浅议R290制冷剂在空调中的阻燃性设计

2022-09-12

1 R290制冷剂的物化性质

R290制冷剂即为丙烷, 它是一种无色无臭的气体, 其熔点为-186.7℃, 沸点为-42.1℃, 分子量为44.10, 其相对密度为0.58。丙烷微溶于水, 易溶于乙醇等有机溶剂。丙烷对人的身体有一定的危害作用, 过量的丙烷可以致人窒息, 医学中丙烷可以用来麻醉;浓度较低的丙烷可以使人头晕, 随着浓度的增高可以致人麻醉, 浓度极高时可以使人窒息死亡。丙烷可燃, 高浓度的丙烷安静燃烧, 丙烷浓度较低, 与空气混合时可以形成爆炸性质的混合物, 遇明火或者热源产生强烈爆炸, 丙烷可以与氧化物剧烈反应。丙烷分子量大于空气, 扩散以后聚集于空气的下方, 遇明火燃烧或产生爆炸。

2 阻燃性设计要点

采用R290制冷剂的空调的安装方式与常规的空调连接安装方式有所不同, 主要采用的快速连接头的连接方式, 优点在于, 在空调等制冷设备的安装过程中不需要向空气中排放制冷剂。由于在安装过程中制冷剂不存在向外泄漏的情况, 在安装阶段就不需要进行阻燃设计, 很明显, 其阻燃性设计的重点在于在空调的使用过程中制冷剂的泄漏以及泄漏以后与电火花接触的情况。

2.1 电器的防火设计

为了降低制冷剂的燃烧爆炸, 空调中的元件采用的设计为灭弧设计, 利用两个屏蔽层:绝热层以及绝缘层, 此举可以减轻空调在运行过程中R290制冷剂的潜在危险。这种设计利用的原理是减少R290制冷剂与空气的接触, 使R290制冷剂与空气隔离, 即使制冷剂发生了部分泄漏, 在不与空气接触, 缺氧的条件下无法燃烧爆炸, 提升了空调器的安全性能。环境温度对于R290制冷剂的可燃性也有很大的影响, R290制冷剂的燃点为450℃, 所以隔离高温热源是进行阻燃性设计的重点。空调中的元件采用灭弧设计以后可以有效地使R290制冷剂与高温热源隔离, 使其无法达到燃点, 从外部条件上进行阻燃, 达到设计效果。

2.2 空调运行过程中的阻燃性设计

空调运行过程中的阻燃性设计是设计的重点, 传感器的制作中, 首先需要选择与R290制冷剂反应较为明显的材料, 利用不同浓度的R290制冷剂使材料的导电率产生不同程度的影响制作成为专用的较高精度的空气传感器。在空调的运行过程中发生机械故障以及空调使用时间过长, 其中部件发生损伤使R290制冷剂发生泄漏时, 能够在第一时间报警, 设计者可以进一步设计, 当制冷剂发生泄漏时在报警过后自动切断电源, 防止电火花引燃制冷剂。如果空调在待机的情况下发生泄漏, 通过设计可以在制冷剂发生泄漏的情况下使空调自动进入排风状态, 与此同时, 空调的室内风机自动高速运转, 把室内较高浓度的R290制冷剂排出室内, 最大程度上降低丙烷的浓度, 到达阻燃的效果, 确保制冷剂不在室内聚集。

2.3 制冷系统中的阻燃性设计

整个制冷系统中进行阻燃设计的重点在于制冷系统的充注, R290制冷剂的压力以及制冷剂的温度。根据以上这些设计的要点, 在进行制冷剂的充注过程中, 既要保证空调的工作能效, 又要在最大程度上减少R290制冷剂的充注量。所以, 采用R290制冷剂的空调在进行换热器的设计时, 不应该再使用管径为φ9.52mm和φ7.00mm的原有铜管的设计方案, 应该在此基础之上使铜管的管径减小, 设计为φ5.00mm管径。两种管径相对比而言, φ5.00mm管径比φ7.00mm管径的换热器R290制冷剂的充注量减少了1/5, 减少了制冷剂的使用量。

周围环境对于空调系统运行的温度影响很大, 如果空调系统所处的环境不佳, 处在高温高压的环境中, 很容易引发R290制冷剂的泄漏, 甚至会引发空调器的爆炸, 因此, 在运行环境方面也要进行一定的阻燃性设计。针对此种情形, 最为常用的设计方法是在空调系统的高压端安装一个泄压阀, 如果空调系统在运行过程中由于温度的变化产生压力过大, 泄压阀将会进行自行泄压。泄压阀由两种不同熔点的金属组成, 结构用料为高熔点金属, 低熔点金属作为密封材料, 当空调系统的温度压力超过设定值的时候, 密封材料自行溶解, 将部分的R290制冷剂释放到空气中, 保证空调系统的运行安全。

2.4 充注和焊接过程中的阻燃设计

在空调的生产过程中, 采用R290制冷剂的空调设备的生产工艺与常规的R22制冷剂也有所不同, 针对于封口工艺而言, 不能在使用以往的钎焊技术, 应该改用先进的挤接封堵技术替代原有的技术, 新的封口工艺的设备包括夹紧环、制冷剂充注管以及密封胶圈、芯柱等, 在夹紧环上有两道凹槽, 凹槽间距离根据实际的需要进行设定, 这两道凹槽是气动圆嘴封口钳的加紧结构。挤接封堵部件中的堵帽的开口直径应该与封口的直径紧密嵌合, 其直径略小于后者即可。挤接封堵中的其他构件比如密封橡胶圈、芯柱以及堵帽、夹紧环等部件需要根据实际情况选用, 应该与充注管的内径相匹配, 进而进行合适的设计加工。充注与封口的工作是整个加工工艺的重点环节, 一旦出现问题, 后果严重, 因此, 需要对充注封口的过程进行严格的管理, 设置监督管理的工作室。另外, 在进行充注与封口的工作车间需要保持良好的通风, 采用上部进风, 下部排风的设计, 杜绝火源, 既保证空气中R290制冷剂的含量达标, 又保证没有外部引燃因素。

3 结语

R290制冷剂是一种纯天然的制冷剂, 清洁无污染, 制冷效果良好, 得到了越来越广泛的使用, 但是R290制冷剂是一种可燃性的制冷剂, 与空气混合还会产生爆炸。在使用R290制冷剂的空调设计阶段要注重其阻燃性的设计, 根据R290制冷剂的物化性质, 对空调系统的电子元件, 空调运行过程中的不安全因素以及生产过程中的充注和封口进行有针对性的设计, 从防止R290制冷剂泄漏和泄漏以后的措施两方面进行阻燃, 最大程度保证空调安全的运行。

摘要：R290制冷剂属于碳氢化合物的一种, 它是一种纯天然的制冷剂, 与传统的R22制冷剂相比, 它有诸多的优点:对臭氧层的破坏程度几乎可以忽略;全球变暖的系数非常低。但是R290制冷剂是一种可燃的制冷剂, 如果使用不当可引发燃烧甚至爆炸。R290制冷剂可以与矿物油相溶, 一些原来使用R22制冷剂的空调可以直接采用R290制冷剂进行替换, 其技术加工的手段也相同, 但是R290制冷剂具有可燃性, 所以使用R290制冷剂的技术重点在于阻燃性设计。

关键词：R290制冷剂,阻燃性,设计