A medida que las regulaciones ambientales globales se vuelven cada vez más estrictas con respecto al GWP de los refrigerantes, el refrigerante natural R290 se ha convertido en una alternativa prometedora debido a su GWP extremadamente bajo. Sin embargo, su naturaleza inflamable y explosiva plantea importantes desafíos de seguridad, impulsando la innovación continua dentro de la industria. Este artículo proporciona un análisis en profundidad de la aplicación y las tecnologías clave de R290 en los sistemas de gestión térmica de NEV.
1. Progreso de industrialización del refrigerante natural R290
El desarrollo de sistemas de gestión térmica basados en R290 para NEVS avanza constantemente, con la producción en masa esperada en el primer trimestre de 2025. Estos sistemas adoptan un diseño modular de la bomba de calor de bucle secundario que reduce la carga de refrigerante, admite la operación de la bomba de calor a temperaturas extremadamente bajas (hasta -30 ° C), e incorpora tecnologías avanzadas como el byby gaseoso y la inyección de vapor en un rendimiento de calentamiento mejorado.
Las pruebas de rendimiento en los bancos de prueba demuestran que a la temperatura ambiente de -30 ° C, el sistema logra una capacidad de calentamiento de aproximadamente 5.1 kW con un consumo de energía de aproximadamente 2.2 kW, lo que resulta en un COP de alrededor de 2.3, lo que indica una excelente capacidad de calentamiento a baja temperatura. Las pruebas a nivel de vehículo muestran un COP de 3.8 con el consumo de energía del compresor de 470 W durante el enfriamiento de la cabina a una temperatura ambiente de 30 ° C, y un COP de 3.5 con 570 W de potencia del compresor durante el calentamiento a -7 ° C ambiental, lo que demuestra ahorros de energía significativos.
2. Tecnologías clave del sistema R290
(1) inyección de vapor para compensar las pérdidas de intercambio de calor
Durante las operaciones de calefacción y enfriamiento, la tecnología de inyección de vapor compensa efectivamente las pérdidas de intercambio de calor en el sistema de bucle secundario. Por ejemplo, a una temperatura ambiente de -30 ° C con evaporación a -40 ° C y condensación a 55 ° C, los diseños de simulación y optimización permiten al sistema lograr una capacidad de calentamiento de aproximadamente 5.1 kW y consumo de energía de alrededor de 2.2 kW, mejorando así la eficiencia general del sistema.
Los compresores de bomba de calor de baja temperatura R290 se basan en plataformas de tecnología avanzada, incluidos modelos VPI de 34cc y 45cc VPI, que ofrecen capacidades de enfriamiento de 11.4 kW y 15 kW, respectivamente. Operan dentro de un
rango de alto voltaje de 400-900Vy un amplio rango de temperatura de funcionamiento de -35 ° C a 125 ° C.
El diseño del compresor de desplazamiento se ha reforzado ampliamente, con perfiles de desplazamiento optimizados, aumento del grosor de desplazamiento, potencia y torque del motor mejorado, y un sistema de doble sellado para succión y descarga, mejorando significativamente el rendimiento y la confiabilidad. Pruebas comparativas contra
Compresores R1234YFhan demostrado la capacidad de enfriamiento estable y el rendimiento de COP favorable de los compresores R290 en condiciones de funcionamiento específicas.

Prueba de banco de la bomba de calor modular de baja temperatura R290
(3) Compatibilidad de lubricante y diseño de seguridad
Para la lubricación, el aceite PAG-RFL68EP se ha seleccionado para su compatibilidad con R290, ofreciendo propiedades favorables como viscosidad, punto de vertido (-48 ° C) y punto de flash (240 ° C). Las pruebas de compatibilidad confirman que los materiales actuales son totalmente compatibles con R290 y el lubricante, asegurando la operación del sistema estable a largo plazo.
En términos de seguridad, los sensores de gas R290 que emplean la tecnología NDIR (infrarrojos no dispersivos) se utilizan para monitorear la concentración de gas basada en las diferencias de intensidad de la luz en la entrada y salida de la cámara de detección. Una vez que se detecta una fuga, el sistema se apaga automáticamente. Mientras tanto, los métodos de ventilación, como la operación del ventilador de enfriamiento forzado, se están optimizando continuamente para mejorar aún más la seguridad del sistema.

Refrigerantes automotrices alternativos para nuevos vehículos de energía
(4) Adaptación de la válvula de expansión electrónica
Las válvulas de expansión electrónica existentes de 3 toneladas R1234YF han mostrado una buena compatibilidad con R290 en términos de curvas de control de caudal. La precisión de control de sobrecalentamiento se mantiene dentro de 1K (0.5k por paso para R1234yf y 0.9k por paso para R290), cumpliendo con los requisitos de control precisos de los sistemas R290.
La aplicación de refrigerante natural R290 en la gestión térmica NEV representa un avance significativo para abordar tanto las regulaciones ambientales como la demanda de calefacción de alta eficiencia. A través de la integración de la inyección de vapor, el diseño optimizado del compresor, la compatibilidad de lubricantes y las tecnologías avanzadas de monitoreo de seguridad, los desafíos de la eficiencia y la seguridad en las aplicaciones R290 se están resolviendo efectivamente.
Estos avances tecnológicos no solo impulsan la actualización continua de los sistemas de gestión térmica automotriz, sino que también proporcionan un soporte sólido para la operación eficiente de NEV en una amplia gama de condiciones ambientales. El enfoque continuo en la aplicación práctica y la optimización de estas tecnologías acelerará aún más el desarrollo de sistemas de gestión térmica verde y altamente eficiente en la industria automotriz.