目前在家用空調(diào)和熱泵中廣泛應用的制冷劑是R22,它屬于臭氧消耗物質(zhì)HCFC,根據(jù)蒙特利爾議定書,我國到2030年將淘汰所有制造業(yè)HCFC的生產(chǎn)與消費。R22的替代制冷劑大體可分為三類:第一類為HFC制冷劑,如R410a(已廣泛應用)、R32(潛力制冷劑);第二類為HC碳氫制冷劑,如R290(潛力制冷劑);第三類為天然工質(zhì)二氧化碳CO2——由于其工作壓力高,一般不用于家用空調(diào)。
對于目前家用空調(diào)使用的R22、R410a、R32、R290制冷劑的安全性,主要包括毒性和可燃性。國家標準《制冷劑編號方法和安全性分類》GB/T 7778-2017將制冷劑的毒性分為A類(低慢性毒性)、B類(高慢性毒性);將可燃性分為第1類(無火焰?zhèn)鞑?、第2L類(弱可然)、第2類(可然)、第3類(可燃易爆)。根據(jù)GB/T 778-2017,制冷劑安全性細分為8類,分別為:A1、A2L、A2、A3、B1、B2L、B2、B3,其中,A1最安全,B3最危險。
R22制冷劑:將被淘汰制冷劑
R22化學成分為氯二氟甲烷(CHClF2),不燃燒、不爆炸,毒性很小,安全等級屬于A1。R22消耗臭氧層潛值ODP>0,因此不宜長期使用,我國到2030將全面淘汰。
R410a制冷劑:R22的替代制冷劑
R410a由R32和R125按質(zhì)量分數(shù)各50%的比例組成,其中R32(二氟甲烷CH2F2,A2L),R125(五氟乙烷CF3CHF2,A1),R410a的安全等級為A1,也屬于不燃燒、不爆炸,毒性很小的工質(zhì)。
與R22相比,R410a屬于高壓制冷劑,對設備和系統(tǒng)耐壓強度要求更高,但有利于減小壓縮機排量、減小換熱銅管直徑、節(jié)約原材料;R410a的傳熱和流動特性優(yōu)于R22,有利于提高空調(diào)的運行效率,節(jié)能效果明顯,目前已被廣泛使用。
R410a的ODP=0,不消耗臭氧;但是R410a全球變暖潛值GWP=1730(作為比較,CO2的GWP=1),對全球變暖的促進作用較大,因此R410A并不是最終的環(huán)保制冷劑解決方案。
R32制冷劑:未來制冷劑競爭者
R32的化學成分為二氟甲烷CH2F2,毒性很小、微燃,安全等級為A2L。R32存在爆炸的可能性,其爆炸極限為14.4% ~ 29.3%,在家用空調(diào)應用中需解決較低可燃性的問題。
R32的制冷性能與R410a接近,在相同制冷量條件下,R32的填充量要少于R410a(約減少30%),但排氣溫度高于R410a。R32的ODP=0,GWP=675,屬于綠色環(huán)保制冷劑,是R22的一個重要替代品,目前在歐美、日本等國家的家用空調(diào)中已有大量應用。
R290制冷劑:未來制冷劑競爭者
R290的化學成分為丙烷(CH3CH2CH3),毒性很小,有可燃性,安全等級為A3。R290的爆炸極限為2.1% ~ 10.0%,爆炸點比R32要低得多。
R290的ODP=0,GWP=20對全球變暖的促進作用非常小,它屬于天然有機物,可以從石油液化氣直接獲取,價格低。R290熱力性能好,氣化潛熱大,系統(tǒng)充液量少,相同工況下排氣溫度可比R22低20℃,有利于壓縮機的使用壽命延長。
今年以來R290逐漸進入視野,國內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)建立了R290空調(diào)的生產(chǎn)線,國家環(huán)保部門也在不遺余力地推廣R290產(chǎn)品的市場化進程。目前,國內(nèi)對R290的扶持力度要大于R32。
R290推廣應用的最大障礙是可燃性問題,在使用過程需要加大安全措施,確保其充注量控制在相關法規(guī)的規(guī)定值以內(nèi)(標準IEC60335-2-24: 2007)——目前R290在< 1.5P家用空調(diào)中使用安全性可控;此外,還應減小泄漏量、提高泄漏檢測及應對能力。