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R290空调器的优化设计原则有哪些？

发布于：2023-09-11 10:14:11 来自：暖通空调/中央空调 [复制转发]

随着对环境保护意识的增强 , 采用环保制冷剂的空调产品成为发展方向。 R290 作为一种零 ODP 、低 GWP 的值得关注的替代制冷剂 , 但其自身的特性决定了不能简单直接替代 , 而必须进行适当的系统优化设计。

（示意图，不对应文中任何具体产品）

一、R290的物性特点

R290(丙烷)是一种常温常压下存在于气态的烃类制冷剂,具有无毒无味、不燃烧、低GWP值等绿色环保特点,是目前广泛关注的一种新型自然制冷剂。但其易燃易爆特性也给安全防护提出了要求。

二、设计优化必要性

相比传统制冷剂R22,R290在物性参数上存在明显差异,这些特性决定了直接替代使用R290会对空调系统的匹配性产生影响,如果不进行适当优化设计,会出现以下问题:

1)热传导率较低。

R290的热传导率为0.016 W/m·K,较R22的0.087W/m·K低近一半。这会导致换热器的换热效果下降,需要采用增大面积的方式进行补偿。

2)气密度较大。

R290气密度为1.804kg/m3,是R22的2.4倍左右。这会增加压缩机的排量负荷,同样制冷量条件下需增大压缩机排量选择。

3)容积流量较大。

在相同质量流量下,R290的容积流量是R22的3倍多。会影响压缩机和内部流道的设计匹配。

4)粘度较小。

R290动力粘度仅为R22的1/3左右,会影响油回流和密封。需要优化压缩机的润滑设计。

5)溶解性较差。

R290在普通矿物油中的溶解度远小于R22,会降低回油效果。要选用合成POE油提高溶解度。

6)工作压力范围窄。

R290的理论性能最佳在约2.5MPa左右压缩比条件下,这对流道和热交换网络的设计提出要求。

7)易燃易爆性。

需要提高电气系统的防爆等级和密封要求,同时注意静电的排除。

三、空调器设计要点

1压缩机

1) 选择专用压缩机。考虑气密度大的特点,合理确定排量。注意机械强度,提高密封性能。

2) 优化润滑系统。选用合成POE油提升溶解度。油路结构设计考虑流动阻力,增大油速提高回油效果。

3) 强化安全保护。进口过滤器防止杂质吸入,压缩机出口安装止回阀防呆装置。

4) 注意材料兼容。密封件、绝缘材料等选用与R290兼容的产品,确保不脆化老化。

2换热器

1) 增大面积弥补传热系数下降。采用细径内螺纹铜管,翅片优化等手段扩大面积。

2) 优化内部流场,减少流动阻力。合理设计波纹板结构,控制液气过渡区。

3) 注意材料流体兼容性。严格挑选与R290相容的内外表面材料,防止腐蚀。

4) 加强结构强度检查。防止高压造成的变形破坏。严控制制造及搭接质量。

3、电气元件

1)选用防爆等级的电器设备,严防火花导致点燃。

2)电气布线合理,远离压缩机和pipelines,避免受热影响绝缘。

3)加强静电释放保护,防止静电堆积引燃燃烧。

4)主要电气部件采用抗高低温、防水型产品,提高环境适应性。

4、管路

1)优化流道内部流场,减少过大的流动阻力损失。

2)密封性能要求极高,防止泄漏接头严密装配。

3)注意材料与R290的相容性,必要时内涂特殊耐腐蚀涂层。

4)吸入管路应远离高温部位,进口过滤器安装在阴凉处。

5)安全阀和压力表选用匹配R290的产品规格。

6)保温性能要充分考虑,减少系统热损耗。

四、其他注意事项

(1)检漏:提高检漏标准,确保密封性。采用压力检漏,氦气检漏等高级方法。

(2)充装:优化充装量,防止系统高压力。采用真空与液体混合充装,减少空气残留。

(3)安装:严格规范要求,远离火源点。完善安装工艺和作业人员培训。

(4)运输:遵照易燃品运输法规,配备防护装置,做好应急措施。

(5)回收:进行专门回收,避免污染;配套能效装置,降低损耗。

(6)标准:建立完善R290相关操作规程和产品标准,规范生产应用。

总的来说需要注意：

R290空调器的压缩机需要采用较大的排量：R22系统转化为R290时，压缩机排量需增加19%左右；R410A系统转化为R290时，压缩机排量需增加72%左右。
R290空调器的压缩机润滑油选择视情况而定：R22系统转化为R290时，不需要更换润滑油，润滑油仍是矿物油；R410A系统转化为R290时，需要更换润滑油，将原来的多元脂更换为矿物油。
R290空调器冷凝器，宜选用小管径换热器，以利于通过减少充注量来提高安全性，同时发挥R290换热系数较高的优势。
R290空调器，可选用小管径换热器，但需要增加制冷剂的流路数，以防止压降过大。
R290空调器采用毛细管时，需要重新匹配毛细管长度：R22系统转化为R290系统时，毛细管长度应加长39%左右；R410A系统转化为R290系统时，毛细管长度应缩短44%左右。

综上,R290空调器设计要考虑其特殊性,注重安全性、匹配性和节能性,并完善全生命周期各环节的管理,才能发挥其高效环保的优势,实现绿色替代。这需要行业共同努力以推进R290在空调领域的规范化应用。

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