商用冷柜中的傳統(tǒng)制冷劑CFCs 制冷劑含有氯原子,，會對大氣層中的臭氧層造成破壞,。社會組織者強調(diào)要逐漸將消耗臭氧物質的制冷劑淘汰，并且使用其他制冷劑來替代傳統(tǒng)制冷劑,。碳氫制冷劑具有良好的環(huán)保性能和熱物理性能,，是一種天然制冷劑，受到了社會的廣泛關注,。值得注意的是,，碳氫類物質具有可燃性，在小型商用冷柜中用碳氫制冷劑的充注量雖然較小,，但是在大規(guī)模應用之前還是應該進行相應的泄漏燃爆試驗,，保障應用的安全性,。
1 碳氫制冷劑及其熱力學循環(huán)性能
制冷劑中的氯原子對臭氧層的破壞引起的環(huán)境問題越來越嚴重,，社會各界廣泛提出尋找具有良好的環(huán)保性能和性質優(yōu)良的制冷機來替代傳統(tǒng)制冷劑，減少制冷劑對環(huán)境的破壞,。當前主要產(chǎn)生了3種替代方案：
?、偬烊恢评鋭℉Cs（碳氫）,、R717,、R744等。其中碳氫制冷劑具有良好的環(huán)保性能和熱物理性質,，例如具有極低的變暖潛能值（R600a 的變暖潛能值不大于10,、R290 的變暖潛能值為 3），而且消耗臭氧潛能值為0,。碳氫制冷劑造價較低,，和礦物油之間的互溶性良好。因此雖然碳氫制冷劑具有可燃性,，但仍不失為一種的制冷劑[1],。當前的小型商業(yè)制冷應用場合中的島柜、生鮮柜、飲料自動售貨機,、啤酒冷藏柜,、冰激凌柜、瓶裝冷藏柜的制冷量不高于1.0 kW,，使用的是碳氫制冷劑中的R600a,、R1270、R290等,，其中碳氫制冷劑中的R600a,、R290已經(jīng)在很多大型跨國集團的冰激凌柜、啤酒冷藏柜和瓶裝冷藏柜中得到了廣泛的應用,。與氫氟烴相比,，碳氫制冷劑能夠提高20%的系統(tǒng)能效，而且不會對臭氧層進行破壞,。
?、贖FOs（氫氟烯烴），氫氟烯烴具有良好的熱物質性,，變暖潛能值極低,，消耗臭氧潛能值為零，但是其制備原料為HCFCs,，價格比較昂貴,。在制備的過程中由于HFO-1234yf，具有可燃性,，經(jīng)過燃燒之后會產(chǎn)生有毒物質,，例如HF。
?、跦FCs（氫氟烴）,，應用較多的主要有R404A、R410A,、R134a,、R32等。氫氟烴是一種人造制冷劑,，具有不可燃,、無毒、熱物理性質優(yōu)良的特點,，消耗臭氧潛能值為零,，然而由于具有較高的變暖潛能值，當前只作為過渡制冷劑使用,。
2 碳氫制冷劑在小型商用冷柜中的具體應用
與傳統(tǒng)的小型商用制冷冷柜中的制冷劑相比,，氫制冷劑具有良好的循環(huán)性能,。在理論層面上，有學者對比了碳氫制冷劑和低溫冷柜中常用制冷劑之間的性能,。在液體溫度38℃,、吸氣溫度5℃、冷凝溫度43℃,、蒸發(fā)溫度零下23℃的低溫工況Ⅰ中對R22和碳氫制冷劑工質的熱力學循環(huán)性能進行模擬計算,，結果表明R290和R1270的系統(tǒng)性能系數(shù)高于R404A、R507A,、R502排氣溫度和壓力比低于R22,。因此有學者認為當前常用的小型商用冷柜中的低溫制冷劑R404A、R22*可以使用碳氫制冷劑中的R1270,、R290來進行替代,。
與此同時還有學者在變工況、實際工況,、標準工況中對HCM2,、HCM1、R134a,、R600a,、R290、R404A,、R22的循環(huán)性能進行了對比,，結果表明R290 的 COP比R134a略低，比R404A高,，而且具有更大的單位質量制冷量和單位容積制冷量,。盡管與R134a相比，R290具有更高的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力,，但其壓比仍然小于R134a,，具有良好的性能[2]。
選取兩臺臥式冷柜作為實驗樣機,，分別充注85gR290和200gR134a，對其進行耗電量測試和高溫儲藏溫度測試,，R290 系統(tǒng)的冷凍能力明顯高于R134a 系統(tǒng),，而且COP有了將近25%的提高。
在噪聲水平,、冷卻速度,、能效和耗電量方面對兩種制冷劑進行對比可以發(fā)現(xiàn)，與R134a系統(tǒng)相比,，R290 系統(tǒng)的耗電量降低5%,、冷卻速度得到提高,、噪音也降低了3dB（A），然而具有較高的充注量,。對R290 系統(tǒng)進行雙毛細管優(yōu)化之后,，其噪聲大幅度降低，同時耗電量降低15%,，冷卻速度減少1小時,。
有學者對R290和R744在小型商用冷柜（冷凍食物或冰激凌）物業(yè)的性能差異進行了實驗對比，實驗中改進了R290冷柜的原系統(tǒng),，使用R744壓縮機替代了原系統(tǒng)中的原R290 封閉式壓縮機,，并適當增加了一些原件。通過實驗發(fā)現(xiàn)與R290相比,，R744在小型商用冷柜中的應用具有更高的設備成本,、更低的能效和更高的運行壓力。盡管R290作為一種碳氫制冷劑具有可燃性,，但是小型商用冷柜系統(tǒng)中的充注量不高于150g,，因此仍然具有較高的安全性，在小型商用冷柜中應用碳氫制冷劑是*可行的[3],。
然而值得注意的是,，在維修或者充注制冷劑時會有一些不凝性氣體混入制冷系統(tǒng)，一般為空氣,。但是碳氫制冷劑具有可燃性,，如果制冷系統(tǒng)中進入了一定量的空氣就會威脅系統(tǒng)安全運行，甚至對系統(tǒng)制冷的效果造成不利的影響,。通過實驗發(fā)現(xiàn),，盡管制冷系統(tǒng)中混入空氣不會使碳氫制冷劑的濃度進入爆炸極限范圍，但是當吸氣側出現(xiàn)泄漏點位時,，說明碳氫制冷劑已經(jīng)出現(xiàn)泄漏,，就可能會出現(xiàn)上述問題。制冷機中的換熱器傳熱也會受到不凝性氣體的影響混合氣體,，飽和蒸汽壓增大,，從而升高功耗、壓比和冷凝壓力,。但是混入空氣之后也會減小摩擦損失,、降低氣體粘度，對系統(tǒng)運行有利,。這也是在小型商用冷柜中應用碳氫制冷劑需要注意的一個問題,。
3 結語
本文簡要介紹了碳氫制冷劑及其熱力學循環(huán)性質，并對碳氫制冷劑的小型商用冷柜中的應用進行了簡要的分析,。碳氫制冷劑具有良好的熱力學循環(huán)性質和環(huán)保性能,，在當前技術上在小型商用冷柜中應用碳氫制冷劑來代替?zhèn)鹘y(tǒng)制冷劑是*可行的,。
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