随着冰箱用cFc替代技术的进一步发展,替代方案已经初具规模。制冷剂CFC-12的优选替代品是HFC-134a或Hc-600a(异丁烷),发泡剂cFc-11的优选替代品是HcFc-1416或C5H10(环戊烷)。至于制冷剂,Hc-600a的环保性能最好,ODP=0,GWP=O,其热物理性质与CFC-12略有不同。代替压缩机冷冻油,需要增加压缩机排量,制冷性能好。该制冷剂压缩机能效比高达1.4,能耗降低30% ~ 40%。它无毒、无味、廉价、易得。缺点是属于易燃易爆物质,在生产和维修过程中安全要求比较严格。安全系统引入的一次性投资较大,从而增加了冰箱的成本和维护成本。另一种替代品HFc-134a的热物理特性与cFC-12非常接近,ODP=0,无毒、无味且不可燃。缺点是GWP=0.26太高,HFC-134a制造工艺复杂,成本比cFc-12高3 ~ 4倍,制冷效率降低10%左右,需要特殊的冷冻机油,所以压缩机成本增加,对制冷系统的要求更高。目前欧盟大部分国家都采用Hc-600a作为制冷剂,而美国、日本等国家出于自身的安全法规(其能源法律对制冷剂的易燃性有严格规定)、商业利益和实际原因,倾向于使用HFC-34a作为制冷剂,而不是cFc-12,国内大部分厂商也是如此。表1显示了cFc-12和HFC-134a的基本热物理特性。
1.HFC-134a制冷剂冰箱的特点HFC-134a制冷剂冰箱和CFC-12制冷剂冰箱在箱体结构、组成、制冷系统、常见故障和维护方法等方面有许多相似的特点,但在以下几个方面存在差异。1.压缩机的重新设计,因为HFC-134a比cFC-12更具化学腐蚀性和亲水性,而且HFc-134a不含氯,这使得压缩机零件的润滑性变差,并导致不利的化学变化,因此其电机线圈和绝缘材料必须在绝缘等级上得到加强。由于其制冷效率低于cFc-12,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,安装背压阀;有效控制压缩机阀板,提高效率;直接进气,用软管连接吸气室和回气管,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容,并具有良好的润滑性、密封性、低温流动性和化学稳定性。由于氟氯化碳-12压缩机中使用的矿物油与氢氟碳化合物-134a不兼容,因此在使用氢氟碳化合物-134a作为制冷剂时,应相应更换冷冻油。对于往复式压缩机,一般使用与HFC-134a兼容的酯类油。对于旋转式压缩机,三菱电机公司开发了硬烷基苯(HAB)油作为冷冻机油,与HFC-134a不兼容,因此很难回油。为此,三菱电机公司开发了HFC-134a的制冷循环和分油机构,通过改变HFC-134a流经储液器A的流向,最终解决了回转式压缩机的回油问题,使压缩机内的摩擦部件处于良好的运行状态,降低了能耗,提高了制冷性能。cFC-12制冷剂流经蓄能器A的情况如图1所示。由于矿物油与CFc-12兼容,不存在回油困难的问题。HAB油与HFC-134a不混溶,比HFC-134a轻,漂浮在上面。如果图1中HFC-134a的流向仍然相同,则不能回油。将HFC-134a的流向改为图2所示后,可以顺利回油。3.更换干燥过滤器干燥过滤器所用分子筛的吸附直径如图3所示,分子筛吸附水的原理如图4所示。HFC-134a的分子直径为4.2(。A(A刚好在一个圆上面,下同)),水分子直径为4(。a),cFc-12的分子直径为4.4(。a)分子筛的选择必须使HFC-134a容易通过,水分子能够被吸附。因此,对于HFc-134a系统,有必要选择分子直径介于。HFC-134a和水之间的XH-7或XH-9分子筛(相比之下,后者具有更强的干燥能力、更大的体积和更好的效果),但在使用CFc-12时不能使用。XH 5型。XH-5、XH-7和XH-9分子筛的材料不同,因此它们不能相互替代。
二、维护
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。
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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。