R290制冷剂在商用冷柜上的应用研究

　　0 前言

　　随着《蒙特利尔议定书》的签订执行，破坏臭氧层的CFCS已被禁止，HCFCS也即将被禁止使用。

　　随着人们环保意识的增强，人们非常重视温室效应对气候、环境的影响，人们开始倡导用自然制冷剂替换温室效应较大的 HCFC。R290 作为一种自然制冷剂在全球得到了推广，海尔集团在 2004 年研发成功使用R290 制冷剂的商用冷柜，2005 年开始批量生产，到目前已全流程掌握了它的使用。

　　1 制冷剂R290 的应用特性

　　制冷剂R290 的特性与其它小型全封闭系统中常用的制冷剂有差异，如表1 所示。因此在许多情况下需要不同的细节设计。

　　1.1 工作压力

　　-25℃蒸发时，R290 的工作压力约为 R134a 的190%，R404A 的81%。因此蒸发器的设计必须与R404A 类似。50℃冷凝时，R290 约为R134a 的130%，R404A 的74%，因此原系统为R404A 的，管路的耐压能力完全满足R290 的要求。根据多年验证，φ8 壁厚0.71 mm的镀锌钢管可以满足蒸发器的耐压要求(5倍的丙烷20℃饱和压力，即36.8bar)，φ6 壁厚0.71 mm 的镀锌钢管可以满足冷凝器的耐压要求。

　　1.2 制冷剂充注

　　对于原来使用R134a 或R404A 制冷剂的制冷系统，如果蒸发器、冷凝器没变化，R290 的充注量约为它们的40%(经过多年验证)。

　　根据标准要求，单个制冷循环系统R290 制冷剂的最大允许充注量为150g。为了符合这一标准，设计时可以采取一些措施：a) 适当减小冷凝管路的内径;b) 提高冷凝器的换热效率，缩短冷凝器的长度;c) 提高蒸发器的换热效率，减小蒸发器的容积。通过以上措施曾经将同意型号商用冷柜的灌注量从200g 降到了130g。

　　2 材料的选择

　　制冷剂 R290 与矿物油的互溶性很高，与聚酯类油的互溶性也很高，在Danfoss、Embraco 等公司生产的 R290 压缩机中使用了与R134a、R404A 压缩机一样的聚酯类油。(特别提醒：虽然R290 与R600a 都属于易燃易爆的HC 制冷剂，但其压缩机用的润滑油不同，在冷柜生产、维修时一定注意。)R290 在制冷回路中为无活性化学物质，不会发生特定问题。直接的材料兼容性很少有问题，但在有些橡胶、塑料和特殊环保塑料已经发现了问题，不过这些材料通常不会出现在小型全封闭系统中。有些材料被一些测试人员报告有问题，特将它们列在表2 中。对于临界材料，必须针对特定用途进行测试。

　　对于小型商用冷柜，常用的干燥剂是分子筛，对于R290，建议使用孔径大小为3 埃米的材料，与R134a 类似，可以使用XH9、XH11、XH7 型的制冷剂分子筛。用于R134a 的笔形干燥过滤器只要符合GB4706.13 的要求就可以用于R290系统。实践证明这样使用没有问题。