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制冷剂R290和R32的对比分析
2016年,全球达成一致意见遏制强效温室气体氢氟碳化物(HFCs)的排放,由此以R290和R32为代表的替代制冷剂再一次成为关注焦点。
一:R290和R32物性对比和安全性对比
1、冷媒物性对比
R290
R32
ODP
0
0
GWP
<20
675
毒性
无毒
无毒
可燃性
A3
A2L
工质可获得性
充灌量(相对R22)
0.45
0.7
2、常用制冷剂安全等级划分:
R290
R32
燃烧下限
LFL
vol%
2.1
13.5
kg/m3
0.038
0.306
自动点燃温度
AIT
470
648
最小点燃能量
MIE
mJ
0.31
30-100
燃烧速度
BV
cm/s
46
6.7
燃烧热
HOC
MJ/kg
50.3
9.4
职业接触限值
OEL
PPMv
1000
1000
安全等级(ASHRAE34)
A3
A2L
燃烧下限(LFL):指在23℃和101.3kPa条件下最小可燃浓度(与空气均匀混合)。
二:R290和R32空调系统实验
上海理工大学张振亚、王芳等人曾根据GB/T7725—2004规定的试验工况,分别对应用R290和R32的空调系统进行性能测试。在理论分析的基础上,依据试验数据,对比分析两种替代制冷剂的优缺点以及系统的改进方法。下面是试验过程及结论。
1、根据GB/T7725—2004规定确定试验工况。
如表1
2、R32和R290基本性能与R22对比数据。
如表2
结论:
1、相比R22,R290和R32的充注量均比较少,ODP值为0、GWP值也大大小于R22。;
2、R290相比R32更适合于中高温空调系统;
3、R32的耐压设计要高于R290;
4、R32的可燃性要远远低于R290,安全性设计方面成本低;
3、分半计算55℃和-10℃下两种工质处于饱和状态下的基本热物性数据。
结果如表3
结论:
1、R290的比热容要大于R32,因此在系统运行时,如果要达到相同的过冷度或过热度,就需要增加换热器面积或者增大温差。
2、R290的动力粘度要小于R32,其在两相区流动的阻力也相对较小,由此分析,其系统换热器的压降要小于R32,有助于提高系统的效率。
4、计算整理后的试验结果,
如表4、表5
结论:
1、名义制冷工况下,R32单位容积制冷量高R290约87%左右,因此达到相同的制冷量,R290系统比R32系统的压缩机排量需增大约90%;
2、R32具有较高排气温度,并且相比R290压比也高出7%左右,因此R32系统整体的能效比比R290低约3.7%;
3、R290单位质量制冷量较高,动力粘度较小,所以其流动压降要小,这使得R290更适合小管径的换热器,这样可以减少R290的充注量,增加系统安全性;
4、高温制冷以及制热工况下,R32的排气温度据超过100℃,最高达到117.8℃,超出了普通压缩机的允许范围,而R290相对较低,提高压缩机输气系数,减少压缩机过程中的不可逆损失,提高压缩机效率;
5、R290系统中,冷凝器和蒸发器的压降均小于R32约48%,进一步验证R290动力粘度小,系统换热器压降小的理论;
6、性能方面,R290优于R32,但是安全性能远远低于R32;
7、R290和R32不仅是环保性能,应用于热泵机组时机组的运行性能也由于R410A和R22系统。
结果表明:
1、R32单位容积制冷量高R290约87%左右,相同制冷机量下R290系统应使用更大排量的压缩机。
2、R32具有较高的排气温度,并且R32系统相比R290系统,压比高出约7%,系统整体的能效比低约3.7%。
3、R290系统换热器的压降要小于R32,有助于提高系统性能。但其可燃性远远大于R32,在安全性设计方面投入更高。
4、R290为天然工质,具有ODP值为0、GWP值很小的有点,并且其与R22有着很相近的基本热力学参数。
三:R290和R32市场分析
众所周知,R290是易燃性冷媒,而R32是可燃性冷媒,前者的燃点低但环保效果更加。
R290和R32目前市场应用情况
1、  根据国内空调企业的研发使用情况,目前R290用于定频、变频家用分体式空调、移动空调、窗机、抽湿机等更多些;
2、  R32由于燃烧性低,在商用空调和家用领域均有应用。但是鉴于国际对强效温室气体氢氟碳化物(HFCs)的控制,R32的应用受到一定制约。
3、  以格力、美的为代表的十多家空调整机及压缩机企业已经建立了R290空调的生产线,国家环保部门也在推广R290产品的市场化进程。目前国内企业R290应用更多些,但也没放弃R32;
4、  R32在日本、印度、俄罗斯、西班牙、中国台湾等地区推广应用较多。比如大金空调,这与中国主流空调企业侧重R290冷媒空调形成了反差。而国内R32的应用基础相对较弱些,政策支持目前也不如R290。
但不得不说R290“易燃易爆”这一致命缺点的杀伤力极大,R290与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。而且R290具有单纯性窒息及麻醉作用。人短暂接触 1%丙烷,不引起症状;10%以下的浓度,只引起轻度头晕;接触高浓度时可出现麻醉状态、意识丧失,极高浓度时可致窒息。由此就带来生产线与产品安全性的问题,健康问题。“不怕一万,就怕万一”的心理下,一旦全国出现一例R290空调爆炸就会引发消费者恐慌,因此,国内R290冷媒空调的生产与推广还相当谨慎。
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