关于环境领先制冷剂 R-410A 的应用

 随着1987年《蒙特利尔协议》的签署，CFC制冷剂（如R-11、R-12等）由 于对大气臭氧层具有较强的破坏作用现在已被完全禁用，HCFC制冷剂（如R-22 等）虽对大气臭氧层破坏较小，但仍被限期禁用。研究开发新的性能优越且对大 气臭氧层无破坏作用的制冷剂是全球制冷空调行业所面临的共同课题。 1991年，联信公司（现为Honeywell公司）研制出一种名为Genetron® AZ-20®的HFC制冷剂，后被美国制冷空调工程师协会（ASHRAE）命名为 R-410A。开利与Honeywell公司在美国合作开发运用于家用空调机组的R-410A 制冷剂，并于1991年正式注册了Puron®商标。为此，美国环境保护署（EPA） 于1996年授予了开利和Honeywell公司大气臭氧层保护奖。迄今为止，R-410A 已在家用空调领域得到了十年以上的成功运用。“杰作”系列30RB/RQ涡旋式风 冷冷水（热泵）机组的成功面世为世界首次开拓性地将R-410A运用于商用大型 中央空调机组领域。 R-410A为R-32/R-125以50%/50%的质量百分比所组成的混合制冷剂，由于 两种组份的近共沸特性，其物性接近于单一制冷剂。当R-410A发生相变（蒸发 或冷凝）时两种组份的比例始终保持恒定。 ‹ 温度滑移 温度滑移指制冷剂混合物在某一恒定压力下发生相变时相变温度的变化值。 对于非共沸混合制冷剂相变温度会随着相变过程而发生较大变化，因此换热器必 须进行优化，否则温度滑移将会对设备的制冷性能造成严重影响。R-410A物性 接近于单一制冷剂，温度滑移小于0.17℃，几乎可以忽略不计，换热器无需专门 针对温度滑移进行优化设计，且在设备的日常维护保养方面操作也极为简便。 ‹ 臭氧层耗散 R-410A为HFC制冷剂，不含氯，对大气臭氧层无任何破坏作用，臭氧层耗 散潜能系数（ODP值）为0，根据《蒙特利尔协议》无禁用期限，而R-22的ODP 值为0.05，属于限期禁用的范围。 ‹ 全球变暖 制冷剂对全球变暖的影响包括直接影响和间接影响两个方面：直接影响指制 冷剂直接泄漏进大气层后对全球变暖的影响，而间接影响指制取制冷系统所消耗 的电能所产生的CO2排放对全球变暖的影响。研究表明，间接影响约占整个影响 的95%，而直接影响仅占5%。为此，研究者提出的TEWI（Total Equivalent Warming Impact）的概念用于全面衡量制冷剂对全球变暖的综合影响。1999年 Gopalnarayanan综合研究了八种R-22替代制冷剂发现R-410A具有最佳的TEWI 值*，此结论也得到了ASHRAE公开出版物上的其它研究成果的佐证。 ‹ 制冷效率 研究表明，相同运行工况下，使用R-410A的活塞式和涡旋式冷水机组平均 效率比使用R-22的机组约高6%。这主要归功于R-410A的如下特性：首先， R-410A的气相液相比热容及动力粘滞系数均优于R-22，这决定了R-410A具有更 佳的传热性能（R-410A蒸发换热系数比R-22约高30%），换热温差更小，这意 味着机组可以运行于较低的冷凝温度和略高的蒸发温度，机组制冷效率也因此得 到提升；其次，相同工况下，R-410A工作压力更高，制冷剂密度更大，同等制 冷量下R-410A制冷剂容积流量小于R-22，系统管路阻力损失被大大降低 （R-410A蒸发和冷凝阻力损失比R-22约低40%），因此机组也具有更高的制冷 效率。 ‹ 可靠性 R-410A制冷剂的冷凝压力约为26kg/cm2 ，蒸发压力约为7kg/cm2 ，平均工 作压力比R-22约高60%。因此，在系统的可靠性设计方面R-410A提出了比R-22 更为苛刻的要求。针对R-410A工作压力高这一特点，开利全新推出的“杰作” 系列选用了专为R-410A设计的涡旋压缩机，制冷系统管路全部使用焊接，并采 用电子式的膨胀阀和压力传感器，摈弃了传统的毛细管设计，完全杜绝了制冷剂 的泄漏可能。此外，自1995年以来，遍布全球的超过1,000,000台使用R-410A 的空调机组的成功运转经验表明R-410A制冷系统的可靠性在某种意义上甚至优 于R-22。 ‹ 安全性 根据ASHRAE 34-2001标准，R-410A制冷剂安全等级属于A1级，安全可靠。 综上所述，R-410A是一种安全、高效、无毒、不可燃、环境优先的混合制 冷剂，是R-22替代物的理想选择。 * 另有两种制冷剂具有比R-410A略高的TEWI，但其具有可燃性，实际商业运用的可能性不大。综合考虑 系统的制冷性能及可靠性，R-410A为R-22的最佳替代物。