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本文分析了R32的环保性、安全性和基本物性，并对R32、R22和R410a三种制冷剂的热力循环性能进行对比研究，结果表明R32的热工性能和R22非常接近，比R410a要好，但存在排气温度过高的问题。
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版权所有 深圳市标准技术研究院&&&Technology技术；R32作为R22替代制冷剂在家用空调中的研究；曹贞文；(珠海凌达压缩机有限公司，珠海519015)；1R32制冷剂的环保性能；淘汰R22的决定主要是从环保性能方面进行考虑的，；如表1所示，从制冷剂环保性能分析，R32的ODP；摘要：本文分析了R32的环保性、安全性和基本物性；和R410a泄漏时相对CO2排放当量为1800左；0前言；
Technology技术
R32作为R22替代制冷剂在家用空调中的研究
(珠海凌达压缩机有限公司，珠海 519015)
1 R32制冷剂的环保性能
淘汰R22的决定主要是从环保性能方面进行考虑的，因此，在考虑 R22替代制冷剂的环保性能我们一般从三个角度进行衡量，即制冷剂在大气的寿命值，对臭氧层破坏值即ODP值,和全球气候变暖当量值即GWP值。
如表1所示，从制冷剂环保性能分析，R32的 ODP值为零，GWP值为543，是R410a的1/4，而R22R32泄露时的相对CO2排放当量为405，
摘要：本文分析了R32的环保性、安全性和基本物性，并对R32、R22和R410a三种制冷剂的热力循环性能进行对比研究，结果表明R32的热工性能和R22非常接近，比R410a要好，但存在排气温度过高的问题。关键词：R32；R22；制冷剂；空调
和R410a泄漏时相对CO2排放当量为1800左右，与R22相比，其CO2减排比例可达77.6%, R32完全符合美国环保局SNAP(Augest 2009)在家用、商用空调部分要求减少CO2排放50%~90%不符合的措施。而R410a仅减少CO2排放2.5%，美国环保局的要求。另外，R32在大气寿命只有
当前国内外R22的替代物主要为HFCs及其混合物和自然制冷剂两类，其中混合制冷剂主要是二元或多元的HFCs制冷剂进行混合而获得性能相近或更优的制冷剂，如R407c、R410a；可以作为R22的自然制冷剂如R290、氨和CO2，最终替代物，自然制冷剂突出特点是ODP值为0，GWP值较小，但是它有很多技术问题现在无法解决。R290在空气中的体积分数达到2.1%-9.5%、燃点达到470℃时即可发生爆炸，因此它的强烈可燃性使其在家用空调行业中很难发挥其优势。氨的主要缺点是具有较大的毒性而且易燃、易爆，当氨蒸汽的体积分数增加到16%-25%时就会引起爆炸。CO2作为制冷剂有许多优点，但其主要缺点是运行压力较高和性能系数较低，所以CO2在家用空调方面使用一直受到限制。
R407c是R32、R125和R134a按照23∶25 ∶52的质量百分比组成的三元非共沸混合制冷剂，ODP值为0，GWP值较高达到1700，蒸发压力、冷凝压力与R22非常接近，在替代R22时无须对现有制冷空调系统作大的改动，这是R407c替代R22的最大的优点，但是R407c的传热性能差，在名义工况下单位容积制冷量和性能系数COP都比R22低5%，而且温度滑移达到4.7℃,因此近年来R407c渐渐在替代R22的工作中淡出了人们的视线。
R410a是R32和R125按照50:50的质量百分
比组成的二元近共沸混合制冷剂，在美国和日本R410a是家用和商用空调系统中R22的主要替代制冷剂, ODP值为0，GWP值高达2100，从目前全球节能减排的要求来看，R410a也面临要求被替代的风险。另外在使用R410a时要重新设计压缩机、换热器和管路，而且R410a作为专利产品涉及知识产权保护问题，也限制了R410a在家用空调市场上的推广应用。
现在还没有单工质制冷剂能够直接用来替代R22，但是对照R407c和R410a两种制冷剂发现它们都主要含有R32成分，R32具有良好的热工性能和比较优越的环保性能特性，已引起了行业的高度关注，而且R32无专利限制，国内有大量生产，价格便宜，易于购买，是替代R22一种不错的选择。本文的主要从理论上对R32替代R22的循环性能进行计算，在此基础上进一步验证R32替代R22可行性以及存在的问题。
4.9年，比R22、R410a相比都短，因此在环保性能方面R32替代R22是我们一个最终的且比较理想的选择。
R32制冷剂的安全性
制冷剂的安全性主要是指制冷剂的毒性和可燃性，R32的毒性和现在常用R22制冷剂是完全相当的，都是无毒的制冷剂。
制冷剂燃烧反应的实质是C、H等元素与氧气O2化学反应，由于目前所有的制冷剂的分子中都含有C、H元素，因此，在合适的比例和一定温度、压力条件下都有可能燃烧或爆炸。如表2所示，R32的燃烧下限(LFL)为0.306kg/m3,处于比较高的数据,最不易燃烧,而且即使R32一旦燃烧,其燃烧速度BV为0.067 m/s，燃烧热HOC为9.4 MJ/kg，也就是R32的燃烧速度慢且燃烧强度最低。
按照美国交通运输部标准DOT173.115规定, 燃烧下限LFL/%≤13%,为“可燃”物质，另外联合国(UN) 危险货物运输规定在运输过程中燃烧下限LFL≥0.1kg/m3或燃烧热HOC&20 MJ/kg为“不可燃”物质。根据这两个标准R32可以划为“不可燃”物质。
因此，R32的可燃性很弱，处于“不可燃”和“弱可燃”之间，根据制冷剂R32泄露特性及微燃烧特性，分析它在制冷空调设备生产、安装、使用和维修整个生命周期的各个环节的应用安
全性，完全可以控制和解决R32弱可燃性带来的
Technology
应用安全问题。
等零件严重磨损，磨损产生的金属细屑混杂在润
滑油中，另外润滑油碳化分解过程中产生一部分酸、水和积碳，这些杂质一方面大大降低了润滑油的润滑能力，另一方面这些杂质容易附着在电机的绕组中容易形成短路，烧毁电机。
但是较高的排气温度、良好的换热系数和
R32物性和理论循环研究
制冷剂热力物理性质参数采用NIST REFPROP8.0进行计算。制冷剂的热力物理性质是进行制冷循环分析计算的基础。
3.1制冷剂的饱和蒸汽压力
制冷剂的饱和蒸汽压力越高，制冷空调系统的耐压设计也就越高，R32、R410A和R22的饱和蒸汽压力曲线如图1所示，R32的饱和蒸汽压力比R22高出63%左右，不能采用R22空调系统的耐压设计。但是R32和R410A饱和蒸汽压力基本相当，而且R32本身就是R410A的主要成分之一。因此R32空调系统的元器件使用和耐压设计与R410A的空调系统的通用性比较好。
3.2制冷剂的换热系数
表3为R32、R410a和R22的热物理性质,从表中可以看出,三种制冷剂的相对分子分子质量都大于空气,三种制冷剂的标准沸点都比较接近。但是R32具有较高的传热系数、较低的粘度，较大的比热，因此R32在两相区传热性能好，流动阻力低，因此可以优化换热器的性能。
根据JSRAE Meeting 1999中“Heat transfer performance in horizontal tube of HFC-32”论文研究结论，在同样的条件下，R32的沸腾换热系数比R22、R410a和R407c都高，比R22和R410a因此R32空调系统约高1倍，比R407c约高1.5倍。采用小管径或微通道换热器，节省换热器材料，减小设备尺寸，可以提高换热器等设备的传热系数，提高循环效率。
3.3制冷剂的临界温度
制冷剂热力物理性质中，临界温度越低，其过热蒸汽和节流的不可逆性越大。另外制冷循环运行温度低于临界温度的越大，其蒸发潜热与液体定压比热的比值就越大。R32和R410a的临界温度都低于R22，但是R32的临界温度要高于R410a，因为R410a的两种成分中，R32的热力学性能要优于R125，而R125抑制了R32的弱可燃性。
3.4制冷剂的理论循环性能比较
从表4制冷工况下循环性能的比较，R32的单位质量制冷量比R22和R410a都高出50%以上，质量制冷量越大则制冷剂灌注量越小，因此大幅度
较大容积制热系数，使得R32更适合用于空气源热泵热水器产品中，另外，我国家用空调在冬季制热供暖能力一直不足，采用R32制冷剂可以较大幅度提升家用空调在冬季制热供暖能力。
1、制冷剂R32综合环境性能优越，ODP值为零，GWP值大大小于R410a，其CO2减排比例可达77.6%，而且热物理性质优于R22和R410a，其热工性能好，制冷系数EER比R410a要高5.3%，制冷量约高12.7%，因此R32在家用空调中具备替代R22的极大的潜能。
2、R32的可燃性处于“不可燃”和“弱可
燃”之间，在制冷空调设备整个生命周期的各个环节的应用安全性是完全可以控制和解决的。
3、R32在替代R22过程中最大的技术难题是怎么解决其排气温度过高的问题，但是较高的排气温度、良好的换热系数和较大容积制热系数，使得R32更适合用于空气源热泵热水器产品中。另外，我国家用空调在冬季制热供暖能力一直不足，采用R32制冷剂可以较大幅度提升家用
可以减少空调系统的充注量，降低制冷剂成本。
R32的制冷系数EER和R22非常接近，但是R32的热工性能比R410a要好，制冷系数EER比R410a约高5.3%，制冷量约高12.7%。
R32的单位容积制冷量是R22的1.6倍,比R410a也大13%，容积制冷量越大则所需压缩机排量小，压缩机的尺寸相应也可以缩小，可以降低压缩机的制造材料成本。
R32的排气温度比R22和R410a高出15℃，如果排气温度过高会使压缩机电机长期处于过热的工作环境当中，不仅降低电机的绝缘性能和可靠性，缩短电机寿命，还会对压缩机润滑油具有很大的危害。由于润滑油到150℃时就会变得很稀薄，在175℃左右时开始碳化分解，碳化分解后润滑能力大大降低，将引起压缩机的曲轴、
空调在冬季制热供暖能力。
总之，在家用空调中R32是一种环保、节能、安全而且节省制冷设备材料的长期替代R22的一种制冷剂。
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