环保型制冷剂R600a的分析与应用

文献综述

题目_环保型制冷机R600a的分析与应用学生姓名赵文彬

专业班级建筑环境与设备工程

学号540902040155

院（系）机电工程学院

指导教师(职称)胡春霞（讲师）

完成时间 2013 年6 月 1 日

环保型制冷剂R600a的分析与应用

摘要:介绍了我国替代制冷剂二氟一氯甲烷(R22)所做的工作，叙述了制冷剂R600a性质及其应用，比较了R134a与R12制冷剂的性能。认为R600a是一种自然工质下的环保高效制冷剂，替代成本较为低廉，适合我国国情。虽然R600a具有可燃性，但只要减少灌注量并采取有效的安全措施可以达到安全使用的要求。Abstract: The work done by our alternative refrigerants difluoro mono chloro methane (R22), describes the nature of the refrigerant R600a, performance compared R134a refrigerant. R600a is a natural working fluids environmentally efficient refrigerant, the replacement cost is relatively cheap, suitable for China's national conditions. While R600a is flammable, but reduce perfusion and to take effective security measures can achieve the security requirements.

关键词:R600a；制冷剂；环保；自然工质

Keywords: of R600a were; refrigerant; environmental protection; natural working fluids

引言

臭氧层破坏和气候变化，是当前全球所面临的主要环境问题之一。由于制冷、空调、热泵行业广泛采用的氟利昂类制冷剂是破坏臭氧层、造成温室效应的重要原因。从历史上看，制冷剂的发展经历了3个阶段。当前使用的主要为第3代制冷剂，但均存在一定的问题，且具有潜在的不可预知的危险性【1】。因此，迫切需要现在寻找和研制第4代环保型制冷剂。环保型制冷剂是指消耗臭氧潜能值(ODP)为0、全球变暖潜能值(GWP)很低的制冷剂，并具有良好的热力学性能，能满足高效节能的条件，具有良好的安全性能等。

我国是目前世界上最大的二氟一氯甲烷(R22)生产国和使用国。据统计，2008年。我国氢氟氯烃（HFCs）总使用量达104．6 kt，其中大部分是R22。HCFCS 的使用量还在以每年超过20％的速度增长，预计2014年的冻结用量(基线水平)为138．1 kt。迄今为止，全球范围内尚未找到全面满足ODP为0、GWP低，且高效、安全、制造成本低等方面需求的理想替代制冷剂【2】。

不同国家和地区对未来制冷剂替代物的选择有不同的意见和准则。目前主要有2条选择路线：一是以美国和日本为主的氢氟烃(HFC)替代路线，其中两元近共沸混合制冷剂R410A已广泛应用：二是欧洲，特别是德国主张选择天然工质的碳氢化合物代替路线，R600a已成功的应用于家用冰箱、家用空调中【3】。

1.R600a的产品概述

R600a即异丁烷（Isobutane），常温下是一种无色无味、无毒的易燃易爆气体，溶于醇、醚、氯仿，微溶于水，性质稳定【4】。R600a正常使用条件下的化学稳定性、热稳定性和贮存稳定性均好。R600a与碳钢、不锈钢、铜、铝等大多数金属相容性较好；但与某些塑料和橡胶如聚乙烯、天然像胶、氯丁橡胶等相容性较差。R600a属于绿色环保型制冷剂，不会对大气臭氧层造成破坏作用，是CFC-12的理想的替代品。主要用作电冰箱、冷柜等家用电器产品的制冷工质【5】。R600a的容积制冷量比CFC-12小，故替代时需专用的R600a压缩机，且其它零部件等也需进行更换，对焊接等相关设备也需进行改造【6】。

2.R600a产品物质性数据

3.制冷剂R12和环保型制冷剂R134a（HFC-134a）、R600a

（HC-600a）的性能比较

如表2所示，R12、R134a、R600a、的制冷剂特性参数及用于冰箱、汽车空调性能的比较。

表2 几种制冷剂的性能参数

注：1.试验工况：冷凝温度54.4℃，蒸发温度-23.3℃，过冷温度32.2℃，吸气温度32.2℃；2.试验工况：冷凝温度50℃，蒸发温度-20℃

通过表2 的比较分析我们可以得到以下结论：

（1）R134a 所用的酯类油具有极强的吸水性，以及对杂质

（如石蜡等）的高度敏感性，易使冰箱的制冷系统在使用过程中产生冰堵。（2）R134a 冰箱极易在较短的时间内因毛细管堵塞引起制冷系统破坏。

（3）由于R134a 冰箱材料兼容性不好造成维修存在较大困难。

（4）R600a 制冷剂的ODP 和GWP 几乎均为零，R134a对环境完全没有破坏作用，而对全球变暖仍有一定影响。

（5）R600a 较低的冷凝压力、蒸发压力和排气温度，减少了系统泄漏的可能性，提高系统效率，延长了压缩机的使用寿命。

（6）R600a较低的液相密度，使得充灌量大为减少，运行压力低，噪音小，能耗也会有所降低，充注量少则制冷剂充注要求较高。

（7）R600a的主要缺点是易燃易爆，当空气中的含量为1.8-8.4（体积比）时，遇火花则会燃烧或爆炸，因此在维修时要特别注意，将燃烧核爆炸的可能性完全排除【7】。

4.制冷剂R600a在冰箱中的应用

大气臭氧层的破坏和温室效应两大环境问题已成为世界各国政府和社会各界人士普遍关注的焦点问题的一部分。出于环境保护的要求，世界各国的电冰箱制造商纷纷考虑采用CFCs替代物制冷剂，例如：R134a、R600a或多元工质取代R12【8】。使用CFCs替代物作为制冷剂的电冰箱已成为市场上销售的主流产品。目前国际上关于电冰箱制冷剂的替代主要采用两种技术路线：一种是以美国、日本为代表的采用R134a, 替代R12【9】；另一种是以德国等欧洲国家为代表的使用R600a取代R12。

美国国内市场上出售的电冰箱多为300-500 升的大容积无霜型产品。电冰箱制造商为了回避使用R600a, 可能带来的风险，长期以来一直采用不易燃的R134a,作为制冷剂【10】。

以德国为代表的欧洲国家是电冰箱中使用R600a, 制冷剂的积极倡导者。

国内首家引进、并生产使用R600a,作为制冷剂的电冰箱企业是广东科龙电器股份有限公司。该公司开创了国产电冰箱使用可燃性制冷剂的先河【11】。近年来，随着环保宣传的效应不断增强，购买R600a制冷剂的电冰箱的消费者越来越多，致使市场上这种电冰箱R600a的销售量一直保持上升的趋势【12】。目前国内生产以使R600a制冷剂的电冰箱为主的企业有广东科龙电器股份有限公司、博西华制冷有限公司等【13】；面对市场的需求，海尔集团、河南新飞电器公司、美菱电器公司等国内著名电冰箱生产厂家也纷纷投入人力、物力生产使用R600a作为制冷剂电冰箱产品。其产品的年产量有逐年上升的趋势。

现在国内市场上出售的电冰箱，其使用的制冷剂由单一的R12 发展到四种制冷剂并存的局面：

第一种是R134a，以R134a,作为制冷剂的电冰箱占目前电冰箱生产和销售量的37%左右；

第二种是R600a，以R600a, 作为制冷剂的电冰箱占目前电冰箱生产和销售量的53%左右；

第三种是R12，使用这种制冷剂的电冰箱占目前电冰箱生产和销售量的6%左右，随着我国政府承诺的全面禁止使用氟里昂制冷剂的最终期限的逐渐临近，使用R12制冷剂的电冰箱很快将退出生产和销售市场【14】；

第四种是两元混合物质，使用两元工质作为制冷剂的电冰箱仅占目前电冰箱生