基于R290与R22空调器的对比应用研究

黄浩强，许晨

（1.广州市轻工高级技工学校，广东 广州 510220；2.上海申克机械有限公司，上海 519070）

对于HCFCs的替代，以我国和欧盟部分国家为代表的碳氢化合物替代路线，主张用碳氢化合物丙烷（R290）、氨等天然物质作为制冷剂。R290是一种纯天然的环保制冷剂，具有良好的热力性能且适应性强，近年来被越来越多的国家所关注和接受，逐步成为替代HCFC-22的优选物质应用于房间空调器等领域。笔者通过对R290理化特性的分析和对实际运行机组的测试，采集实际数据分析空调的运行情况，剖析与评估其性能和节能环保等情况。

1 R290与R22的特性对比

（1）基本物理性质。R290制冷剂，取自天然成分丙烷，其ODP为0，GWP为3，既不损害臭氧层，也基本无温室效应，是一种对环境完全友好的环保制冷剂。R290的基本物理特性较好，如标准沸点、凝固点、临界点等参数都与R22制冷剂十分接近，这为R290替代R22提供了先天条件，制冷系统设计上只需对原R22制冷系统稍加改动，就可以实现替代。

（2）制冷剂饱和液体和干饱和气体的密度对比。R290在不同温度（-30～60℃）下的饱和液体的平均密度约为R22的41%，而R290在不同温度（-30～60℃）下的干饱和气体的平均密度约为R22的48%。由于制冷剂液态密度的大小直接影响工质的充灌量，所以在相同的容积下R290的充灌量要小很多。从理论分析和实验证明，在相同的系统体积和工况条件下，使用R290制冷剂的最佳充注量约为R22的40%～45%。

（3）饱和气体比热容。在相同的制冷负荷下，由于R290的饱和蒸汽比热容比R22大，所以R290的吸排气温度比R22低，可有效减少压缩机压缩过程气体与气缸之间的热交换，降低能耗。

（4）汽化潜热。在家用房间空调器中可能达到的制冷剂温度范围在-20～70℃之间，通过理论数据分析对比，在相同温度下，R290的汽化潜热是R22的1．8倍以上，说明R290制冷剂的单位质量制冷量比R22高出很多，也意味着在相同制冷量的条件下，R290制冷剂的流量比R22少得多。

（5）粘滞系数。R290 在同温度下的饱和液态动力粘滞系数和饱和气态动力粘滞系数分别比R22平均低42%和34%，粘滞系数的减少一方面可减少流体与管壁及流体内部的摩擦损失，另一方面也可以减少传热时的附面层厚度，从而增大传热系数。由此可见，R290与R22在许多特性上非常接近，而在密度、比热容、粘度和汽化潜热等方面均优于R22，在同等条件下，R290的充注量较R22大幅减少，能耗降低，同时也适合使用小管径的换热器，整体性能优于R22，是替代R22制冷剂的极佳选择。

2 R290空调应用

（1）空调应用环境。为研究R290空调实际使用情况，我们选取了联合国南亚R290示范项目作为研究对象，在办公大楼安装R290空调器，用于办公室的空气调节。该项目位于南亚，安装地点具有明显的热带雨林气候特征，全年高温多雨，无四季之分，年降水量1900mm，年平均气温28℃。我们选取面积与结构基本相同的2间办公室作为测试环境，长4m、宽3m、面积约12m2，墙体外侧铺有80mm厚的保温板，分别安装R290空调和R22空调。

（2）测试机组情况。两台空调器（R290和R22）同为单冷定频分体式房间空调器，使用单相220～240V/50Hz的交流电，额定制冷量分别为2650W和2840W，额定输入功率分别为736W和890W，额定电流分别为3．35A和4．0A，能效比分别为 3．6 和 3．19，制冷量充注量分别为280g和680g，适用面积同为12～14m2。

（3）机组测试。由于机组均在设备安装现场运行，难以设置标准工况，只能通过测量仪器，对两台空调器实际运行的电压、电流、功率、工作压力和温度等参数进行测试，并进行制冷循环的热力性能分析与对比。经现场测试得到以下数据如表1。

利用表1的实测数据，通过制冷剂热力性质表查出制冷循环的各状态参数，绘出制冷实际循环的压焓图如表2。

表1 R290和R22空调实测数据对照表

表3 R22和R290制冷循环性能参数对比

表2 R290和R22对应的状态参数

3 结语

利用表2的数据分别对R290和R22制冷循环进行热力性能计算，并对结果进行对比如表3。

从表1和表3可以看出，两种空调在运行环境相同条件下，R290空调除了单位容积制冷量qv和实际制冷量Q0略小于R22空调外，其它各项指标均优于R22空调。如压缩比、吸排气温度均少于R22空调，这些因素都有利于制冷效率的提高。R290机组实际制冷量比R22机组少7．0%，而实际制冷功耗又比R22机组少17．1%，制冷系数则比R22机组提高了12．2%。由此可得出，在相同工作环境和获取同等制冷量条件下，R290空调比R22空调节能约11%，热力完善度比R22空调高出12．9%，充分证明R290空调的经济性优于R22空调。

（4）R290空调的长期使用情况。从这批R290空调投入运行开始，我们通过多方渠道对其进行监测，四年后，我们对这批R290空调进行了实地回访。从整体上看，R290空调在安全性、结构防腐等方面的设计非常成功，运行期间没有发生任何安全事故，蒸发器完好如新。因当地空气中湿度和盐分很大，冷凝器上有海盐析出，翅片有少许腐蚀，经检漏测试，未发现制冷剂泄漏。

R290制冷剂是一种对环境友好且制冷性能优良的新型环保制冷剂，其理化特性与R22十分接近，是HCFC制冷剂替代的首选。通过联合国南亚R290示范项目应用，R290空调在相同工作条件下，压缩比和吸排气温度较低，有利于提高压缩机的效率，热力完善度较高，在节能方面优势明显，比R22空调器平均节能约11%，具有良好的经济和社会效益，完全符合“节能环保”的理念。在运行稳定性和安全性方面，通过结构、安全等特殊设计，在没有任何维护情况下，连续稳定运行4年，期间没有发生任何安全事故，充分证明R290空调器在使用中安全性和可靠性是有保障的。