随着电冰箱cFc替代技术的研究进一步深入,替代方案已初见端倪。
制冷剂cFc—12的首选替代物为HFC-134a或Hc-600a(异丁烷),发泡剂cFc-11的首选替代物为HcFc-1416或C5H10(环戊烷)。
对制冷剂来说,Hc-600a的环保性能最好,其ODP=0,GWP=O,热物理性质与CFC-12稍有不同,不需更换压缩机冷冻油,但需增大压缩机排气量,制冷性能好,该工质压缩机的能效比COP高达1.4以上,能耗减少30%~40%,且无毒无味,价格便宜,易于获得。不足之处是它属于易燃易爆物质,生产及维
修过程中对其安全性要求很严,安全系统引进的一次性投资较大,从而增加了冰箱成本和维修费用。
另一替代物HFc-134a热物理性质与cFC-12十分接近,其ODP=0,无毒无味,不可燃。不足之处是在环保及经济性方面稍嫌不足,即GWP=0.26,偏高,HFC-134a制作工艺复杂,成本高于cFc-12的3~4倍,制冷效率降低约10%,还需采用特定的冷冻油,压缩机成本增加,对制冷系统要求较高。
目前,欧盟大部分国家已采用Hc-600a作制冷剂,而美国、日本等国考虑到本国的安全法规(其能源法对制冷工质可燃性有严格规定)、商业利益及实用等原因,均倾向于采用HFC-34a作制冷剂替代cFc-12,我国大部分厂家也如此。
cFc-12与HFC-134a基本热物理特性对比如表1所示。
一、HFC-134a制冷剂冰箱的特点
HFC-134a制冷剂的电冰箱与CFC-12制冷剂电冰箱在箱体结构、组成、制冷系统、常见故障及检修方法等方面具有很多相同特点,但在以下几方面存在差异。
1.压缩机的再设计
由于HFC-134a比cFC-12化学腐蚀性和亲水性增强,HFc-134a成分中不含氯,使压缩机零部件润滑性变差,引起不利的化学变化,因而其电机线圈及绝缘材料必须加强绝缘等级。由于其制冷效率低于cFc-12,因此必须对其压缩机采取一系列高效优化措施:采用高效压缩机电机,并加装背阀;有效控制压缩机阀片,以提高效率;直接进气,用软管将吸气腔与回气管连接起来,以减少热量损失。
2.更换冷冻油
压缩机冷冻油必须与制冷剂相溶,并具有良好的润滑性、密封性、低温流动性及化学稳定性等。由于用于CFC-12压缩机的矿物油与HFC-134a不相溶,因此采用HFC-134a作制冷剂时须对冷冻油作相应改变。对于往复式压缩机,一般采用与HFC-134a相溶的酯类油。对于旋转式压缩机,日本三菱电机公司开发出硬质烷基苯(HAB)油作冷冻油,此油与HFC-134a不相溶,存在回油困难等问题。为此三菱电机公司开发出了HFC-134a的冷冻循环与油分离机构,并通过改变HFC-134a流过储液器A的流向,终于解决了旋转式压缩机的回油问题,使压缩机内各摩擦部件处于良好的运行状态,并降低了能耗,提高了制冷性能。cFC-12制冷剂流过储液器A的情形如图1所示,由于矿物油与CFc-12相溶,故不存在回油困难问题。而HAB油与HFC-134a不相溶,且比其轻,浮于其上,如仍按图1的CFC-12流向则无法回油,将HFC-134a流向改为图2所示后,则可顺利回油了。
3.更换干燥过滤器
干燥过滤器所用分子筛的吸着口径如图3所示,分子筛吸附水分原理如图4所示。
由于HFC-134a分子直径为4.2(。A(A正上一个圆圈,下同)),水分子直径4(。A),cFc-12分子直径4.4(。A),分子筛的选取必须使:HFC-134a易通过而使水分子被吸附。因此,对HFc一134a系统而言,需选用分子直径介于。HFC-134a与水之间的XH-7型或XH-9型分子筛(相比之下,后者干燥能力更强,体积更大,效果更好),而不能用CFc-12时的。XH-5型。因为XH-5与XH-7、XH-9型分子筛选用材料不同,所以不能相互替代。
二、检修设备应如何更换
制冷剂由CFC-12变为HFC-134a时,冰箱生产及检修设备需更换如下。
1.真空泵
cFC-12系统真空泵用油为矿物油,易污染HFC-134a系统,需更换为酯类油真空泵。如仍采用旧真空泵的话,除用酯类油彻底清洗并换上酯类油外,连接软管、快速接头、密封圈等均需更换。
2.制冷剂充注机
由于冰箱的HFC-134a充注量较之cFc-12少15%左右,且所有制冷管道均不能含氯,因此需要更高精度的专用充注机。
3.检漏仪器
由于HFC-134a中不含氯,卤素检漏仪不再适用,需用电子检漏仪等才行。
另需添置测试制冷系统及其它部件的含水量、含氯量、残油含量、杂质含量等的测试分析仪器,以确保上述各指标不超标。
所有制冷管道均要经过不含氯清洁剂的高清洁度清洗,然后充氮封闭。所有铜管及压缩机露空时间不超过15分钟。干燥过滤器要用塑料封装或用专用干燥箱存放,拆封后20分钟内要安装到系统上。焊接时,尽量不要使用助焊剂。制冷系统抽真空时间较CFc-12为长,以确保真空度≤60Pa。
三、检修要点
为便于检修,特将CFC-12和HFC-134a作制冷剂时制冷系统吸、排气压力等参数列表比较如下。从表2得知,HFC-134a蒸发压力较低,冷凝压力较高,压比更大。低背压时,HFC-134a的制冷量小,要获得相同制冷量,需选用排气量大一些的压缩机,毛细管要作适当调整以加大制冷量,冷媒充注量减少约15%。
HFC-134a制冷剂电冰箱主要故障是不制冷,其原因有以下几个方面。
1.制冷剂泄漏
首先检查出泄漏处,焊下干燥过滤器,用高压氮气吹净管路,且用HFc-134a气体冲洗管路,再换上同型号新干燥过滤器,并检漏、抽真空,一般应抽较长时间,以确保真空度足够高(≤60Pa),再充注规定数量的HFC-134a,封口、检漏并使冰箱运行约半小时,证明制冷效果良好便可。由于HFC-134a压缩机对制冷管道中的残油、水分、杂质等含量要求相当严格,因此整个维修过程应尽可能快完成,且专用材料、专用检漏设备,不能与CFC-12混用。
2.脏堵
这是由于制冷管路中HzO或氯与酯类油或HFC-134a反应,生成沉淀物腐蚀并堵塞管道,或由于管道本身不清洁,有杂质等,最终堵塞毛细管,导致冰箱不制冷。对此类故障,先焊下干燥过滤器,找出毛细管堵塞处(一般位于毛细管与干燥过滤器焊接部位),并设法排除,吹净管路,换上同型号新干燥过滤器,检漏、抽真空及充注制冷剂程序同“1”。
3.冰堵
如果冰箱出现周期性不制冷现象,且在不制冷时用热毛巾敷毛细管与干燥过滤器连接部位,便很快恢复制冷,则可判定为冰堵。冰堵是由于制冷系统含水量超标,水在温度较低的干燥过滤器与毛细管连接部位结冰而堵塞毛细管。由于酯类油有极强的吸水性,极易吸收水分而变质,加之HFC-134a水溶性较
CFC-12更差,因此HFC-134a冰箱容易发生冰堵故障。维修时,先焊下干燥过滤器,用高压氮气吹净制冷管路,再用HFC-134a清洗管路,焊上同型号新干燥过滤器,检漏、抽真空及充注制冷剂程序同“1”。
对于上述三类故障,如要维修效果更好的话,应更换同型号新压缩机,焊下的原压缩机应马上封口,返回压缩机厂处理。处理后性能有保障的,可继续使用。
4.压缩机故障
由于制冷管路不干净,其中HzO与酯类油反应生成酸,腐蚀电机绝缘线圈,酯类油与残留矿物油、水合成又使其发生分解,使压缩机润滑性变差,运动件磨损加大,最终导致压缩机性能下降甚至不制冷,一般应更换同型号新压缩机方可。
其它故障的维修方法,与cFc-12制冷剂电冰箱维修方法相同,本文不再赘述。
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