制冷深度降低1 度，在严格按照相应的工艺流程、设计规范进行设计和制作的基础上，R290 制冷剂具有较高的安全性。
参考文献：
[1]宋传友.不凝性气体对R290 制冷系统的影响[J].制冷与空调，2012(06).
[2]何广.R290 制冷剂在商用制冷柜领域的应用与研究[J].中国新技术新产品，2014(07).
[3]张守信,张明杰,付裕.R290 作为家用空调制冷剂的研究[J].日用电器，2010(01).
