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如何選擇A2L/A3冷媒泄漏監(jiān)測傳感器?

來源:四方光電股份有限公司   2025年06月09日 15:42  

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(qiáng),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(jì)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(shí)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(bào)。同時(shí)因?yàn)镽290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(jì)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(huì)形成共振,產(chǎn)生駐波,當(dāng)腔體內(nèi)濃度發(fā)生變化時(shí),聲速發(fā)生變化,駐波頻率會(huì)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(bào)。同時(shí)因?yàn)镽290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(shí),會(huì)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(jì)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(dòng)能增加,導(dǎo)致光聲腔內(nèi)壓力增強(qiáng)。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(dòng)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(bào)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??梢圆捎肗DIR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(yùn),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(yàn),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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