如何选用制冷剂

闫庚礼

摘要：制冷剂的选择与设备生产技术及设计思路密切相关。与采用的压缩机型式、热力循环效率、制冷工况、对材料的腐蚀性、与润滑油的相溶性、以及经济性、安全性等有很大关系。

关键词：制冷剂 选择 分析

0 引言

由于家用冰箱、空调及冷柜都用到氟里昂制冷剂，为人们普遍认知。因而制冷空调行业成了破坏臭氧层和制造温室效应的众矢之的。但人们很少知道，氟里昂大部分排放是由于化工工业生产过程造成的，空调制冷剂的泄漏只是一小部分。工业上如灭火、发泡等是一次性使用，大量的氟里昂物质排放到大气中，而空调制冷剂是密封在机组的循环系统中，只是存在机组泄漏的可能。

1 常用制冷剂

首先了解氟里昂的定义，氟里昂是饱和烃类（碳氢化合物）的卤族衍生物的总称，是本世纪三十年代随着化学工业的发展而出现的一类制冷剂，它的出现解决了制冷空调界对制冷剂的寻求。从氟里昂的定义可以看出，现在人们所说的非氟里昂的R134a、R410A及R407C等其实都是氟里昂。

氟里昂能够破坏臭氧层是因为制冷剂中有CL元素的存在，而且随着CL原子数量的增加，对臭氧层破坏能力增加，随着H元素含量的增加对臭氧层破坏能力降低；造成温室效应主要是因为制冷剂在缓慢氧化分解过程中，生成大量的温室气体，如CO2等。根据氟里昂制冷剂的分子结构，大致可以分为以下3类：

1.1 氯氟烃类：简称CFC，主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等，由于对臭氧层的破坏作用以及最大，被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。此类物质目前已禁止使用，在制造聚氨酯海绵的过程中，R11已由R141b作为过渡性替代品。

1.2 氢氯氟烃：简称HCFC，主要包括R22、R123、R141b、R142b等，臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几，因此，目前HCFC类物质被视为CFC类物质的最重要的过渡性替代物质。在《蒙特利尔议定书》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年，发展中国家可以推迟10年。

1.3 氢氟烃类：简称HFC，主要包括R134a，R125，R32，R407C，R410A、R152等，臭氧层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值很高。在《蒙特利尔议定书》没有规定其使用期限，在《联合国气候变化框架公约》京都议定书中定性为温室气体。

2 常用制冷剂性能比较

目前，在空调制冷行业中，除了汽车空调行业外，其他领域的制冷设备如：家用冰箱、空调、食品冷冻冷藏柜、运输冷藏设备、速冻机、中央空调等基本上还是以过渡性冷媒R22为主要的产品。评价一种制冷剂的好坏，我认为应当综合考虑下列因素：

2.1 臭氧层破坏潜能值（Ozeme Depletion Potential），简称ODP值；

2.2 全球变暖潜能值（Global Warming Potential），简称GWP值；

2.3 理想循环状况下的制冷系数（Coefficient of Performance），简称COP值；

2.4 经济性。下面列举几种制冷剂的物理性质的对比。

几种制冷剂的物理性质

制冷剂R22R123R134aR407CR410A

分子量86.48152.91102.0386.272.56

大气压下沸点(℃) -40.827.6-26.1-36.6-52.7

临界温度(℃)96.0184101.187.372.5等

应用广泛应用于家庭、商业、工业空调、冷冻离心式冷水机组 螺杆式、离心式冷水机组理论上同R22但许多实际技术尚未解决 家用空调、冰箱。

从上表不难看出，虽然R134a、R407C及R410A对臭氧层破坏力为0，但其温室效应指数却是R123的十几倍；从其寿命上看，R22及R134a比R123的寿命长十倍，寿命越长，大气中积存的R22、R134a越多，温室效应隐患越来越大，长时间的积累就形成“消化不良”的病态。

目前空调制冷行业普遍R22，其主要原因是R22在空调温区内具有优越的物理特性和制冷性能，而且性能稳定，技术成熟，价格低廉。HFC类物质由于对臭氧层无破坏作用，被认为是将来替代HCFC的首选物质。用来替代R22的主要物质有R134a、R407C及R410A，但是这些HFC类物质由于物理特性的限制，很多技术问题尚悬而未决，均不是R22最理想的替代物。

2.4.1 R22与R123的比较：①R22与R123同属氢氯氟烃，但R22的臭氧层破坏力是R123的2.5倍，温室效应指数是R123的17倍。②R123是低压制冷剂，工作时蒸发器为负压，冷凝器为0.04Mpa，停机时机内为－0.004Mpa，因此，即便机组泄漏也只存在外界空气进入机组的可能。③R22临界压力比R123高1300kPa，机组内部提高，泄漏几率提高。

2.4.2 R22与R134a的比较：①R134a的比容是R22的1.47倍，且蒸发潜热小，因此就同排气体积的压缩机而言，R134a机组的冷冻能力仅为R22机组的60%。②R134a的热传导率比R22下降10%，因此换热器的换热面积增大。③R134a的吸水性很强，是R22的20倍，因此对R134a机组系统中干燥器的要求较高，以避免系统的冰堵现象。④R134a对铜的腐蚀性较强，使用过程中会发生“镀铜现象”因此系统中必须增加添加剂。⑤R134a对橡胶类物质的膨润作用较强，在实际使用过程中，冷媒泄漏率高。⑥R134a系统需要专用的压缩机及专用的脂类润滑油，脂类润滑油由于具有高吸水性、高起泡性及高扩散性，在系统性能的稳定性上劣于R22系统所使用的矿物油。⑦目前，HFC类冷媒及其专用脂类油的价格高于R22，设备的运行成本将上升。

2.4.3 R22与R407C的比较 R407C在热工特性上与R22最为接近，除了在制冷性能、效率上略差以及上述HFC类物质所具有的技术问题之外，还由于这类物质属于非共沸混合物，其成分浓度随温度、压力的变化而变化，这对空调系统的生产、调试及维修都带来一定的困难，对系统热传导性能也会产生一定的影响。特别是当R407C泄漏时，系统制冷剂在一般情况下均需要全部置换，以保证各混合组分的比例，达到最佳制冷效果。

3 小结

3.1 制冷剂的选择与设备生产厂商的技术及设计思路密切相关。与采用的压缩机型式、热力循环效率、制冷工况、对材料的腐蚀性、与润滑油的相溶性、以及经济性、安全性等有很大关系，可以理解为厂商的“个性”。

3.2 有的制冷机组厂家声称采用无氟的制冷剂或如何环保的制冷剂，把冷水机组的销售变成制冷剂选用的无谓的“舌战”，给不太了解氟里昂制冷剂的用户造成困惑，恰恰忽劣了机组本身的性能。

3.3 有些制冷剂生产厂宣传自己生产的制冷剂是无氟的，据有关权威机构化验，其大部分组成成分为R22，这种做法说的利害一些是商业炒作行为。更有甚者有些媒体也宣称要告别“用氟时代”，其充当的脚色是为愚弄人者摇旗呐喊，更为这些现代的无知感到悲哀。

3.4 我国没有承诺何时终止使用R22、R123等制冷剂的时间，关于制冷剂选择的焦虑是没有必要的，用户大可不必把心思花费到考虑选用何种制冷剂上，这些事情应交由设备生产厂商去考虑，因为这些是他们最关心的。