可以用作制冷劑的自然制冷劑有5種：水、CO2、NH3、碳氫化合物和空氣，丙烷（R290）是碳氫化合物的一種。早在19世紀，碳氫化合物已經(jīng)作為一種制冷劑應用于冰箱等家用制冷器具中，受當時(shí)理論和技術(shù)所限，人們對其應用和安全性缺乏應有認識，在一臺冰箱中充注多達1kg以上的碳氫化合物，使整個(gè)系統效率低，容易泄漏，造成火災等安全事故，從而給人們留下了碳氫化合物制冷效率低、安全性差的印象。1974年，人們發(fā)現含氯元素會(huì )對臭氧層產(chǎn)生破壞作用，其后，隨著(zhù)“蒙特利爾條約”對CFC和HCFC物質(zhì)的禁用，碳氫化合物物質(zhì)替代制冷劑研究才在全球重新展開(kāi)。

　　一、丙烷在空調中的應用情況

　　目前在世界上房間空調R22制冷劑替代的通行做法是采用R410A或R407C兩種制冷劑，但這兩種物質(zhì)屬于“京都議定書(shū)”中受控排放的HFCs類(lèi)溫室效應氣體，另外，人工合成制冷劑雖然有比較好的熱力性能，但對自然環(huán)境有不同層次，不同方面的影響，解決了一方面環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)又產(chǎn)生了新問(wèn)題或無(wú)法解決其他方面問(wèn)題，所以，R410A不屬于完全理想的制冷劑。在家用空調替代物方面，歐洲國家和日本走在前列，目前使用R410A和R407C等HFCs類(lèi)制冷劑替代R22，但歐洲有些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)自然制冷劑制冷系統，自然制冷劑對環(huán)境影響最小，是長(cháng)期替代的理想物質(zhì)。

　　同R22相比，丙烷對臭氧層破壞系數是0，全球變暖系數GWP值很低，基本可以忽略。但丙烷屬于可燃制冷劑，在一定條件下可以燃燒，甚至爆炸。丙烷與礦物油相溶，如果在空調中采用丙烷為替代制冷劑，空調壓縮機企業(yè)則可以使用現有R22壓縮機的生產(chǎn)線(xiàn)，只是壓縮機排量需要適當增加，壓縮機生產(chǎn)成本較匹配R22的壓縮機略有增加。而R410A和R407C壓縮機使用POE或PVE油，其中POE油吸濕性強，生產(chǎn)中水分管理嚴格，一旦水分超標，壓縮機極易出現“鍍銅”現象，導致空調系統出現故障。

　　中國在制冷空調制冷劑替代方面基本上是追隨日本和美國，由于對可燃制冷劑特性、法規不了解或不理解，國內各空調器廠(chǎng)其本上都未進(jìn)行有關(guān)丙烷空調試驗研究。世界上對丙烷在空調的應用研究主要集中在美國、日本及歐洲國家。在北歐，丙烷主要應用在以采暖熱泵系統方面，近期，意大利DELONGHI/FaAA和美國LENNOX等公司也對丙烷在家用空調上進(jìn)行了應用研究。其中DELONGHI/FaAA公司在2004年IKK展出了使用丙烷的移動(dòng)空調（型號PACF130EC0）。

　　通過(guò)實(shí)驗測試，如果用 R22空調系統直接換用丙烷制冷劑，空調系統的制冷量減少10%，能效比提高4%.Y.Hwang用9kW的熱泵系統對R22和丙烷進(jìn)行優(yōu)化對比試驗，對壓縮機、膨脹閥以及充注量分別按制冷劑作相應優(yōu)化。試驗結果表明，相同系統情況下，丙烷充注量是R22的48%～49%，在同等過(guò)熱度不同測試工況下，丙烷比R22制冷量小3%～6%，能效比低2%～8%；額定制熱工況時(shí)，丙烷比R22能力和COP低1%～6%，當環(huán)境溫度高于－20℃時(shí)，R22系統的COP值高于丙烷；當環(huán)境溫度低于－20℃時(shí)，丙烷系統的COP值高于R22系統。

　　二、丙烷和R22替代物的成本比較

　　R410A和R407C制冷劑目前售價(jià)大約為80元/kg，R22大約23元/kg，而丙烷是液化石油氣的主要成分，如果有需求，石化行業(yè)都可以加工，現在石油價(jià)格持續上漲，以一罐15kg液化石油氣75元計算，每公斤液化石油氣5元，按95%丙烷含量，通過(guò)分離雜質(zhì)，提純丙烷，按3倍于材料成本作為售價(jià)計算，丙烷售價(jià)約為15.8元/kg，在相同制冷系統中，R22和R410A充注量相當，而丙烷充注量?jì)H相當于R22的50%，丙烷系統的成本比R22系統要低，比R410A系統低很多。

　　由于丙烷和礦物油相溶，因此匹配丙烷的壓縮機生產(chǎn)線(xiàn)兼容R22壓縮機生產(chǎn)線(xiàn)，壓縮機生產(chǎn)成本降低，在空調整機商檢房標準檢測機可共用。而R410A、R407C系統和R22系統使用不同的潤滑油，所以，R410A空調系統使用的壓縮機需要新建生產(chǎn)線(xiàn)，并且需要在空調整機商檢房建不同的標準檢測機，來(lái)分別對應POE油、PVE油和礦物油空調系統。

　　R410A和R407C電控系統和R22完全一致，但丙烷空調電控系統需要考慮將電器部件如繼電器、壓縮機過(guò)載保護器、主令開(kāi)關(guān)、溫控器等部件改為密閉式，一些電控部件價(jià)格會(huì )偏高，所以丙烷系統的電控產(chǎn)品成本高于R407C和R410A.

　　數據是基于R22的一種12000Btu/h熱泵分體空調成本采用相對值對比的結果。相比于R410A系統中的R410A沖注量，丙烷的沖注量只相當其50%，所匹配的壓縮機生產(chǎn)成本也較低，但電控成本較高。如果能在丙烷空調中采用鋁制換熱器、鋁制管路、鋁制閥門(mén)，丙烷空調系統的生產(chǎn)成本將大大降低。

　　三、各國對可燃制冷劑態(tài)度和安全法規

　　美國、日本等國的很多廠(chǎng)商為研究替代空調CFC類(lèi)和HCFC類(lèi)制冷劑做了很大的前期投入，在家用空調用制冷劑方面做了大量R410A和R407C等合成制冷制冷劑研究工作，從前期替代方面指導應用到系列零部件開(kāi)發(fā)規�；�、產(chǎn)業(yè)化，申請了大量相關(guān)專(zhuān)利，可以為空調制造商提供從前期預研、生產(chǎn)線(xiàn)改造，產(chǎn)品配套等一攬子解決方案，但出于自身利益考慮，這些企業(yè)不會(huì )主動(dòng)向自然制冷劑轉換。另一方面，可燃制冷劑帶給人們心理陰影不容忽視，缺乏改造丙烷空調生產(chǎn)線(xiàn)、以及在空調中安全應用等多方面經(jīng)驗，所以丙烷在空調系統中的應用研究進(jìn)展緩慢。

　　世界各國對于可燃制冷劑立場(chǎng)和態(tài)度有很大不同，在能否使用、使用場(chǎng)合以及最大允許充注量等問(wèn)題上存在較大分歧。目前在冰箱等小型制冷系統中使用R600a等碳氫化合物已基本得到歐盟各國認可，一般規定每臺冰箱充注量應小于150g（美國UL250標準規定小于50g）。由此可以推測，如果在家用空調中使用少于某個(gè)限定值的丙烷應該是可以被大多數國家接受的。

　　由于美國人比較注重安全，所以對可燃制冷劑的使用比較排斥。非洲國家出于對維修人員素質(zhì)低的考慮，暫時(shí)沒(méi)有采用可燃制冷劑的計劃。日本沒(méi)有限制可燃制冷劑的法規，但按照常理，日本對可燃制冷劑的態(tài)度將取決于ISO和IEC的安全指導。歐洲的法國考慮協(xié)調國家標準和IEC和ISO一致，英國、德國等歐洲國家出臺相關(guān)標準允許使用可燃制冷劑，表3 是英國對可燃制冷劑使用方面的規定。我國國家標準GB 9237-2001則明確規定不允許在家用空調采用可燃制冷劑。

　　四、丙烷在家用空調上的應用建議

　　丙烷屬于碳氫化合物，是可燃制冷劑，一定條件下可以燃燒，但一個(gè)打火機和一個(gè)充滿(mǎn)液化石油氣的鋼瓶的結果顯然不同——其破壞作用是與碳氫化合物含有量有關(guān)的，相對于家用液化石油氣鋼瓶中丙烷含量15kg（按丙烷>95%含量計算），空調中充注丙烷量非常少，與廚房隨時(shí)都有明火相比，空調中的丙烷應用環(huán)境要比液化石油氣安全得多。筆者認為，碳氫化合物作為制冷劑的危險性被過(guò)分夸大了。實(shí)際上，只要遵照安全規范，就能確保它安全使用，丙烷作為制冷劑并不可怕。

　　和用在冰箱R600a制冷劑相比，丙烷燃燒下限比R600a高。且一旦發(fā)生泄漏，冰箱100%泄漏在室內（箱內），空調一般還要區分室內室外兩種情況，空調無(wú)論室內和室外均有風(fēng)扇運轉是強制對流，能很快將周?chē)�丙烷濃度降低；而冰箱是自然對流，周�(chē)�環(huán)境濃度下降慢。從這一點(diǎn)上，空調使用可燃制冷劑并不比冰箱危險。

　　丙烷有優(yōu)良的熱力性能，在家用空調方面比R410A系統性能更優(yōu)越。隨著(zhù)安全意識提高以及相關(guān)法規陸續制定，丙烷在空調應該有非常廣闊應用前景。希望國家有關(guān)部門(mén)應根據國情考慮中國R22替代物選擇，并參照國外標準制定相應可燃制冷劑使用安全標準。當然，目前對R410A的研究數據比較充分，而丙烷研究數據少且陳舊，無(wú)法準確評估丙烷性質(zhì)。只有充分的試驗結果和數據，才能使我們更好判斷制冷劑優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，最終確定家用空調制冷劑長(cháng)期替代方向。