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HFC空调机用冷冻油的选用 0 Z6 j) ]' j* v" ~3 f! S& K0 i
3 F' {" X* E- |8 b% m5 H& w
一、前言
1 _0 r% u, Y- k) p: u/ ~1 h! a 为了保护地球臭氧层,继CFC冷媒从1996年元月份禁止使用以后,小型空调机(RAC)和箱型机(PAC)所广泛使用的HCFC-22冷媒,也从1996年起开始限制其使用量,在2004年削减35%的用量,至公元2020年时完全禁止使用。日本原则上决定在公元2010年以后新出厂的冷冻空调产品都不准使用HCFC冷媒,而旧产品则可继续使用至2020年。而有些注重环保的欧洲国家,则更将HCFC冷媒的削减时程提早,例如瑞典现在已经禁止新的冷冻空调产品使用HCFC冷媒。因此,替代冷媒的开发及相关应用技术,已成为空调业界最重要的课题,各空调厂商正加紧加快脚步,开发使用替代冷媒的空调机上市,同时进行旧机器的替换更新工作。以家用冰箱和汽车用空调机为例,已开发国家都已完成改用HFC-134a冷媒;日本主要的小型空调机制造商,已经从1998年起开始推出HFC-410A冷媒的家用空调机(RAC)和HFC-407C冷媒的箱型空调机(PAC)。
& ~7 q# P$ g3 l 目前用于HFC空调机的冷冻油产品竞争上,只有少数的日本和美国厂商有此技术。大致上,日本的制造商占有较大的优势,这要归功于日本已经有很成熟的回转式压缩机的制造厂和技术,因此目前有许多不同种类的冷冻油已经在日本上市推出。而且从许多的国外研究报告中可以得知:,HFC冷媒空调机用的冷冻油,除了目前较为广泛熟知的POE油外,其它种类的合成物也发展成功而且开始被应用。本文将介绍这些合成冷冻油应用在HFC冷媒的冷冻空调设备上的使用情形。
5 N5 x. n) r8 W& n二、冷冻油发展趋势 $ I9 S! m6 ]& ~1 g7 c; H7 F
制造商在开发使用HFC冷媒的空调机的过程中,面临了许多的问题,例如新冷媒和冷冻油之间的兼容性和润滑度;空调组件的污垢和湿度问题;冷冻循环中冷冻油的流动及回油;油脂清洗或移除后管路的清洁情检验问题;以及系统管路的改善等问题。而且对于新冷冻油的选用,最重要的考量就是信赖性(reliability)和稳定性(stability)。 ( t( [% q# l1 @4 C/ k$ i$ R# V
对于一个HFC空调机的开发工作,必须结合系统、压缩机、冷媒和冷冻油等制造商共同密切合作配合才能完成。早期开发HCFC和CFC冷媒的冷冻空调产品过程中,组件、材质和冷冻油等机构对于任何制造商的选用,并无差别而且都能顺利搭配使用,可以开发展出性能优异的产品。但是HFC产品的开发上,不同的制造商在选择系统组件、材质、冷冻油和系统的搭配上,有很大的不同和选择。为什幺HFC和HCFC冷媒,甚至CFC冷媒的产品开发过程,会造成这幺大差异,是值得探讨的问题。表1为目前全球空调机用冷冻油(润滑油)的市场需求量推估,这份资料是BSRIA/ JARN根据98'年的全球空调机市场需求量,来推估全球冷冻油的消耗量。 6 n- C1 a) y% J4 h# c
矿物油(mineral oil)由于具有优益的润滑效果和稳定性,因此从很早以前就被当作空调机用的冷冻油。而POE (Polyol ester)油则是第一个被选用在HFC冷媒系统中的冷冻油,主要用在冰箱系统中。但是普通直线型(ordinary linear) POE油在正常状态下会溶解于水(hydrolyzation) 和造成毛细管的阻塞现象,特别是在高压HFC-410A系统中。对于使用回转式压缩机的HFC-410A小型空调机,它的壳压(casing pressure)是位在高压端,因此为改进这种效应而发展出新型的POE油,例如由分枝型(branched)POE、100% alpha branch POE和混合型(hybrid)POE以不同比例组成的高稳度POE油。除此之外,AB油(Alkyl benzene,一种烷基苯化合物)也常用于冰箱中当作润滑油,和PVE油等都是目前用于HFC系统中的已商业化的冷冻油,表2为目前主要的冷冻油制造商和所生产的冷冻油种类。 + z( D2 }9 _, v& h
目前日本主要冷冻油制造商所发展的冷冻油是HSPOE油(highly stable POE),但是由于许多HFC空调系统使用往复式(recipro)或涡卷式(scroll)压缩机,它们的壳压(casing pressure)是位于系统的低压端,因此可以使用直线型(linear) POE或者混合型(mixed) POE油来当作冷冻油。尤其这两种冷冻油不仅容易制作而且价格较低廉,目前美国和欧洲国家偏好使用混合型(mixed)POE油,对于HSPOE油较则不感兴趣。 / ~. r0 K- M. ~0 R8 \' Y
三、冷冻油使用情形 3 [' Y& F& R$ l+ D/ v9 M& O
目前大致上的使用情形:日本HFC空调机选用POE和PVE油作为冷冻油。而在众多的POE油种类中,分枝型(branched )POE和FB-POE油具有相当高的稳定性,因此在日本广被采用。而直线型(linear)POE和混合型(mixed) POE虽然有较低的稳定性,但是有相当好的润滑性能,在日本以外的地区则大部分选用这两型的POE油。表3为目前使用替代冷媒的冷冻空调产品及所选用的冷冻油情形。
* f! R. M, p7 M( I% P6 g: ~+ k 由于传统的矿物油不适合用在HFC冷媒系统中,因此发展出合成的冷冻油如POE、PVE和PAG等。但是,事实上这些合成的冷冻油都各有优点和缺点,并不是完全满足HFC冷媒系统,以下是这些代表性冷冻油与HFC冷媒搭配的性能比较: 3 H9 z9 n- T1 w3 { z
1. 混合冷媒和冷冻油
$ S+ P7 P B0 B, f6 e) H% `(1)POE (Polyolester,聚酯类化合物) / c5 q* q+ G2 `- B
POE冷冻油最早使用在HFC-134a冰箱系统,后来继续发展使用在HFC-410A和HFC-407C的空调机上。以POE的分子结构来看,可以分为直线型(linear type)和分枝型(branched chain type)两种。直线型 POE油有较佳的润滑性,但与冷媒的相溶性、与水溶合的稳定度和抗腐蚀等性能则是分枝型 POE较佳。这种分枝型POE油广泛被日本空调机制造商所使用,因为它适合用在有高壳压(casing pressure)的回转式压缩机(rotary compressor)系统中。为了区分直线型和分枝型POE油的差别,日本制造商称这种分枝型(branched chain type) POE油为HSPOE油(highly stable POE)。至于美国和欧洲制造商则多采用普通型(ordinary) POE或混合型(mixed) POE油。 # ~+ B0 F5 d1 i6 l- m
(2)PAG (Polyalkyl glycol,烷基乙二醇化合物)
& b8 o" h2 v. b! ~! S, K# L PAG油和HFC冷媒具有很好的相溶性,而且却不溶于水。主要用在早期开发完成的HFC-134a汽车空调机系统。同时PAG油和氨冷媒也有很好的相溶性。Idemitsu公司的PAG油用在汽车空调上,占有主要的市场。 9 n0 W) O& ]" q. u6 [
(3) PVE (Polyvinyl ether,聚乙烯的醚类化合物) ' ^8 b8 l4 s' v) l. Z$ A" s
PVE油可以提升POE油在HFC冷媒系统中水溶性的稳定度和污垢的相溶性。目前PVE油的发展相当成功,Idemitsu公司占有大部份的PVE市场,主要的日本空调机制造商和南韩、美国、欧洲等主要空调机制造商,也开始采用PVE油当作冷冻油。
5 C9 G; ^, h9 P. a, P(4) AB (Alkylbenzene,烷基苯化合物) 6 k. z) [/ s+ y4 @
AB冷冻油和冷媒不能相溶,因此其应用于冷冻空调系统中的方法和其它冷冻油不同。但是AB油有很强的抗腐蚀性,对污垢和水也有很高兼容性,与其它种类的冷冻油比较,价格上也相对的较便宜。对于转换成HFC冷媒系统使用的压缩机或其它组件的修改费用也较为低廉,因此适合小型空调机系统上使用。Hard AB油(HAB)具有低黏度的优点,目前也应用在HFC-134a的冰箱中。主要生产AB油的厂商为Nippon-Mitsubishi Oil。
- D7 G7 k4 Z( ?. B/ \1 s2. 天然冷媒和其所用之冷冻油 4 }$ ^& u- j0 x
由于HFC冷媒的"地球暖化指数"(global warming potential)仍然很高,因此天然冷媒如CO2、氨(ammonia)或其它碳氢化合物,也是被列为作冷媒用途。但以氨冷媒为例,由于它具有毒性和爆炸性,因此使用上须特别小心,发展上也相对的受到限制,PAG(Polyvyalkybenzene)油是可以和氨冷媒搭配的冷冻油。
- @ |, y# I2 I; E; {/ V2 h1 _(1) 碳氢化合物(Hydrocarbon refrigerants)为冷媒 / [' E, {. B+ R0 v/ i
以isobutane(异丁烷)作为冷媒冷冻空调产品,通常使用矿物油(mineral oil)作为冷冻油,这是因为矿物油具有很强的润滑效果,而且和冷媒有很高的相溶性。虽然空调机曾经考虑使用propane (丙烷)为冷媒,但是这种冷媒和isobutane一样都具有易燃性,而且和冷冻油太相溶,反而降低了润滑效果。
# V9 m7 f4 g1 E" z(2) 氨(ammonia)
7 v+ o5 h* |' I: H% F; E1 W& ^ 在过去,冷冻油和氨冷媒并不兼容,但是目前开发出新的PAG油(改变原来PAG油的分子结构)可以和氨冷媒有更好的兼容性。目前使用氨冷媒的冰水机系统设计,采用直膨式来取代传统的满溢式,可以使用较少的冷媒量和较佳的热传效果,这种新型的设计目前正在发展中。
4 k" ]# @4 w2 a( p/ F. N; n6 Q, f四、结论
4 e) z) w' C0 d' S { 为了开发高效率、省能的HFC空调机,空调机制造商采用了新开发的压缩机,并且配合冷冻油制造商,来发展性能优异的冷冻油与压缩机匹配。虽然日本小型空调机制造商已经从1998年的1月起,开始推出使用HFC冷媒的空调机(RAC和PAC),但是目前仅有不到几%的市场占有率,主要的原因是消费者仍然不熟悉HFC空调机。虽然日本冷冻空调协会(JRAIA)规定公元2010年以后新出厂的空调机才不准使用HCFC冷媒,但是日本大部份的产品都将在2005年前替换完成,而日本几家主要的小型空调机制造商则预计将HFC的替换时程再提前,大约在公元2003年将完成主要的机型完全改用HFC冷媒型式上市。因此虽然目前HFC空调机的市场反应并不热烈,但是替换使用新冷媒空调机的工作仍在积极的进行中,希望藉由大厂的推动来影响市场的走向,使得其它规模较小的厂商也跟着主要制造商的脚步前进,加速HFC空调机的替换时程。 |
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不错,还是不要带情绪吧,标题换换,让大家以后查资料时方便些。 |
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贴的目的不是要得到夸奖把?你写得有价值自然有人看!!谢谢您的提供,继续努力哦! |
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即使在日本的空调制造商中,冷冻机油的选用差别也很大。
7 I2 C* Y& m, qHS-POE在日本的制造商是日石三菱(新日本石油三菱公司),主要是日立公司、松下公司和东芝公司大量采用。PVE油在三洋公司和大金公司中使用量较大。三菱公司采用的是AB油(烷基苯)。
- @0 M' @, u" K: XHS-POE在最开始应用中,日立公司对采用该冷冻机油的空调系统申请了专利,导致空调整机生厂商为此需要支付专利使用费,所以日本的制造商也想方设法避开专利。因为HS-POE还是具有加水分解性,所以要求系统中须增加干燥器,如能取消该干燥器,就可以避开专利,但对生产制造、安装和维护要求很高,在日本可以实现。
( q3 n; n9 i) }0 q日立的PAC采用的是PVE。+ `- J6 x* @1 ~: q
相比之下,PVE确实有着良好的抗加水分解和污垢相容性,并且也没有专利问题(出光兴产在大部分地区申请了专利),但在吸湿性上确实较高。
# i9 I7 q% X) f7 s5 L! D* j( fAB油和HFC冷媒的不相容性很少能见到文献介绍系统特点。! u2 v) l2 H! A( t, ?
CO2冷媒的应用在日本开始商业化生产的,有三洋的小型热水器系统,其环保性非HFC可比,已经超出HFC的范畴了。 |
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说难听点.某日本厂买ICI PAG 基础油做冷冻油.所以ICI不允许我们在中国销售 ICI PAG冷冻油.$ m' p' n9 F: O# s4 ^
POE冷冻油是ICI UNIQEMA 发明的当时为伊莱克斯换上R134a后,发现和矿物油不互溶,然后发明了POE.POE的基础油全控制在UNIQEMA 身上.日本厂主推PVE |
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非常好。国内的OEM往往对冷冻油的关注程度不高,让日本人占了先机,痛心啊 |
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冷冻油在我国大有前途,比如能与氨互溶的冷冻油,在德国10多年前就用了,德国生产了一种32万大卡/时的空调机组,用的就是这种冷冻油,使得蒸发器来了个大革命,使用了薄板式蒸发器,加氨量只有18公斤,就是全部跑光,也臭不了多大地方。 |
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老实人说老实话
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呵呵!冷冻油市场正在发生变化,所以,一些新的冷冻油正在产生 |
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压缩机生态圈
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