2025年6月5日

 在當今世界，人們越來越需要可持續、節能的解決方案，而英國建筑的脫碳對于實現2050年溫室氣體凈零排放的目標至關重要，這一點日益凸顯。暖通空調 (HVAC) 行業始終致力于采用最新技術來滿足這些需求，而在關鍵制冷解決方案的創新領域，丙烷 (R290) 開始成為人們關注的焦點。丙烷在現代熱泵系統中的應用為暖通空調行業帶來了激動人心的新機遇。本文將探討使用丙烷冷水機組的優勢、應用和注意事項，以專業視角解讀丙烷冷水機組對商業或工業建筑的意義。

以舊換新？

用丙烷熱泵系統更換鍋爐時，需要考慮幾個因素并需要消化吸收。雖然一對一更換并非易事，但只要規劃和執行得當，還是有可能的。根據我的經驗，如果考慮到這種更換的整體生命周期、經濟效益和環境效益，這些效益通常遠遠超過任何不便或前期資本成本。

需要考慮的關鍵點

傳統可逆熱泵常常難以達到商用鍋爐通常運行的高水溫 (70°C 至 85°C)，因此它們常常依靠增加電增強加熱或級聯系統來將產水溫度從 50 提高到 60°C，兩者都在最有利的條件下使用 R410a 和 R32 等制冷劑！

通過部署額外的電增強加熱來滿足冬季高峰需求，或者采用級聯熱泵布置，可以使用一個熱泵預熱水，另一個熱泵進一步提高溫度輸出，從而實現更高的溫度。

在考慮部署更節能、更可持續的供暖解決方案的利弊時，這些變通方法常常會增加不必要的復雜性，而這些復雜性以前在使用傳統化石燃料鍋爐時是不需要或沒有考慮到的。考慮到鍋爐替換為熱泵方案的整體影響，這些因素加上額外廠房空間、引入新的系統控制以及安裝和資本設備成本的增加，最終用戶往往認為這些因素對最終用戶不利。

有沒有更簡單的方法？

隨著技術的最新進步和丙烷和二氧化碳等低 GWP 制冷劑的使用，HVAC 現在可以提供一種非常引人注目的解決方案來應對這些挑戰，它能夠直接從水源獲得所需的 75°C 水溫，而無需額外的電升壓加熱或級聯系統。這簡化了系統設計和安裝過程，并降低了最終用戶的成本和時間，從而過渡到更可持續、更高效、更具成本效益的解決方案。

使用丙烷時的注意事項

丙烷傳統上用作取暖、烹飪和某些工業過程的燃料，其化學結構和性質與多氟烷基物質 (PFAS) 不同，因此它不會造成 PFAS 所帶來的環境和健康問題。丙烷是一種全球變暖潛能值 (GWP) 僅為 3、臭氧消耗潛能值 (ODP) 為零的天然制冷劑，是 R410A 等傳統制冷劑的環保替代品，而 R410A 的 GWP 約為 2088。除了超低 GWP 之外，丙烷是一種簡單的碳氫化合物，因此無需像含 PFAS 的物質那樣接受同樣的監管審查，也不含有 PFAS 所特有的氟化合物，這使其成為 HVAC 系統更安全、更可持續的選擇。

通過引入丙烷作為替代制冷劑，可以避免與 PFAS 相關的環境和健康風險，同時提供更可持續、更高效的制冷解決方案。

提高能源效率

丙烷可逆熱泵系統以其高能源效率而聞名。與使用舊制冷劑的系統相比，它們通常可以實現更高的性能系數 (COP) 和季節能效比 (SEER)。這意味著它們使用更少的能源來提供相同水平的制冷或供暖，從而降低運營成本并減少能耗。

多功能性和應用范圍

現代丙烷制冷和供暖系統用途廣泛，涵蓋住宅、商業和工業等眾多領域，即使在極寒的室外條件下也能高效地提供高達 75°C 的熱水。

丙烷具有優異的熱力學特性，例如高汽化潛熱和低沸點，適用于各種溫度。需要注意的是，生活熱水 (DHW) 中的軍團菌清除需要 60°C 的溫度，而丙烷在低至 -10°C 的環境溫度下也能達到這一溫度。

丙烷系統尤其適用于空調和熱泵系統，能夠可靠地提供日常熱水，同時確保高效性和安全性，并最大程度地降低能耗。

系統設計

現代丙烷熱泵系統旨在優化制冷劑的性能。這包括先進的壓縮機技術和熱交換器設計，以最大限度地提高丙烷的效率和傳熱能力。任何系統都需要考慮的一個重要方面是機組的預期運行熱負荷。

當峰值供暖負荷（冬季）或峰值制冷負荷（夏季）需要額外的容量時，雙管可逆熱泵是一種經濟的解決方案。

模塊化配置允許除霜周期，甚至更高的系統部分負荷效率。

在低運行溫度下，為熱泵熱交換器除霜是維持系統性能和效率的必要過程。一種快速簡便的方法是反轉熱泵的功能，使其從水回路中吸收熱量，并將室外熱交換器的功能從蒸發器反轉為冷凝器。重要的是要保留足夠的熱水量，以支持臨時的逆循環運行，從而為室外機熱交換器除霜。

當多個熱泵用螺栓連接在一起時，重要的是按順序進行除霜循環，以便在此過程中仍能向建筑物輸送熱量。

在設計系統時，還必須考慮所有熱泵的最低水量要求以及較低的工作溫度。緩沖容器可確保熱泵運行最短時間，從而減少壓縮機的開關次數，從而減少壓縮機的磨損。使用緩沖容器非常有益，因為它們有助于減少供水溫度的任何潛在波動。安全

第一：

在設計丙烷熱泵系統時，確保安全在任何情況下都至關重要，并且有非常嚴格的標準來確保適當的通風、泄漏檢測和定位都得到考慮。

由于丙烷極易燃，其在制冷系統中的使用受嚴格的安全標準（例如 EN 378）的約束。丙烷熱泵系統必須配備內置泄漏檢測裝置和經 ATEX 認證的風扇。ATEX 是指歐洲控制爆炸性環境的兩項指令，即 99/92/EC 指令和 2014/34/EU 指令。水回路必須配備自動排氣系統，以釋放制冷劑，并在水熱交換器發生故障時配備水壓釋放閥（現場安裝）。這些裝置必須安裝在建筑物外部或管道內，遠離潛在的點火源。

然而，需要注意的是，由于丙烷極易燃，因此需要小心處理并遵守嚴格的安全規程。信譽良好的丙烷熱泵供應商應始終為其產品提供相關指南，并且安裝、維護、保養和調試必須由合格的A3級制冷劑工程師執行。務必檢查，切勿想當然。

那么二氧化碳呢？

另一種適用于高溫應用的低GWP值和0 ODP制冷劑是二氧化碳。作為一種可持續的選擇，它也能像丙烷一樣提供能源效率和生活熱水（DHW）。二氧化碳只有在使用高溫差（Delta T，供水和回水溫度之間的溫差）時才能實現較高的性能系數 (COP)。對于需要高供水和回水溫度的供暖改造項目來說，這是一個巨大的缺點。

結論：

在現代暖通空調 (HVAC) 熱泵系統中采用丙烷代表著朝著更可持續、更節能的制冷和供暖解決方案邁出了重要一步。憑借其環保優勢、高性能和成本效益，丙烷有望在未來的暖通空調技術中發揮關鍵作用。