淺議R290制冷劑在空調中的阻燃性設計

葉俊榮 王賽 鄭勝鋒（廣東志高空調有限公司，廣東 佛山 528244）

1 R290制冷劑的物化性質

R290制冷劑即為丙烷，它是一種無色無臭的氣體，其熔點為-186.7℃，沸點為-42.1℃，分子量為44.10，其相對密度為0.58。丙烷微溶于水，易溶于乙醇等有機溶劑。丙烷對人的身體有一定的危害作用，過量的丙烷可以致人窒息，醫學中丙烷可以用來麻醉；濃度較低的丙烷可以使人頭暈，隨著濃度的增高可以致人麻醉，濃度極高時可以使人窒息死亡。丙烷可燃，高濃度的丙烷安靜燃燒，丙烷濃度較低，與空氣混合時可以形成爆炸性質的混合物，遇明火或者熱源產生強烈爆炸，丙烷可以與氧化物劇烈反應。丙烷分子量大于空氣，擴散以后聚集于空氣的下方，遇明火燃燒或產生爆炸。

2 阻燃性設計要點

采用R290制冷劑的空調的安裝方式與常規的空調連接安裝方式有所不同，主要采用的快速連接頭的連接方式，優點在于，在空調等制冷設備的安裝過程中不需要向空氣中排放制冷劑。由于在安裝過程中制冷劑不存在向外泄漏的情況，在安裝階段就不需要進行阻燃設計，很明顯，其阻燃性設計的重點在于在空調的使用過程中制冷劑的泄漏以及泄漏以后與電火花接觸的情況。

2.1 電器的防火設計

為了降低制冷劑的燃燒爆炸，空調中的元件采用的設計為滅弧設計，利用兩個屏蔽層：絕熱層以及絕緣層，此舉可以減輕空調在運行過程中R290制冷劑的潛在危險。這種設計利用的原理是減少R290制冷劑與空氣的接觸，使R290制冷劑與空氣隔離，即使制冷劑發生了部分泄漏，在不與空氣接觸，缺氧的條件下無法燃燒爆炸，提升了空調器的安全性能。環境溫度對于R290制冷劑的可燃性也有很大的影響，R290制冷劑的燃點為450℃，所以隔離高溫熱源是進行阻燃性設計的重點。空調中的元件采用滅弧設計以后可以有效地使R290制冷劑與高溫熱源隔離，使其無法達到燃點，從外部條件上進行阻燃，達到設計效果。

2.2 空調運行過程中的阻燃性設計

空調運行過程中的阻燃性設計是設計的重點，傳感器的制作中，首先需要選擇與R290制冷劑反應較為明顯的材料，利用不同濃度的R290制冷劑使材料的導電率產生不同程度的影響制作成為專用的較高精度的空氣傳感器。在空調的運行過程中發生機械故障以及空調使用時間過長，其中部件發生損傷使R290制冷劑發生泄漏時，能夠在第一時間報警，設計者可以進一步設計，當制冷劑發生泄漏時在報警過后自動切斷電源，防止電火花引燃制冷劑。如果空調在待機的情況下發生泄漏，通過設計可以在制冷劑發生泄漏的情況下使空調自動進入排風狀態，與此同時，空調的室內風機自動高速運轉，把室內較高濃度的R290制冷劑排出室內，最大程度上降低丙烷的濃度，到達阻燃的效果，確保制冷劑不在室內聚集。

2.3 制冷系統中的阻燃性設計

整個制冷系統中進行阻燃設計的重點在于制冷系統的充注，R290制冷劑的壓力以及制冷劑的溫度。根據以上這些設計的要點，在進行制冷劑的充注過程中，既要保證空調的工作能效，又要在最大程度上減少R290制冷劑的充注量。所以，采用R290制冷劑的空調在進行換熱器的設計時，不應該再使用管徑為φ9.52mm和φ7.00mm的原有銅管的設計方案，應該在此基礎之上使銅管的管徑減小，設計為φ5.00mm管徑。兩種管徑相對比而言，φ5.00mm管徑比φ7.00mm管徑的換熱器R290制冷劑的充注量減少了1/5，減少了制冷劑的使用量。

周圍環境對于空調系統運行的溫度影響很大，如果空調系統所處的環境不佳，處在高溫高壓的環境中，很容易引發R290制冷劑的泄漏，甚至會引發空調器的爆炸，因此，在運行環境方面也要進行一定的阻燃性設計。針對此種情形，最為常用的設計方法是在空調系統的高壓端安裝一個泄壓閥，如果空調系統在運行過程中由于溫度的變化產生壓力過大，泄壓閥將會進行自行泄壓。泄壓閥由兩種不同熔點的金屬組成，結構用料為高熔點金屬，低熔點金屬作為密封材料，當空調系統的溫度壓力超過設定值的時候，密封材料自行溶解，將部分的R290制冷劑釋放到空氣中，保證空調系統的運行安全。

2.4 充注和焊接過程中的阻燃設計

在空調的生產過程中，采用R290制冷劑的空調設備的生產工藝與常規的R22制冷劑也有所不同，針對于封口工藝而言，不能在使用以往的釬焊技術，應該改用先進的擠接封堵技術替代原有的技術，新的封口工藝的設備包括夾緊環、制冷劑充注管以及密封膠圈、芯柱等，在夾緊環上有兩道凹槽，凹槽間距離根據實際的需要進行設定，這兩道凹槽是氣動圓嘴封口鉗的加緊結構。擠接封堵部件中的堵帽的開口直徑應該與封口的直徑緊密嵌合，其直徑略小于后者即可。擠接封堵中的其他構件比如密封橡膠圈、芯柱以及堵帽、夾緊環等部件需要根據實際情況選用，應該與充注管的內徑相匹配，進而進行合適的設計加工。充注與封口的工作是整個加工工藝的重點環節，一旦出現問題，后果嚴重，因此，需要對充注封口的過程進行嚴格的管理，設置監督管理的工作室。另外，在進行充注與封口的工作車間需要保持良好的通風，采用上部進風，下部排風的設計，杜絕火源，既保證空氣中R290制冷劑的含量達標，又保證沒有外部引燃因素。

3 結語

R290制冷劑是一種純天然的制冷劑，清潔無污染，制冷效果良好，得到了越來越廣泛的使用，但是R290制冷劑是一種可燃性的制冷劑，與空氣混合還會產生爆炸。在使用R290制冷劑的空調設計階段要注重其阻燃性的設計，根據R290制冷劑的物化性質，對空調系統的電子元件，空調運行過程中的不安全因素以及生產過程中的充注和封口進行有針對性的設計，從防止R290制冷劑泄漏和泄漏以后的措施兩方面進行阻燃，最大程度保證空調安全的運行。

[1]鄭佳杰.整體式R290家用空調器泄漏安全性實驗研究[J].家電科技，2010,(12).

[2]劉高.高能效比家用空調器制冷系統的優化設計[M].制冷與空調，2011,11(2）.

[3]劉志祥.影響空調扇簾布式水氣化制冷效果的分析和改進[J].家電科技，2010,(11).

[4]丁國良,張春路,趙力.制冷空調新工質[M].上海:上海交通大學出版社,2003.

[5]岳峰.單向閥在空調降成本機型中的靈活應用[J].家電科技，2010,(12).