浅析家用空调制冷系统使用天然气制冷

前言

传统的制冷剂对环境的影响较大，排放的氟对臭氧有着很大的破坏，而且这种制冷剂的家用空调能耗较大，使用时间过长会对人们的生产、生活造成很大的影响，所以，研发新的制冷剂成为家用电器实现更加环保的一大关键。现今，世界各国都在专注于开发既符合环保又具有实际使用性能的新型制冷剂，目前相关工作人员正在开发利用天然气作为制冷剂，实现家用电器的节能和环保。

1、天然气制冷的发展状况

1.1使用天然气制冷的标准缺失

由于人们发现氟利昂制冷剂会给环境造成很大破坏之后，人们更加加快了对新型制冷剂的研究，其中天然气制冷剂在经历人工制冷机出现后的冷落之后，又得到了人们的重视。但是，现今使用天然气制冷的相关标准缺失，使得天然气制冷剂的使用收到了一定的限制。根据家用空调产品的使用场所来判断，其安全性能应该符合GB4706.32-2004《家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除湿机的特殊要求》，同时，该标准在关于制冷系统机械安全的条文中规定，制冷系统的机械安全性能应符合GB9237-2001《制冷和制热用机械制冷系统安全要求》的规定。但是，根据GB9237中的规定，氨制冷剂及碳氢化合物类制冷剂等是被禁止使用的，只允许A1类制冷剂的使用；而且GB9237中规定高压侧放热过程为冷凝的标准适用于各种在全封闭的制冷回路蒸发和冷凝的制冷系统，然而使用二氧化碳作为制冷剂的制冷系统其高压侧放热过程是单向降温的，并且其循环过程是超临界、跨临界循环。由此可知这一标准已经不能满足现今的制冷系统，要想大范围的使用更加环保的制冷剂如二氧化碳，则新的制冷系统标准急需问世。

1.2相关人员对使用天然气制冷的安全标准修订缓慢

虽然现在面对环境破坏的压力，人们一直都在致力于研发、使用新的制冷剂，但是相关工作人员对新型制冷剂的使用标准的制定却是迟迟没有进展。制冷剂使用的具体标准没有出现，将会影响这些新型制冷剂替代传统制冷剂的大规模使用，进而挫伤研究人员对新型制冷剂的研发。我国现在已经开始使用国际上的制冷标准，基本上可以满足可燃制冷剂和二氧化碳制冷剂的安全使用标准，但是对于氨制冷剂的安全使用却没有明确的规定，在住宅民用空调场所仍是禁止使用的。在制度缺乏的情况下，将会极大地影响相应制冷剂投入市场的力度，甚至不能进入市场。因此，在新型制冷剂推出热潮下，为了空调技术的不断提高，相关工作人员应当尽快的修订制冷剂的使用标准，为空调技术的发展铺平道路，让氨制冷剂等一些新型制冷剂具备在家用和类似用途的空调制冷系统中使用的合理性。

2、天然气制冷剂种类

2.1二氧化碳制冷剂

空调在使用过程中，其内的制冷剂将会从空调系统中泄漏出去，而二氧化碳制冷剂被称为R744制冷剂，它的GMP值最低，仅为1，破坏力小，即使泄露出去对环境的影响也不大，所以是较为环保的制冷剂；并且使用二氧化碳作为制冷剂比使用传统的制冷剂更加节能，可达到比传统制冷剂节能25%的效果。二氧化碳制冷剂的空调制冷系统典型的运行模式是跨临界循环制冷——热泵，高压侧的二氧化碳制冷剂为超临界状态，低压侧的为亚临界状态，由于这一特性，对住宅场所使用的空调制冷剂的标准修订正在进行中，特别是针对跨临界系统的相关要求的标准化。二氧化碳制冷剂之所以在被冷落后再度受到重视，是由其自身的特点所确定的。二氧化碳本身没有毒性，也不易分解出有害物质及刺激性物质；且其燃点很高，是不可燃物质，也就更不会爆炸；容易获取，可降低生产的成本；对臭氧层没有破坏作用，缓解氟利昂带来的破坏作用。

2.2氨制冷剂

氨制冷剂在现今的合成工艺成熟，制取也相对较为容易，所以获取成本不高。但是氨制冷剂的可燃，且具有毒性，在有毒制冷剂中的安全性分类为B2类。氨本身有刺激性气味，当氨泄漏在室内的浓度过高时，就会被人们所察觉到，这一特性能够降低氨使用的危险性。正是由于氨制冷剂具有良好的环境保护和热力学特性，对于其作为制冷剂在住宅区及类似场所的使用标准在国外一些国家已经制定，并且允许其投放市场使用。对于氨制冷剂的一些使用缺陷，在相关空调系统投入使用前，对它做了一些改进。其中一些安全措施是：在制冷设备上要安装压力继电器、压差继电器防止压力过大；安装氨气浓度检测仪，在氨气浓度超过规定含量是及时报警；配备紧急氨机吸收器，对氨泄漏严重时，制冷器能快速与吸收器连通，使得氨能够进入吸收器中。由于氨制冷气具有的这些优点，如果合理的使用氨制冷剂，在住宅场能够得到广泛的应用。

2.3碳氢化合物制冷剂

现在，新兴了一种制冷剂为碳氢化合物制冷剂，其属于可燃性制冷剂的范畴。在一些欧美国家已经允许在住宅和类似场所安装以碳氢化合物作为制冷剂的空调制冷/热泵系统；但是北美一些国家对于碳氢化合物制冷剂的使用持反对的态度。碳氢化合物制冷剂的一个最大的缺点就是易燃，且大部分是无味的。在空调使用过程中，制冷剂的泄漏是不可避免的，特别是在室内使用时，一旦碳氢化合物制冷剂发生泄漏，加之其无气味，人们很难察觉到，所以很容易出现安全事故，造成不必要的损失。因此，有些国家不赞成这类化合物作为制冷剂也是情有可原的。但是，即使其有这些缺点，人们也不能不认识到其具有的性。对于现在的空调产品，人们越来越追求与节能和环保，而碳氢化合物这两点都满足，所以研发人员应该顺应时代的发展，社会的进步，最大限度的开发新型的制冷剂。在这一发展形势下，ICE的发布使很多国家的观点发生了改变。ICE允许可燃制冷剂用于家用和类似用途的空调设备，而且不论是直接系统还是间接系统。由于其与传统制冷剂的特性不同，在将其作为制冷剂时，需要增加一些安全措施，以保使用时不发生安全事故。一方面要做好防爆工作：安装维修作业程序要规范，维修场地要符合防爆要求；电气部件要符合防爆要求；要明确空调系统在制冷剂发生泄漏时的燃烧、爆炸危险，制定相关的条文，方便使用者参考；另一方面要做好后期的安全防护工作：规范机组在运输、储存过程的作业程序，增加专用警示标识；根据机组运行场地的条件和制冷剂特性，确定机组的制冷剂注入量限定值，确定通风要求和制冷系统第二回路的安全要求等。相信只要做好这些方面的工作，碳氧化合物制冷剂能够被人们所认可，在我国能得到较好的应用。

3、结语

家用空调制冷系统因其放置的所在空调有限，所以对其使用的制冷剂要求较为严格。一方面要考虑制冷剂泄漏对室内的影响，另一方面，要符合节能环保的理念。而二氧化碳制冷剂与其他制冷剂相比，这些方面的优点较为突出，是现今开发、研究的比较可行的新型制冷剂之一，具有很大的发展前景。所以，充分了解二氧化碳制冷剂所要求的技术性能及其应用是现在空调技术中较为重要的话题。