小型空调机用压缩机的发展近况

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1、小型空调机用压缩机的发展近况(一)余培煜　撰　　RACs(RoomAirConditioners；小型空调机)一般是指冷冻能力在2RT以下的小型空调系统，如表1所示。在RACs领域中主要应用的冷媒压缩机种类是回转式(约占80%)与涡卷式(约占20%)，估计目前全球每年的回转式压缩机(2.5kW以下)需求量已超过3000万台，而全球在涡卷式压缩机的供应量约为800万台/年，其中只有20%左右为日本厂商开发使用在2kW以下的RACs，而且是以开发新冷媒之DC变频高EER的产品为主。　　压缩机可比拟为冷冻与空调系统的心脏，而冷媒则为系统中的血液。众所皆知，近几年

2、来，在冷冻空调业界中，最重要的压缩机组件正面临了严厉的挑战。那就是要符合国际环保公约在臭氧层破坏与全球暖化上的要求，生产制造商已不得不找出合适的科技解决方案以使得压缩机与冷媒可以通过国际环保公约的要求。全球环境的保护应视为与使用者的舒适度，食品的保存以及冷冻机器的保护同等重要。如果我们愿意发挥最大的智慧，将这些不同的需求同时实现并非是不可能的。以下将分别针对RACs'压缩机所使用的冷媒、润滑油、马达、容量控制等方面的技术发展近况做一介绍。一、冷媒的选用　　冷冻空调设备所使用的冷媒，大致可分为4类，它们具有下列的特征：1.CFC冷媒，氟氯碳化物中含有氯，臭氧

3、层破坏潜值(OzoneDepletionPotential；ODP)高，根据国际环保公约"蒙特娄议定书"此种冷媒已从1996年元月起禁用。2.HCFC冷媒，氢氟氯碳化物虽然也含有氯，然而由于具有氢离子，ODP值大约是CFC冷媒的1/20，臭氧层破坏潜值较低，预计将于2030年禁用，CFC与HCFC冷媒的管制时程如表2所示。1.HFC冷媒，氢氟碳化物不含氯，不会破坏臭氧层因此开发成为CFC与HCFC冷媒的替代冷媒，但是全球暖化潜值(GlobalWarmingPotential；GWP)仍高，目前已有部分HFC冷媒开始实际使用。2.天然冷媒，为存在于自然界的物

4、质，这些物质包括有水(R-718)、空气(R-729)、氨NH3(R-717)、二氧化碳CO2(R-744)、碳氢化合物(HydrocarbonCompounds；HCs)即烷类或烯类如丙烷Propane(R-290)、异丁烷Isobutane(R-600a)等。天然冷媒和HFCs冷媒最大的差异在于其全球暖化潜值GWP不及HFCs冷媒的千分之一。一些常用冷媒及天然冷媒的ODP及GWP如表3所示。　　由于HCFC冷媒将于2030年起禁用，所以国外厂商对于其替代冷媒的选用提出许多方案。目前欧、美、日等先进国家于R-22冷媒替代物的选定，大约有20种的候补冷媒，

5、表4所示仅为目前较具代表性且为多数冷冻空调厂商所接受的替代冷媒，其中的非共沸混合冷媒(不同沸点之冷媒的混合物)，在蒸发和凝结(相变化)过程中，会产生温度变动的现象，称为"温度滑落"。目前替代冷媒选用的趋势上，冷冻机器设备以HFC125/143a/134a(即R-404A)为主，空调机器则主要为HFC32/125/134a(即R-407C)，及HFC32/125(即R-410A)等之近似共沸或非共沸混合型冷媒。　　R-410A及R-407C是目前被认为最可取代家用空调机与箱型空调机所用之R-22的新冷媒，其中R-410A为近似共沸点混合冷媒，由HFC-32及

6、HFC-125各以50%成份组成，在系统操作压力介于0.5MPa到2.5MPa之间时，约有0.09~0.12℃的温度滑落，而且系统平均操作压力比R-22高约50~60%，因此须重新设计整个系统组件，但由于R-410A冷媒较R-22具有较大的气体密度与汽化潜热，因此在相同的冷冻能力等级需求下，R-410A空调机系统可选择较R-22系统小一等级的压缩机。而R-407C是非共沸点混合冷媒，由HFC-32、HFC-125及HFC-134a冷媒以23/25/52之重量百分比混合而成，系统操作压力与R-22系统相当，大约有6~7℃的温度滑落，由于R-407C的热力性质

7、与R-22非常接近，压缩机能力及系统之温度与压力亦与R-22相仿，被认为是可以drop-in使用的冷媒。　　值得注意的是，日本与欧美几个重要国家已经从1998年初开始陆续推出使用新冷媒的空调机，将替代冷媒应用于空调机之实验室研究阶段，进阶至实际商品化的推出。尤其是日本，从2000年起新推出的小型空调机系列，不仅使用替代冷媒，在产品的性能和效率上，也都有很大的提升。如表5所示为目前能力等级2.2kW之COP值最高的前8家小型空调机制造商，不仅绝大部份均使用新冷媒，而且平均cooling/heating的COP值至少在5.30以上(EER＞4.5kCal/hr

8、-W)。日本冷冻空调协会(JRAIA)已决定在公元2010年以后新