R32,R452B,R454B:可以使用哪些低GWP制冷剂替代R410A?

R32: 用于空调和热泵系统的低 GWP 制冷剂

在空调应用中,制造商正越来越多地朝着针对R410的低GWP(全球变暖潜值)和具有成本效益的替代品发展。 在此页面上,我们将探讨以下替代产品的使用,优点和缺点:R32,R452B和R454B。

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2016年《蒙特利尔议定书的基加利修正案》以及其他限制,例如欧洲的F-Gas法规,已开始逐步淘汰R410A和其他HFC。 目的是减少直接的碳排放,并减缓全球变暖。

这些制冷剂的合适替代品清单很多。

R32,R454B和R452B各有优点。 它们是性能各具特色,能效卓越的低全球升温潜能值替代品。

在欧洲和北美以及澳大利亚和新西兰等其他国家/地区已经开始逐步淘汰R410A。区域配额机制已经对价格和供货造成影响。

加上对二氧化碳当量征税的国家政策,导致对全球升温潜能值较低的替代品的需求不断增长。

许多低全球升温潜能值的制冷剂可供市场选择。 由于R32的可用性,性能和效率,R32是一个受欢迎的选择。同时,R454B和R452B也具备使用便捷性,并可能会降低系统达标成本。 同时,其他替代制冷剂也正在进入市场。进一步了解制冷剂法规和选项。

全球升温潜能值较低的制冷剂通常是易燃的,这意味着需要修订安全标准和建筑规范以反映其潜在影响。

这种易燃性有时会限制可安装系统的位置或可使用的最大充注量并限制其制冷量。这也意味着组件必须与易燃制冷剂兼容,以确保它们不被视为点火源。

自2018年以来,适用于全球升温潜能值较低的制冷剂的技术和组件已经得到了很好的开发,并已在市场上发售-使OEM可以开始构建兼容的系统。

但是,目前还没有R410A的完美替代。使用任何低全球升温潜能值的替代方案,OEM都必须解决至少一个缺点-可燃性,可用性或与材料的兼容性。在每种情况下,难点在于为用户,性能目标和设计找到最佳折衷方案。

尽管制冷剂过渡意味着必须对组件和系统进行优化,但从中期来看,成本和性能的改进可能非常重要。

R410A的R32,R452B和R454B替代品全部归类为2L:轻度易燃。

这些A2L制冷剂在室外或专业技术设备空间时,对直接膨胀系统的充注仅需要轻微的限制,而对于诸如冷却器的间接膨胀系统则没有任何限制。 但是无论其位置如何,都必须始终遵守当地的安全标准和建筑法规。

我们关于易燃制冷剂的可能性和局限性的技术论文为如何最大程度地安全利用机会提供了一些指导。

与R410A和R22相同,R32,R452B和R454B均具有低毒性等级“ A”。

R32,R452B和R454B都是空调系统的不错选择。但是,最佳选择因应用而异。从长远来看,选择具有超低GWP的制冷剂将十分必要。

涡旋式冷水机组,屋顶机组和空气处理机组,

中期:R32,R452B,R454B

长期:R1234ze,R515B,R516A

大型离心式和螺杆式冷水机(最高1.5 MW)

中期:R513A,R1234ze,R515B

长期:R1234ze,R515B,

大型离心式和螺杆式冷水机(1.5 MW以上)

中期:R1233zd,R1336mzz(Z),R514A

长期:R1233zd,R1336mzz(Z),R514A

专用热泵(空气冷却对水冷却)

中期:R454C,R290

长期:R454C,R290

专用热泵(盐水到水,或水到水)

中期:R454C,R454B

长期:R454C

A / A系统(屋顶,空气处理机组,VRF多联机,分离式系统,CRAC)

中期:R410A,R32或R454B(需要重新涉及系统架构),R466(如果可行)

长期使用:R32或R454B(需要重新涉及系统架构),如果可行的话,可以选择R466,如果需要的话可以降低密度

作为R410A系统的直接替代品,R32的容量增加了约10%。 因此,为R32构建的新系统将提供更高的冷却能力,或者更小排量的压缩机即可达到相同的制冷能力。 如果系统和组件设计针对R32进行了优化,则相较于R410系统,有望实现效率提升。

但是,R32的排气温度很高,除非通过特殊设计或某种充注方案处理该问题,否则它可能会限制其系统工作范围。

就容量和效率而言,R452B最接近R410A。 R454B提供的容量略有减少,但具有GWP更低的优点。 两种制冷剂均可实现从R410A最快的转换,并且-如果系统使用丹佛斯组件产品组合-则可提供多制冷剂灵活性,从而可进行后期定制。

如果需要重新设计系统,R32是一个不错的选择,它具有良好的$ / TR或€/ kW比率。 但是,对于已经非常节能的应用程序,使用R452B或R454B进行简单的插入就可以最大程度地减少系统重新设计的成本—在某些情况下可以进行后期定制。 对于最终用户和建筑物所有者,这都是非常可行的选择。

空调冷却器中的R32:对系统设计的影响

需要重新设计和调整尺寸以获得最佳性能
需要调整几个组件和设置,包括膨胀阀,液体管线,吸入管线,电磁阀和排放管线
压缩机可能过大,可能需要更换
GWP是AR5-677 / 675-AR5(在AR4处测量)


空调冷却器中的R452B或R454B:对系统设计的影响

  • 设计可轻松兼容替代品的系统
  • 潜在的多制冷剂灵活性
  • R452B的GWP是698,R454B的GWP – 466,这可能是一个较长期的解决方案

2016年《蒙特利尔议定书的基加利修正案》以及其他限制条例,例如欧洲的F-Gas法规,已开始逐步淘汰R410A和其他HFC。

目的是减少直接的碳排放,并减缓全球变暖。这些制冷剂的合适替代品清单很多。R32,R454B和R452B各有优点。

它们都是具有有趣的性能和效率功能的低全球升温潜能值替代品。

合适的替代方案列表非常简短,但正在不断扩充

一种新型轻度可燃制冷剂 A2L 是本次讨论的一个议题。客户正在专门测试 R32、R1234yf 和 R1234ze 制冷剂,因为它们具备低全球变暖潜能值 (GWP)、臭氧破坏潜能值 (ODP) 和相对较低的可燃性。 

之前用 R32 进行的试验非常令人满意,这种物质似乎可能成为市场中保留的替代方案。中国的暖通空调行业正在关注这种制冷剂。表 1 显示了 ODP 和 GWP 影响数据。R32 的 GWP 水平适中,但相比 R410A,R32 的 GWP 只有其三分之一。

制冷剂 ODP
(R11=1.0)
GWP
IPCC AR4
(CO2 = 1)
R22 0.055 1810
R410A 0 2088
R407C 0 1770
R32 0 675
R1234yf 0 4
R290 0 6.3
CO2 0 1

可燃性和毒性是两项安全评估指数。通常,制冷剂可燃性越低,其 GWP 越高。R32 属于 2 级,即中等可燃性制冷剂,而 R290 的可燃性更高,属于 3 级。

R32 的毒性等级与当前诸如 R410A 和 R22 的等制冷剂相等,属于“A”级 - 低毒性。

热力学属性对系统和压缩机性能有着比较大的影响。图 1 简要总结了 R32 和 R410A 的对比。

R32 和 R410A 的对比

  • 饱和压力: R32 与 R410A 压力相近。这样基于 R410A 平台开发 R32 系统更加容易。 
  • 临界温度: R32 临界温度更高,因此 COP 更高。
  • 蒸发潜热: 蒸发 R32 所需热量高于 R410A,因此单位制冷量所需质量流量速度更小,COP 更高。
  • 等熵效率: 这可以影响系统压力比和排气温度。因此 R32 的压力比略高于 R410A。
  • 容积制冷量: R32 的容积制冷量远高于 R410A,因此可以减小系统管道尺寸并提高效率。 
  • 密度: R32 的密度远小于 R410A,因此充注量更小,但由于 GWP 的测量单位是千克,因此系统中制冷剂的总体气候影响低于 GWP 建议值。 

综上所述,R410A、R32 具有更好的系统性能,而且所需制冷剂充注量较小。但一个重要的问题是,R32 的排气温度较高。其直接后果是油降解会导致各种压缩机故障,例如轴承咬死、低系统性能和低压缩机性能。因此,排气温度应限制在一个可接受的水平,确保系统和压缩机正常工作。通常,可以通过制冷剂控制排气温度。液体喷射可以直接解决排气温度过高的问题。如图 2 所示,一部分冷凝液体通过电子喷油阀注入涡旋压缩机以吸收中间压缩气体的热量,然后汽化。因此,排气温度可得到有效降低。并且注入液体的质量流量速度可以通过喷油阀来轻松地进行调节。

图 - 制冷回路中采用液体喷射系统的 R32 压缩机

液体喷射系统

总结先前提到的原因,R32 可以作为环保型制冷剂在空调系统和热泵应用中使用。

丹佛斯积极研发低 GWP 制冷剂产品,如 R32。
丹佛斯在 2012 年德国国际制冷展上发布了一系列采用 R32 制冷剂的新型涡旋压缩机。中国客户在测试此系列压缩机,欧洲也将开始进行测试。

我们的微通道换热器和微型板式热交换器专门用于要求低制冷剂充注量的应用,这将使其成为使用 R32 的理想选择。客户目前正在应用中测试我们的产品。

丹佛斯已经成功测试了管路组件并开发了热力膨胀阀。更多控制器和电动操纵阀将提供给客户进行测试。

关于测试和订购压缩机的更多信息,请联系当地丹佛斯销售公司。