丙烷是一种环保的天然碳氢制冷剂，又称 R-290。丙烷可作为制冷剂用于多种用途，但热泵和冷水机组市场对丙烷特别感兴趣。事实上，由于《含氟温室气体法规》限制热泵使用氢氟碳化合物（HFC）制冷剂，而精明的冷水机组制造商又热衷于领先于未来的法规变化，因此 R-290 被视为一种面向未来的制冷剂选择，尤其是在中小型应用中。
我们为什么要回归天然制冷剂？
最早的制冷系统使用的是天然制冷剂。随着技术的发展，天然制冷剂被人工合成制冷剂所取代，人工合成制冷剂可以克服易燃性、毒性和腐蚀性等问题。然而，人们发现合成制冷剂氯氟化碳（CFCs）和氯氟烃（HCFCs）对臭氧层有灾难性的影响。后来又发现 HFCs（旨在替代 CFCs 和 HCFCs 的制冷剂）会导致全球变暖。根据《蒙特利尔议定书》，一些国家同意逐步淘汰氟氯化碳和氟氯烃。随后，根据《基加利修正案》，各国承诺逐步减少氢氟碳化物，目标是到 2040 年代末减少 80-85%。
世界各国已颁布法律，确保淘汰和逐步减少有害制冷剂。欧盟（EU）禁止使用氟氯化碳和氟氯烃，而氢氟碳化物则受到氟化气体法规的控制。这些法规的目标是到 2030 年将氟化气体排放量从 2014 年的水平减少三分之二，采用分阶段的方法，根据全球升温潜能值（GWP）从对环境危害最大的气体开始。其目的是淘汰全球升温潜能值高的氢氟碳化物制冷剂，代之以全球升温潜能值低的天然制冷剂、氢氟烯烃（HFOs）和混合制冷剂。
欧盟正在考虑进一步修订《含氟温室气体法规》，以更快、更全面地实施 HFC 禁用。这可能会对使用全球升温潜能值高于修正案所考虑的制冷剂的热泵的推广造成灾难性的影响。该行业必须找到适应的方法，而丙烷可以提供答案。
使用丙烷的优势
在冷水机组和热泵中使用丙烷作为制冷剂方面，经过认证的制造商处于领先地位。R-290 不仅具有令人印象深刻的绿色环保特性，而且还具有出色的热力学特性：
- 它对环境的影响小，全球升温潜能值（GWP）为 3，臭氧消耗潜能值（ODP）为 0
- R-290 无毒
- 与氟氯烃和氢氟碳化合物相比，丙烷的系统压降更低，传热性能更高
- R-290 的密度也更低，因此制冷剂充注量更少
- 它具有出色的热力学性能，可以从很低的蒸发温度升至很高的冷凝温度
- 与材料具有良好的兼容性
- 与氢氟烯烃不同，它不会在环境中分解成三氟乙酸（TFA）或其他有害物质
- 丙烷易于采购，价格相对便宜
- 作为最初的制冷剂之一，它是经过验证的。
Swegon 是一家经过认证的制造商，率先开发丙烷。为了听取创新前沿的意见，Eurovent Certita Certification (ECC) 就 R-290 的用途和优点采访了 Swegon 制冷和供暖业务开发部的产品管理经理 Fabio Polo。法比奥提出了几点："丙烷与合成制冷剂相比，由于其全球升温潜能值可忽略不计（根据 IPCC VI，全球升温潜能值为 0.02 (AR6)，评估时间跨度为 100 年），因此符合即将修订的 F-Gas 要求。此外，它也不会受到即将出台的 REACH 法规中关于 PFAS 限制提案的限制。这意味着无论这些立法程序的结果如何，丙烷都能提供一种面向未来的解决方案"。
"丙烷还具有出色的热力学特性，可用于各种暖通空调设备。由于其压力/温度图，丙烷尤其适用于高温热泵。事实上，丙烷可以为加快从燃气锅炉到热泵的转换提供真正的解决方案。传统热泵的最高工作温度为 50 摄氏度至 55 摄氏度。高温热泵可提供高达 70 摄氏度的热水，这使其更适合现有的散热器湿式中央供暖系统，并可提供更高的生活热水温度。
使用丙烷的缺点
虽然我们可以赞叹丙烷的优点及其经过长期验证的制冷能力，但我们不能忽视它的主要缺点，那就是易燃性。丙烷的密度比空气大，这意味着丙烷会下降到最低点。如果泄漏的丙烷接触到火焰、火花或其他火源，就会产生爆炸的危险（尤其是在封闭的区域）。这也是一个无法进行改装的问题，因为在建造系统时必须考虑到易燃性。那些已经使用液化石油气或天然气等易燃物质为建筑物供暖的人可能不会对丙烷的可燃性感到担心，但对其他人来说，这是一个棘手的问题。
法比奥继续说："从理论上讲，丙烷具有热力学特性，可用于多种用途。但是，目前丙烷的可燃性还存在一些限制。这意味着在中小型外部单体系统中使用丙烷作为制冷剂更为直接，因为在这些系统中丙烷没有泄漏到密闭区域的风险。目前，大型设备由于部件供应的原因受到一些限制，而且最终用户对较高的充注量也有些紧张。"
"与外部设备相比，内部设备（如水对水冷却器/热泵）可以使用较小容量的丙烷，至少在安装要求保持最低水平的情况下是这样。目前，最高限制适用于为有人居住的空间处理空气的空对空设备。丙烷并不总是适合这类应用。
ECC 希望通过研究制造商在丙烷系统的制造、安装、维修和维护方面采取了哪些措施来最大限度地降低风险，从而消除人们对这种多功能制冷剂的一些误解。
Fabio 继续说："Swegon 已经升级了我们的生产线，以正确的方式处理丙烷的易燃性。我们投入巨资，确保能够安全地生产和测试设备。我们还对生产设备的员工进行了适当的培训，使他们能够随时管理 A3 制冷剂回路。
"安装肯定是关键点之一。我们决定不回避或忽视易燃性问题。我们的目的不是要重写规则，而是要从流程的一开始就提供指导，让项目设计者进入正确的思维模式，确保立即对潜在风险进行评估。在这种情况下，越早越好"。
"同样重要的是，根据系统设计和设备制造商的选择，现场要求也会有所不同。我们在产品设计中遵循的主要目标之一就是（尽可能）减少对丙烷系统的限制，并确保我们在满足法规要求的同时，还能满足最终客户和当地安装的要求。"
在维修和维护方面，Swegon 强调，使用 A3 制冷剂的设备与使用 A1 或 A2L 制冷剂的设备是不同的。"因此，我们不仅开发了使用丙烷的产品，还推出了 ZERO 学院。这是一个与在空调应用中使用易燃制冷剂有关的培训和知识共享平台，旨在帮助实现这一关键的转变。我们创建了专门的文档，包括一本 A3 制冷剂指南，其中我们解释了我们的观点，并将其与安装和维修联系起来。我们还在各国首次销售时对所有服务工程师和合作伙伴工程师进行教育。
最后但并非最不重要的一点是，Swegon 强调说，丙烷的运输规则非常明确（取决于收费和运输类型），因为易燃物质多年来一直在世界各地运输。船运公司可以提供有关运输的信息。此外，Swegon 还可以在遇到障碍的具体项目中帮助找到正确的解决方案。
R-290 的其他注意事项
解决了易燃性问题后，我们转而讨论丙烷的其他注意事项。如前所述，丙烷不能改装，因为系统必须经过专门设计才能使用这种制冷剂。虽然大多数部件与使用氢氟碳化合物制冷剂的系统中使用的部件相同，但压缩机的设计有很大变化，其压力和温度限制必须符合丙烷的要求，同时还必须制造电气部件以降低点火风险。热交换器和膨胀装置等部件的设计也可能与丙烷系统不同。应安装泄漏检测控制设备。
Fabio 还指出，从理论的角度来看，他认为大多数丙烷设备的容量和效率都会比 R-32 大。他补充说："目前，EN 378 明确规定了一些特定的安装要求和使用限制，将 A3 制冷剂与 A2L 制冷剂区分开来。因此，这种过渡将超越纯粹的产品，它将影响整个行业。因此，我们提出了 "零碳学院 "的理念。我们的想法是编制文件、举办研讨会和分享我们的专业知识，向尽可能多的人传达这样的信息：这种过渡是可能的，也是可行的，但我们需要让它成为现实。
法比奥将话题转移到能效上，他说："将产品的能效与制冷剂联系在一起是不正确的，这是一条可能导致错误的捷径。设备的能效取决于很多因素，包括产品设计和现有技术。事实上，这通常是在不同的项目目标（如紧凑性、静音、成本等）之间进行权衡。因此，不能纯粹根据机组的总体数据和制冷剂来比较产品，这样做会导致严重的简单化。
幸运的是，ECC 对产品数据了如指掌。从能效到声学，认证都能可靠、独立、公正地测试产品的性能。正因如此，暖通空调规范制定者、设计师、专业人士、买家和系统运行负责人都可以免费访问其在线认证产品名录。网络用户只需点击 www.eurovent-certification.com 上的一个按钮，即可查看和比较数千种经过认证的热泵和冷水机组产品。
丙烷： 冷水机组和热泵的天然解决方案
在暖通空调和制冷行业的许多领域，丙烷的使用都将增长，其中冷水机组和热泵市场将独领风骚。原因是多方面的，从其出色的热力学特性到其绿色环保特性。具有前瞻性思维的制造商已经开始使用这种材料，并开发出在未来数年内都能遵守相关规定的产品。像 Swegon 这样的制造商早在禁止使用氢氟碳化合物的立法进程真正启动之前就开始了丙烷产品的开发，该公司坚信丙烷将成为未来的主要制冷剂之一。
虽然低全球升温潜能值氢氟烯烃和制冷剂混合物需要覆盖易燃性存在问题的应用领域，但继续使用合成制冷剂并非漏洞。Fabio 总结说："情况恰恰相反。在我们看来，未来合成制冷剂和天然制冷剂的比例将与今天相反。因此，让我们做好准备，因为这不是 "如果 "的问题，而只是 "何时 "的问题。让我们使用丙烷作为制冷剂，确保锅炉系统不使用任何一克化石燃料。这是我们行业未来几年最重要的目标之一。