可燃制冷剂（A2L 和 A3）：充注量限值、标准与 ATEX
丙烷、异丁烷、R32 等可燃制冷剂的使用规则：可燃下限 LFL、EN 378 中的 m1–m3、房间公式、IEC 60335-2-89（13 × LFL）、ATEX 防爆指令以及安全维修。
要点
- 丙烷（R290）等 A3 制冷剂具有高可燃性。R32 和 R1234yf 等 A2L 制冷剂为弱可燃性，燃烧速度不超过 10 cm/s [1]。
- EN 378-1 利用可燃下限（LFL）限制充注量：m1 = 4 m³ × LFL，m2 = 26 m³ × LFL，m3 = 130 m³ × LFL，A2L 乘以 1.5 [1]。
- 对于丙烷（LFL 0.038 kg/m³），m1 约为 150 g，m3 约为 4.9 kg [1]。
- 根据 IEC 60335-2-89，独立式商用冷藏柜每个回路最多可充注 13 × LFL，约 500 g 丙烷 [2][3]。
- 可能出现爆炸性环境的场所，适用设备 ATEX 指令（2014/34/EU）和工作场所 ATEX 指令（1999/92/EC） [4][5]。
为什么可燃制冷剂越来越普遍
F-gas 法规以及其他国家类似规定对低 GWP 的要求，正在逐步淘汰高 GWP 制冷剂。最常见的替代品要么是天然制冷剂，例如丙烷、异丁烷和二氧化碳，要么是低 GWP 合成制冷剂，例如 R32 和 HFO 混合物。二氧化碳不可燃，其他大多数替代品属于 A3 或 A2L。正是由于可燃性，房间内的充注量受到限制，安装和维修也需要格外小心。
可燃下限与安全分类
可燃下限（LFL）是制冷剂在空气中能够被点燃的最低浓度，以 kg/m³ 表示。丙烷的 LFL 为 0.038 kg/m³，R32 为 0.307 kg/m³。LFL 越低，房间内形成可燃混合物所需的量就越少。2L 类为弱可燃性：火焰传播缓慢，最高 10 cm/s，且点燃混合物需要更多能量。因此 A2L 制冷剂的允许用量大于 A3 [1]。
EN 378-1 规定的充注量限值
EN 378-1 将可燃制冷剂的限值分为三个等级 [1]：
| 限值 | 公式 | R290（丙烷） | R32（A2L，× 1.5） |
|---|---|---|---|
| m1 | 4 m³ × LFL | 0.15 kg | 1.84 kg |
| m2 | 26 m³ × LFL | 0.99 kg | 12.0 kg |
| m3 | 130 m³ × LFL | 4.94 kg | 59.9 kg |
低于 m1 时，基本上没有与房间大小相关的要求。在 m1 和 m3 之间，充注量受房间大小和安装高度限制。常用的计算公式为 m_max = 2.5 × LFL^1.25 × h0 × A^0.5，其中 A 为房间地面面积（m²），h0 为制冷剂可能泄漏的高度，例如落地式机组为 0.6 m，吊顶式机组为 2.2 m。超过 m3 时，含制冷剂的部件必须根据场所等级和准入类别设在机房、通风封闭罩内或室外 [1]。请务必核查项目适用的标准版本：EN 378 的修订改变了可燃制冷剂的计算方法。
产品标准 IEC 60335-2-89 和 60335-2-40
工厂制造的器具适用 IEC 60335 系列产品标准，在欧洲以 EN 60335 发布。IEC 60335-2-89 适用于内置或远置压缩机的商用冷藏柜以及制冰机和冰淇淋机。2019 年版将 A3 制冷剂的限值从 150 g 提高到每个制冷剂回路 13 × LFL，约 500 g 丙烷，前提是器具满足密封性和试验等附加要求。A2L 制冷剂的限值为 1.2 kg [2][3]。
IEC 60335-2-40 适用于空调器、热泵和除湿机。它规定了器具相对于房间大小可含多少可燃制冷剂，以及哪些措施允许更大的充注量，例如泄漏检测、空气循环或通风以及截止阀。安装时必须始终遵守制造商关于最小地面面积的说明。
ATEX
ATEX 由两部欧盟指令组成。指令 2014/34/EU 适用于在潜在爆炸性环境中使用的设备和防护系统 [4]。指令 1999/92/EC 规定了雇主的义务：评估爆炸性环境的风险、划分区域、选择合适的设备，并将所有内容记录在防爆文件中 [5]。在制冷领域，ATEX 主要涉及使用丙烷或氨的机房，以及可能泄漏制冷剂的维修作业。EN 378 和产品标准的设计目标是正常运行时不产生爆炸性环境，但维修和泄漏时的风险必须进行评估。
可燃系统的安全维修
- 作业前评估风险，确保附近没有点火源：明火、火花、高温表面、未经认可的电动工具。
- 在作业前和作业期间，使用适用于该制冷剂的气体探测器测量浓度。
- 对作业区域进行通风。丙烷等可燃制冷剂比空气重，会积聚在地面和地坑中。
- 使用制造商认可可用于可燃制冷剂的回收机、真空泵和工具。
- 钎焊前回收制冷剂并用氮气吹扫系统。切勿在含可燃制冷剂的系统上钎焊。
- 在手边准备灭火器。
- 在系统上标明制冷剂种类和充注量，并遵守气瓶储存和运输规定。
自己动手计算
本文涉及的术语
来源
- EN 378-1:2016+A1:2020 – Part 1: Basic requirements, definitions, classification and selection criteria
- Danfoss – IEC 60335-2-89: flammable refrigerant charge limit change (FAQ)
- International Institute of Refrigeration – Adoption of long-awaited standard for flammable refrigerants
- Directive 2014/34/EU (ATEX equipment) – EUR-Lex
- Directive 1999/92/EC (ATEX workplaces) – EUR-Lex