冀凱

摘要：目前制冷空調(diào)行業(yè)使用的替代制冷劑主要是HFCs以及碳?xì)浠衔镱愔评鋭℉Cs）。文章對目前R32冷媒的文獻進行匯總分析?？偨Y(jié)了相關(guān)文獻的研究現(xiàn)狀，并對未來R32冷媒應(yīng)用提出意見。

關(guān)鍵詞：R32；壓縮機；研究現(xiàn)狀；文獻

目前制冷空調(diào)行業(yè)使用的替代制冷劑主要是HFCs以及碳?xì)浠衔镱愔评鋭℉Cs），研究工作主要是尋找低臭氧層消耗（ODP）、低溫室效應(yīng)（GWP）的含HCFCs或HFCs的混合制冷劑，其中對HCs純質(zhì)及其混合工質(zhì)的研究也是熱點。R290制冷劑由于受灌注量的約束，在2P以上空調(diào)應(yīng)用還面臨較大困難，而R32因其A2L級別的可燃性和較好的熱力學(xué)性質(zhì)現(xiàn)在被廣泛關(guān)注，本文對R32在空調(diào)和壓縮機上應(yīng)用的相關(guān)文獻進行分析，為我司開發(fā)R32壓縮機做好相關(guān)準(zhǔn)備。

1研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段針對R32的研究工作主要概括為四個方面：1）R32熱物性和制冷循環(huán)特性研究；2）R32壓縮機冷凍油匹配；3）R32壓縮機性能表現(xiàn)；4）壓縮機排氣溫度的控制方法；5）R32的可燃性與預(yù)防研究。

1.1 R32熱物性和制冷循環(huán)特性研究

由于R32是R410A的一個組份，故各文獻大多通過兩者進行比較分析，并得出R32的相關(guān)結(jié)論：

西安交通大學(xué)、清華大學(xué)先后對R32的飽和蒸氣壓、飽和氣體導(dǎo)熱系數(shù)、飽和液體黏度等熱物性參數(shù)進行了深入研究，提供了R32熱力性質(zhì)的計算式。

R32和R410A的飽和蒸汽壓力線比較接近。R32飽和蒸汽壓力略高，但現(xiàn)有空調(diào)管路的設(shè)計可以滿足使用要求。

飽和液態(tài)時R32比R410A的密度小，而液態(tài)密度的大小直接影響工質(zhì)的充灌量，所以在相同的容積下R32的充灌量要小。史敏等再5P單元機上進行R32和R410A充灌量對比實驗， R32的充灌量是R410A的60%左右。

在相同的蒸發(fā)器負(fù)荷下，R32的排氣溫度比R410A的高，在ARI520工況下（54.4/7.4℃）R32的排氣溫度約比R410A高20度。

1.2 R32冷凍機油匹配

用R410A的冷凍機油直接使用在R32上會帶來粘度降低和互溶性差的問題。趙蕾等采用不同型號的酯類POE 油進行壓縮機加速壽命試驗，認(rèn)為需要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┎拍軡M足替代的要求，并對添加劑的原理進行分析。

1.3 R32壓縮機性能表現(xiàn)

文獻列出了美國ARI 520標(biāo)準(zhǔn)的空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)工況理論計算結(jié)果，表明R32的熱工性能比R410A好，能效（COP）約高5.3%、冷量約大12.7%、排氣壓力約0.4bar、但排氣溫度約高24℃。 R32的高排氣溫度可能會造成電機燒毀。

黃玉優(yōu)對滾動轉(zhuǎn)子變頻壓縮機的性能進行實驗測試，試驗結(jié)果表明：相同條件下，R32 變頻壓縮機的制冷量比R410A 提高7.5%～10%，COP 提高2%～5%。，壓縮機排氣溫度隨頻率的升高而升高。相同頻率下，R32 的排氣溫度要明顯高于R410A，而且，隨頻率的升高排氣溫度的增幅也不斷增加。但排氣溫度總體是隨著頻率的下降而降低的。黃玉優(yōu)采用8.9cc的壓縮機進行測試，頻率在70Hz以下時，排氣溫度可以保持在100℃以下。

文獻對R32在熱泵熱水器上的性能表現(xiàn)進行評價?？傮w趨勢相同，R32 的充注量僅為R410A充注量的74%左右。在各種實驗條件下， R32 空氣源熱泵熱水器的能效比不低于R410A 系統(tǒng)。

1.4 壓縮機排氣溫度的控制方法

矢島龍三郎提出利用膨脹閥控制壓縮機吸氣干度，同時使用R32專用的潤滑油來降低排氣溫度。同時提出預(yù)測排氣溫度的方法。但是該方法假設(shè)壓縮機效率為100%，沒有給出壓縮機優(yōu)化的因素。

文獻提出采用噴液冷卻的方式降低壓縮機排氣溫度，并對性能的影響進行測試。

1.5 R32的可燃性與預(yù)防研究

R32具有可燃性，處于“不可燃”與“弱可燃”的邊緣，其燃燒下限（LFL）0.306（kg/m3），是2類可燃制冷劑中LFL最高（即可燃性最低）的。R32不僅其燃燒下限（LFL）最高，最不燃燒，而且即使一旦燃燒后其所釋放的燃燒熱（HOC）也最小，也就是說它的燃燒強度最低，被ASHRAE34、ISO 5149和EN 378-1列為弱可燃“2”。由于R32燃燒速度約為0.067m/s，因而被ISO817標(biāo)準(zhǔn)列為“A2L”類。按美國交通部運輸標(biāo)準(zhǔn)DOT173.115和聯(lián)合國（UN）危險貨物運輸規(guī)定，在運輸過程中它被認(rèn)為是“不可燃”的。

文獻中對R32的不同冷量的機組與最大充注量的關(guān)系進行了描述，從中可以看出在10KW以下的制冷產(chǎn)品R32的充注量完成滿足安全標(biāo)注限定要求。

2總結(jié)

總結(jié)上述文獻情況，主要有以下三點意見：

（1） R32成為下一代家用空調(diào)制冷劑在技術(shù)上的困難主要是排氣溫度高。筆者認(rèn)為專用壓縮機的開發(fā)和空調(diào)兩器管路優(yōu)化帶來的成本上升和生產(chǎn)困難是該技術(shù)路線最大的絆腳石。而家用空調(diào)壓縮機采用變頻技術(shù)通過控制轉(zhuǎn)速來控制排氣溫度是較理想的技術(shù)路線。

（2）在R32壓縮機的設(shè)計方面，各文獻主要通過R32和R410A冷媒物性的對比來提出問題。筆者認(rèn)為冷凍機油的匹配是壓縮機優(yōu)化的基礎(chǔ)，合理選擇冷凍機油并進行前期測試是十分必要的。而根據(jù)冷媒物性對比的差異可以得出溫度對泵體間隙的影響、冷媒密度對吸排氣尺寸影響等設(shè)計要點。

（3）壓縮機自身電機發(fā)熱、冷媒在壓縮機內(nèi)溫升的研究現(xiàn)在還比較少。通過改善電機、優(yōu)化流體通路來降低排氣溫度必將是重要的課題之一。

參考文獻：

[1]陳偉，祁影霞，張華.HCFCs制冷劑替代物研究進展及性能分析[J].低溫與超導(dǎo)，2011，39（12）：41-44.

[2]朱明善，史琳. 在家用/商用空調(diào)中應(yīng)用R32替代R22的探索.制冷與空調(diào)，2010，10（3）：31-34.

（作者單位：沈陽中航三洋制冷設(shè)備有限公司）