如何選擇A2L/A3冷媒泄漏監(jiān)測傳感器？

  什么是A2L/A3冷媒?

  根據(jù)ASHRAE 34-2022標(biāo)準(zhǔn)，冷媒按毒性可分為A類(低慢性毒性)、B類(高慢性毒性)，按可燃性可分為第1類(無火焰?zhèn)鞑?、第2L類(弱可燃)、第2類(可燃)、第3類(可燃易爆)。A2L是低毒弱可燃性冷媒，常見的有R32、R454A、R454B、R454C、R1234ze、R1234yf等。A3冷媒是高可燃性天然工質(zhì)，常見的有R290等。為應(yīng)對全球變暖問題，全球?qū)Ω逩WP冷媒的管控趨嚴(yán)，A2L和A3冷媒因低GWP特性成為全球制冷行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的必然選擇。

  冷媒泄漏監(jiān)測的主要技術(shù)

  目前針對A2L/A3冷媒泄漏監(jiān)測的技術(shù)主要包括非分光紅外技術(shù)、熱導(dǎo)技術(shù)、超聲波技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和光聲光譜技術(shù)。

  非分光紅外技術(shù)

  非分光紅外(NDIR)技術(shù)是利用氣體對特定波長紅外光的吸收特性來測量氣體濃度，檢測不同型號冷媒氣體只需選擇對應(yīng)的特征吸收波段，具有選擇性好，抗干擾能力強，檢測精度高，壽命長，可靠性高等優(yōu)勢，但NDIR冷媒泄漏監(jiān)測傳感器因其相對復(fù)雜的設(shè)計使其尺寸在應(yīng)用中存在局限性。

  NDIR技術(shù)原理圖

  熱導(dǎo)技術(shù)

  熱導(dǎo)技術(shù)是基于不同氣體熱導(dǎo)率的差異，通過測量氣體流經(jīng)加熱元件時的導(dǎo)熱能力變化來判斷濃度，具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，維護(hù)方便等優(yōu)勢，但熱導(dǎo)冷媒泄漏監(jiān)測傳感器因其測量的廣譜性易受到干擾氣體的影響導(dǎo)致傳感器誤報。同時因為R290等氣體的燃燒/爆炸下限比較低，熱導(dǎo)冷媒泄漏監(jiān)測傳感器對R290氣體在燃燒/爆炸下限范圍的測量靈敏度低使其在冷媒泄漏監(jiān)測應(yīng)用中存在一定局限性。

  熱導(dǎo)技術(shù)原理圖

  超聲波技術(shù)

  超聲波技術(shù)是通過精確測量聲速以精確計算特定氣體濃度。發(fā)射器生成特定聲波，聲波在聲腔內(nèi)會形成共振，產(chǎn)生駐波，當(dāng)腔體內(nèi)濃度發(fā)生變化時，聲速發(fā)生變化，駐波頻率會發(fā)生變化。接收器接收到駐波信號并將信號轉(zhuǎn)換成特定電信號，處理器將駐波頻率信號換算為聲速。超聲波冷媒泄漏監(jiān)測傳感器具有體積小，功耗低，壽命長等優(yōu)勢，對分子量與空氣分子量差異較大的冷媒氣體有較好的靈敏度，但因其測量的廣譜性易受到干擾氣體的影響導(dǎo)致傳感器誤報。同時因為R290等氣體的燃燒/爆炸下限比較低，超聲波冷媒泄漏監(jiān)測傳感器對R290氣體在燃燒/爆炸下限范圍的測量靈敏度低使其在冷媒泄漏監(jiān)測應(yīng)用中存在一定局限性。

  超聲波技術(shù)原理圖

  半導(dǎo)體技術(shù)

  半導(dǎo)體技術(shù)基于半導(dǎo)體材料電學(xué)性質(zhì)變化的氣體檢測技術(shù)，當(dāng)待測氣體在一定溫度下與半導(dǎo)體接觸時，會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，這一反應(yīng)過程導(dǎo)致半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化。通過測量電阻、電流或電壓等電學(xué)參數(shù)的變化可以確認(rèn)氣體的濃度高低。半導(dǎo)體冷媒泄漏監(jiān)測傳感器具有設(shè)計簡單和成本低等優(yōu)勢，但其壽命短、易中毒和易受其他氣體影響的特性使其在冷媒泄漏監(jiān)測應(yīng)用中存在局限性。

  半導(dǎo)體技術(shù)原理圖

  光聲光譜技術(shù)

  光聲光譜技術(shù)通過檢測氣體吸收光能后產(chǎn)生的聲波信號來分析氣體濃度。向光學(xué)測量單元釋放窄帶光，光由氣體分子吸收，分子平動能增加，導(dǎo)致光聲腔內(nèi)壓力增強。對光源進(jìn)行周期性調(diào)制，形成光聲信號，信號通過麥克風(fēng)捕捉形成電信號。光聲光譜冷媒泄漏監(jiān)測傳感器具有選擇性好，靈敏度高，體積小等優(yōu)勢但其技術(shù)要求高，成本高且易受到外界噪聲和振動影響。

  光聲光譜技術(shù)原理圖

  A2L/A3冷媒泄漏監(jiān)測傳感器的選擇

  綜上所述，NDIR原理的冷媒泄漏監(jiān)測傳感器技術(shù)非常成熟、環(huán)境適應(yīng)性好，可以適配A2L和A3等各種冷媒的精準(zhǔn)測試，優(yōu)先選擇。美國ASHARE在2020年的測試報告《Refrigerant Detector Characteristics for Use in HVACR Equipment-Phase l》中，對全球市場各種技術(shù)原理的的A2L冷媒泄漏監(jiān)測傳感器樣品進(jìn)行抽樣測試，結(jié)果反映NDIR原理的冷媒泄漏監(jiān)測傳感器整體測試表現(xiàn)優(yōu)異。其次，針對A3冷媒泄漏，通常可以采用NDIR和光聲光譜技術(shù)測量，而其中NDIR因其技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，無疑是最佳的選擇。

  四方光電冷媒泄漏監(jiān)測傳感器

  四方光電憑借多元化的技術(shù)布局，推出了NDIR、熱導(dǎo)及超聲波技術(shù)的A2L/A3冷媒泄漏監(jiān)測傳感器，覆蓋R32、R454A、R454B、R454C、R1234yf、R1234ze、R290等多種冷媒的檢測。并針對冷庫冷媒泄漏研發(fā)了冷媒(R717)和冷媒(R744)泄漏監(jiān)測傳感器，將服務(wù)范圍從家用/商用制冷設(shè)備延伸至工業(yè)制冷、冷鏈物流等新領(lǐng)域。四方光電在NDIR技術(shù)方面具有非常深的技術(shù)底蘊，自2003年開始至今具備22年的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗，掌握光學(xué)核心零部件探測器開發(fā)和制造能力，已經(jīng)有超過千萬支光學(xué)傳感器在市場應(yīng)用。

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