R32制冷剂性能分析及在空调系统中的应用

摘要：随着人类文明的不断发展，环境问题也越来越突出，1997年以来，HFCs类替代制冷剂的温室效应成为业内的热点问题，要求制冷剂的臭氧破坏潜能值（ODP）为0，全球变暖潜能值（GWP）也要越低越好，因此各国将低GWP值制冷剂的研究作为重点内容。R32制冷剂具有性能优良、环保性好的优点，可广泛应用于家用及轻型商用空调领域。文章分析了R32制冷剂的主要性能，并对其在空调系统中的应用效果进行验证。

关键词：R32；制冷剂；空调系统

CFCs环保型制冷剂不仅种类繁多，而且性能优良，具有广泛的应用效果。目前常用的R410A属于近共沸混合工质，温度滑移小于0.2度，接近于纯质，循环功能良好，不过R410A的GWP值在1730左右，相对较高，不利于环境保护，因此未来R410A在空调系统中的应用会受到诸多限制。近年来业内对R32的研究成为一大热点，其虽然具有温和的可燃性，但是GWP值在675左右，ODP为0，且循环性能与R410A相近，故逐渐成为R410A及R22的替代制冷剂。

一、R32制冷剂性能分析

其实R32是R410A的主要组元，二者的热物理性质也比较接近。

（一）环保性分析

R32的环保性分析指标包括GWP值、大气寿命及寿命期气候性能（LCCP值）等。R32的GWP值在675左右，与R22相比，GWP值下降了62.7%左右，与R410A相比，GWP值下降了67.8%左右，由此可见，其具有良好的环保性。在大气寿命方面，R32的大气寿命较R22下降了59.2%，而大气寿命越短，证明其对气候的影响就越小。此外，制冷剂直接泄漏到大气中产生的温室效应是通过GWP反应出来的，忽略了该物质生产时的成本消耗及可能排放的温室气体的副产品，因此需要应用LCCP对该物质的温室效应进行综合评价。根据JRA-IA公布的五种制冷剂在4kW及12.5kW空调中的LCCP值及制冷运行能量消耗对比可知，R32的LCCP值是五种制冷剂中最低的，这是由于其在制冷运行时能源消耗比更低。由此可见，虽然R32并非所有环保参数都是最优值，但是与其它制冷剂比相比，其综合环保性能更佳。

（二）安全性分析

安全性分析主要指标包括TLV-TWA、燃烧性等。其中TLV-TWA值即时间加权平均被暴限度值，是指在日常工作中即使反复暴露于有害物质条件下也不会影响劳动者健康的有害物质加权平均浓度，该值越大，证明毒性越小，而R32与其它常用制冷剂的TLV-TWA值比较接近，相对安全。此外，虽然其它常用制冷剂均为不可燃物质，但低GWP制冷剂均难免带有一定的燃烧性；R32的GWP与R290比较接近，但是前者的燃烧下限、自动点燃温度、最小点燃能量、燃烧速度等各项指标均优于后者，故R32的燃烧性相对更低。由此可见，R32的安全级别为无毒可燃的A2级，虽然略差于常用制冷剂无毒不燃的A1级，但是与R290无毒易燃易爆的A3级相比，安全性更高。

二、R32在空调系统中的应用

（一）实验装置与方法

本试验采用配有工况机、电加热器及加湿器的焓差法实验台模拟测试机组工况，参照GB/T 17758-2010标准中的相关方法进行测试，具体如下：分析测定空调机的进出口空气干球温度、湿球温度及空气流量，用进出风焓差与空气流量之积确定设计试验装置的制冷量。该系统中，将干湿球温度温度传感器设置于空气侧进出口，将水温传感器设置于水冷冷凝器进出水口，并将涡轮流量计设置于进水管路上，即可获得系统热力性能实测值。测试机组的负荷主要通过冷却塔及电加热器进行调节。利用水冷单元式空调机对R32、R22、R410A等三种制冷剂进行对比测试，采用同一台空调机制冷量30kW、在实验室同样工况下进行实验。

（二）实验结果分析

通过上述实验可得出以下结果：（1）制冷量：系统采用R410A制冷剂后，机组制冷量为30.86kW；采用R22制冷剂，机组制冷量为29.99kW；而采用R32制冷剂，机组制冷量为33.18kW。R32比R410A的制冷量提高7.5%，比R22提高10.3%。由此可见，在压缩机排气量相等的条件下，R32单位容积制冷量更大，故制冷量要大于其它两种制冷剂。（2）EER：系统采用R410A制冷剂，COP为3.52，采用R22为3.44，而R32为3.68，与其它两种制冷剂相比，EER均有所提高，由此可见，R32制冷剂系统效率高于R410A及R22。（3）采用R32制冷剂后，机组的运行压力较R410A提高2%左右；而与R22相比，机组运行压力高52%左右。（3）制冷剂充注量：由于R32单位质量制冷量相对较大，所以采用R32制冷剂机组的制冷剂充注量稍有下降，所以在制冷量变化幅度较小的条件下可适当降低充注量。

三、结语

通过上述实验综合各项性能参数可知，R32冷媒直接替换R410A及R22应用于水冷型机组上，可在系统运行压力变化较小的前提下，有效改善系统制冷量及COP，因此替代应用的可行性较高。不过R32制冷系统的排气温度较高，虽然对于水冷机而言处于安全范围，但应用于风冷机组上，高排温还存在一定的风险，理论上需要设置喷液冷却装置，不过实践应用中需进一步研究、实践。

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