家用电冰箱爆炸火灾事故原因分析

赵维敏

（新疆乌鲁木齐市公安消防支队水磨沟区大队，新疆　乌鲁木齐）

摘要：通过家用电冰箱的构造、制冷原理分析及制冷剂的研究，分析讨论引起电冰箱爆炸事故的原因，并通过一起案例调查使爆炸原因更为简单易懂。

关键词：电冰箱；爆炸火灾；原因分析

1　引言

随着我国市场经济蓬勃发展和人民生活水平不断提高，电冰箱作为保鲜和冷冻食物的小型制冷设备，已几乎成为每个居民的家庭、餐饮等场所必不可少的厨房电器之一。目前，90%的家用电冰箱使用气体压缩式制冷原理制冷，该类电冰箱的设备功能得到了长足的发展，由于功能的增多、制冷剂的改良，一方面优化了冰箱的性能，另一方面也对冰箱的安全性能带来了隐患。

近年来，因为操作不当或设备故障，家用电冰箱也经常发生一些爆炸、爆燃事故，部分还引发人员伤亡。由于电冰箱爆炸不是经常发生，群众缺乏对此类事故的防范知识，相关部门未能引起足够的重视，而造成的民众损失难以弥补，此类火灾持续发生。因此进行电冰箱爆炸事故原因分析，做好事故的原因调查工作，提高调查人员的专业技能显得异常重要。

2　家用电冰箱的结构及工作原理及分类

2.1　家用电冰箱的结构

家用电冰箱一般采用气体压缩式电冰箱，该冰箱的基本结构包括箱体、制冷系统、电气系统、附件四大部分。其中，箱体是结构组成部件，制冷系统是冰箱的核心部件，控制系统是冰箱的指挥部件。各种类型的气体压缩式电冰箱在制冷功能上，存在一些差异，而系统内流动的制冷剂也随着制冷功能的不同而不同。

2.2　家用电冰箱的分类

家用电冰箱按照制冷功能分为三类。

2.2.1　直冷式

直冷式电冰箱的冷藏室和冷冻室分别设置了蒸发器，直接吸收冷冻室、冷藏室热量进行冷却降温。由于直冷式电冰箱的箱内会结霜，所以此类电冰箱又称为有霜电冰箱，目前多数的电冰箱采用此类制冷方式。

2.2.2　间冷式

间冷式电冰箱也称风冷式电冰箱，此类电冰箱只在冷冻室设置了蒸发器，利用风扇使冷冻室、冷藏室的空气形成对流，从而实现了循环冷却。由于间冷式电冰箱的蒸发器设置在冷冻室后壁的隔层中或冷藏室与冷冻室之间的隔层中，所以冷冻室和冷藏室都看不见霜，因此也将间冷式电冰箱称为无霜电冰箱。

2.2.3　混冷式

混冷式电冰箱又称风冷、直冷式电冰箱，一般是冷藏室采用间冷式降温，使食物保湿、保鲜且不风干；冷冻室采用直冷式降温，使食品快速冷冻[1]。此类制冷方式被许多新型多功能的大容量电冰箱采用。

3　家用电冰箱的制冷剂

电冰箱中主要循环利用的物质是制冷剂，它的性质直接关系到电冰箱的制冷功能及安全性能。通过对资料的考察分析，常用的电冰箱制冷剂有R12、R134a、R600a等几种：

3.1　氟利昂-12（代号：R12）

R12学名二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。R12的标准蒸发温度为–29.8℃，冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，凝固温度为–155℃，单位容积标准制冷量约为288kcal/m3。

R12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80%时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以上时，则分解出对人体有害的气体。

3.2　四氟乙烷（代号：R134a）

分子式：C2H2F4（四氟乙烷），沸点：–26.26℃，凝固点：–96.6℃，临界温度：101.1℃，临界压力：4067kPa。

R134a作为R12的替代制冷剂，它的许多特性与R12很相像。

R134a作制冷剂的压缩机是以酯类油作润滑剂，化学稳定性很好，然而由于它的溶水性比R12高，当水分、空气、矿物油等进入系统后，酯类油会与水反应生成酸、二氧化碳或一氧化碳，将对金属产生腐蚀作用[2]，或产生“镀铜”作用，所以R134a对系统的干燥和清洁要求更高。R134a对钢、铁、铜、铝等金属未发现有相互化学反应的现象，仅对锌有轻微的作用。

R134a的毒性非常低，在空气中不可燃，安全类别为A1，是很安全的制冷剂。但是R134a本质上来说还是含有氟的成分，因此仍有一定的温室效应（GWP值约为0.27），故目前冰箱企业只能将其作为R12的一个过渡性替代产品，在小型电冰箱或车载制冷设备使用。

3.3　四氟乙烷（代号：R600a）

R600a，又名异丁烷，属碳氢化合物，分子式C4H10，其臭氧层破坏系数（ODP）为零，温室效应（GWP）为零，可以完全长期替代R12[2]，以欧洲为代表的国家选用R600a作为制冷剂替代剂[3]，它的制冷性能好，能耗低，是一种性能优异的新型碳氢制冷剂，取自天然成分，不损坏臭氧层，无温室效应。其特点是蒸发潜热大，冷却能力强；流动性能好，输送压力低，耗电量低，负载温度回升速度慢，与各种压缩机润滑油兼容，目前逐步广泛应用到家用电冰箱领域中。

3.4　几种制冷剂的使用区别

R12制冷剂普遍应用于早期的电冰箱中，该制冷剂的使用造成严重温室效应，电冰箱行业通过1992年蒙特利尔协议后，普遍停止使用该制冷剂进行生产。

R134a属于R12的替代产品，性能稳定、使用安全，但对生产环节工艺及制冷系统各零部件的清洁度控制要求过高，使用过程中同时产生一定的温室效应，目前被国内外大多数电冰箱生产企业限制使用。

R600a属于易燃气体，常压下闪点（℃）：–82.8，爆炸上限[%(v/v)]：8.5，爆炸下限[%(v/v)]：1.8，引燃温度（℃）：460，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火极易发生爆炸燃烧的危险，与氧化剂接触猛烈反应。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。但是该制冷剂的优点恰恰克服了R134a制冷剂的缺点，同时比R134a具有更高的能效，降低耗电量，因此，被冰箱企业逐步的作为R134a的替代品投入生产。

通过以上分析可知，传统家用电冰箱的制冷剂大多数是氟利昂（R12）、R134a，在现代无氟电冰箱中，制冷剂普遍使用R600a。

4　电冰箱爆炸起火原因分析

4.1　R600a制冷剂泄露，冰箱自动启停时电火花遇可燃混合气体，引起爆炸起火

电冰箱冷藏室内通常设置有启动继电器、温度控制器，且为非防爆型，温度控制器又是通过本身的两块金属片上的触点接通和切断电源进而控制压缩机运转和停机的，当两个金属片在启闭时，触点间电流可达4～5A，不仅会产生较大的电弧，而且温度也很高。如果使用的电冰箱用R600a作为制冷剂，经过冷藏室的蒸发器或冷媒管发生泄漏，易燃液体的蒸汽挥发出来进入冰箱内，在达到爆炸极限后，一旦遇到控制器触点发出的电火花，冰箱内混合性爆炸气体将立即爆炸燃烧。例如，一些使用时间较长的电冰箱发生了制冷剂泄露，冰箱不制冷了，若仅添加制冷剂而不进行维修的话，泄漏点压强增大泄漏量也大幅度增加，当泄漏量达到爆炸下限后，遇电火花即引发爆炸。

4.2　检修电冰箱时，操作不当使制冷剂泄露遇明火，引起爆炸火灾

电冰箱制冷系统作为一个密封的气体循环系统，如遇到不制冷的情况时，说明该电冰箱压缩机故障或管路高压与低压部分流通不畅，需对制冷系统拆开排除故障位置，检修开始，需要打开制冷系统中压缩机上端的检修口，检修结束，需要对检修接口进行焊接，如维修工人操作不当，焊枪焊接直接接触制冷剂蒸汽与空气在焊点部位的混合气体，即引发爆炸。例如，一名个体维修工，在检修电冰箱压缩机的过程中操作不当，未将制冷管路内抽真空，就直接开始焊接，管路内R600a制冷剂一遇到电焊火花就发生了爆炸，造成了人员伤亡。

4.3　混淆不同种类电冰箱的用途，引起爆炸火灾

家用电冰箱用户由于自身特殊需要，有时可能会在家用非防爆冰箱内储藏一些易挥发可燃气体的物质，如干冰、液态乙醇、乙醚等，若存放这些物质的容器密封不严，易燃液体蒸汽挥发到整个冰箱冷藏室内，在狭小、较为封闭的空间中，可燃气体蒸汽达到爆炸极限后，一旦接触到冰箱内控制器发出的电火花，冷藏室极易被引爆。例如，某地化学实验室的一名员工，由于急于下班，将一瓶盖紧盖子的石油醚放入电冰箱冷藏室内，石油醚很快由液体变为气体，充满冷藏室的整个空间，20分钟后，电冰箱就发生了爆炸[4]。又如乙醚，闪点为–45℃，沸点为34.6℃，在一般环境温度下就能使其达到沸点，极易挥发，火灾危险性非常大。电冰箱冷藏室的温度在0～10℃之间，具备其蒸发温度[5]。将乙醚放在敞口瓶中，蒸汽极易外逸。即使有瓶盖封住，瓶内的乙醚仍能够不断挥发，使瓶内压力增加，导致瓶盖松动而泄露。乙醚由液态变成气态，其体积可扩大220倍。由于乙醚的爆炸极限范围在1.85%～35.5%之间，对一台200升左右的电冰箱来说，只需十几克乙醚挥发出来的蒸汽就可达到其爆炸极限范围[4]引发爆炸。

4.4　雷电通过电源击中压缩机引起爆炸

雷电引起的雷击是夏季常见的自然现象。当雷电波侵入架空线路和金属管线时，极大的电压会随着这些管线侵入屋内的通电线路，而电冰箱又是家中常年通电的设备，很容易遭到雷电波的侵袭，从而使压缩机损坏或者击穿，如果压缩机的密封性被破坏，很容易造成制冷剂泄露与空气混合形成爆炸性混合气体，引起冰箱爆炸。

5　一起冰箱制冷剂泄漏爆炸火灾事故调查

5.1　案情简介

2012年10月15日上午11时左右，彰武县兴隆堡乡一村民家冰箱发生火灾，无人员伤亡，财产损失轻微。

5.2　调查过程

5.2.1　现场询问

据户主张某叙述，火灾发生当天上午7时许，他和他爱人离开家去地里干活，走之前将门窗全部锁闭。11时左右，其侄子给张某打电话说家里着火了。张某迅速跑回家里，火已熄灭，据张某反映，其冰箱已用近三年，起火前一周左右因冰箱不制冷，进行过一次维修，添加了R600a制冷剂。

5.2.2　现场勘验

起火住户位于彰武县兴隆堡乡，该住户房屋的南侧为街道，东侧、西侧、北侧均为其他住户。

现场未发现外来人员破坏门锁、窗扇、墙壁等痕迹，现场未发现物品丢失。该房屋分为内、外两间，外间为厨房、餐厅，内间为卧室，外间除电冰箱外其余物品均未过火，但有轻微的烟熏痕迹，内间门关闭，故未过火。现场整体情况如图1、图2所示，电冰箱的箱门向下掉落，上部冷藏室过火，烧损程度内重外轻，对应部位的箱门内部烧毁严重，外部仅有变色痕迹，下部冷冻室未过火，对应部位箱门内部未烧损，仅外部有变色痕迹。

闸刀开关动片无烟熏痕迹，证明发生火灾时电冰箱处于通电状态（图3）；冰箱压缩机未过火（图4）；冰箱上沿左侧受火烧熔塌陷，冰箱顶部靠近冰箱门部位烧穿（图5）。冰箱背面、左侧面外部未过火，右侧面外部过火（图6）。烟熏痕迹呈“V”字形。冰箱上部箱门外部部分变色，下部箱门全部变色。冰箱电源线无短路痕迹（图7、图8）。

5.2.3　调查结论

经调查询问及现场勘查认定，可排除人为放火的可能；由于电源线及墙面插座未发现短路痕迹，排除外部电气故障的可能性；由于电冰箱内部烧损重于外部，排除外部物品燃烧引起电冰箱烧损的可能性；由于仅冷藏室内部烧毁，不排除此起火灾是由于电冰箱冷藏室制冷剂泄漏，制冷气体在冷藏室内达到爆炸极限遇电火花起火，引燃围可燃物，导致电冰箱起火。见图9、图10。

6　结论

通过介绍气体压缩式电冰箱的结构与工作原理，结合当代电冰箱制冷剂的使用情况，得出了电冰箱爆炸起火的主要原因，一是R600a制冷剂泄露，遇冰箱内电火花打火引起爆炸；二是由于将易燃易爆物品放置于非防爆冰箱内，气体挥发导致爆炸。同时也通过案例对上述内容进行了应用。希望通过本文的总结归纳，能够为火灾调查人员调查此类火灾提供一定的指导。

参考文献

[1] 刘义祥，李建林，舒忠俊等. 火灾调查[M]. 北京：机械工业出版社，2012.

[2] 熊德永. R134a、R600a环保型制冷剂的特性探讨[J]. 贵州：广西轻工业，化工与材料，2010（4）：25-26.

[3] 虞献文. 家用电器原理与应用[M]. 北京：高等教育出版社，2001.

[4] 王希庆，韩宝玉，邸曼. 电气火灾现场勘查与鉴定技术指南. 沈阳：辽宁大学出版社，1996.

[5] 黄意. 浅论电冰箱压缩机故障火灾原因认定方法消防科学与技术[J]. 科技论坛，2010. 23：15.