防爆空調(diào)網(wǎng)，機(jī)房空調(diào)制冷劑的發(fā)展歷史與分類選擇

　　機(jī)房空調(diào)制冷劑的種類和性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、經(jīng)濟(jì)性、安全性及運行管理，因而對制冷劑種類和性質(zhì)要求的了解是十分必要的。

　　一、制冷劑的發(fā)展歷史

　　制冷的歷史可以追溯到古代，當(dāng)時用以儲冰和其一些蒸發(fā)進(jìn)程。乙醚是*早使用的制冷劑。1866年，威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷劑。1870年，卡爾林德(Cart Linde)用NH3作制冷劑。1874年，拉烏爾皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷劑。

　　從歷史上看，制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：

　　**階段，從1830年至1930年，主要采用NH3、HC、SO2、CO2、空氣等作為制冷劑，有的有毒，有的可燃，有的效率很低，主要出安全代表性的考慮。盡管使用了百年之久，當(dāng)出現(xiàn)了CFC和HCFC制冷劑后，還是當(dāng)機(jī)立斷，實現(xiàn)了重大的**次轉(zhuǎn)軌。

　　第二階段，從1930年到1990年，主要用CFC和HCFC制冷劑。使用了60年后，人們認(rèn)識到這些制冷劑對環(huán)境有害，并且出于環(huán)保的需要開始尋找代替品。

　　第三階段，從1990年至今，進(jìn)入以HFC制冷劑為主的時期。我國已于2010年1月1日起全面禁用氟利昂類物質(zhì)。

　　二、制冷劑的種類及符號

　　機(jī)房空調(diào)中使用的制冷劑又稱制冷工質(zhì)，俗稱雪種。它是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過其本身的狀態(tài)變化以實現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水

　　或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。它的種類和性質(zhì)直接關(guān)系到制冷裝置的制冷效果、經(jīng)濟(jì)性、安全性及運行管理，因而對制冷劑種類和性質(zhì)要求的了解是不容忽視的。

　　制冷劑的種類具體命名與分類如下：

　　（1）無機(jī)化合物

　　命名方法：R7**（**為無機(jī)物的分子量）

　　例：氨NH3——R717，水H2O——R718，二氧化碳CO2——R744

　?。?）鹵代烴（氟利昂）

　　分子式：CmHnFxClyBrz（滿足2m+2=n+x+y+z）

　?、倜ㄒ唬篟(m-1)(n+1)(x)B(z)

　　例：一氯二氟甲烷分子CHF2Cl------R22

　　一溴三氟甲烷分子CF3Br--------R13B1

　　四氟乙烷分子C2H2F4------------R134a

　　②命名法2：區(qū)分氟利昂對大氣臭氧層的破壞程度。

　　CFC——氯氟化碳，不含氫，公害物，嚴(yán)重破壞臭氧層（禁用）。如CF2Cl2——R12———CFC12，CFCl3——R11———CFC11。

　　HCFC——氫氯氟化碳，含氫，低公害物質(zhì)（屬于過渡性物質(zhì)）。如CHF2Cl——R22———HCFC22，C2H2F4——R134a——HFC134a。

　　HFC——氫氟化碳，不含氯，無公害（可作為替代物，待研究開發(fā)）

　?。?）烴類（碳?xì)浠衔铮?/p>

　　烷烴類：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;

　　烯烴類：乙烯C2H4，丙稀C3H6。

　?、偻闊N類命名方法:

　　與氟利昂相同(丁烷例外，為R600），如CH4——R50，C2H6——R170，C3H8——R290。

　?、谙N類命名方法：

　　R后先寫上“1”，再按氟利昂方法命名，如C2H4——R1150，C3H6——R1270。

　　（4）混合溶液（混合制冷劑）

　　混合溶液是由兩種(或以上)制冷劑按一定比例相互溶解而成的混合物。

　　類型：

　　①共沸溶液：定壓下蒸發(fā)或冷凝時，相變溫度固定不變，氣液相組分相同。

　　命名：R5**（**為發(fā)現(xiàn)的順序：R500、R501、R502……R507）

　?、诜枪卜腥芤海憾▔合抡舭l(fā)或冷凝時，相變溫度改變，造成氣液相組分不同。

　　命名：R4**（**為發(fā)現(xiàn)的順序：R400、R401、R402、…R411）

　　三.常用制冷劑的特性

　　目前使用的制冷劑已多達(dá)近百種，并正在不斷發(fā)展增多。但用于食品工業(yè)和空調(diào)制冷的僅十多種。其中被廣泛采用的只有以下幾種：

　　（1）NH3（代號：R717）

　　氨是目前使用*為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。氨的凝固溫度為-77.7℃，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－33.3℃，在常溫下冷凝壓力一般為1.1～1.3MPa，即使當(dāng)夏季冷卻水溫高達(dá)30℃時也不超過1.5MPa。氨的單位標(biāo)準(zhǔn)容積制冷量大約為520kcal/m3。

　　氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結(jié)，故系統(tǒng)內(nèi)不會發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用，但氨液中含有水分后，對銅及銅合金有腐蝕作用。

　　氨作為制冷劑的優(yōu)點是：易于獲得、價格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數(shù)高、幾乎不溶解于油、流動阻力小，泄漏時易發(fā)現(xiàn)。其缺點是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對銅及銅合金有腐蝕作用。

　?。?）CF2Cl2（代號：R12）

　　R12為烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟二氯甲烷。它是我國中小型制冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫制冷劑。R12的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度為－29.8℃，冷凝壓力一般為0.78～0.98MPa，凝固溫度為-155℃，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為288kcal/m3。

　　R12是一種無色、透明、沒有氣味，幾乎無毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的制冷劑。只有在空氣中容積濃度超過80％時才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達(dá)400℃以上時，則分解出對人體有害的氣體。

　?。?）CHClF2（代號：R22）

　　R22也是烷烴的鹵代物，學(xué)名二氟一氯甲烷，標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)溫度約為－41℃，凝固溫度約為－160℃，冷凝壓力同氨相似，單位容積標(biāo)準(zhǔn)制冷量約為454kcal/m3。

　　R22的許多性質(zhì)與R12相似，但化學(xué)穩(wěn)定性不如R12，毒性也比R12稍強(qiáng)。但是，R22的單位容積制冷量卻比R12大的多，接近于氨。當(dāng)要求－40～－70℃的低溫時，利用R22比R12適宜，故目前R22被廣泛應(yīng)用于－40～－60℃的雙級壓縮或空調(diào)制冷系統(tǒng)中。

　?。?）CH2FCF3(代號：R134a）

　　R134a學(xué)名四氟乙烷，R134a作為R12的替代制冷劑，它的許多特性與R12很相像。

　　R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別為A1，是很安全的制冷劑。

　　R134a的化學(xué)穩(wěn)定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以對制冷系統(tǒng)不利，即使有少量水分存在，在潤滑油等的作用下，將會產(chǎn)生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對金屬產(chǎn)生腐蝕作用，或產(chǎn)生“鍍銅”作用，所以R134a對系統(tǒng)的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發(fā)現(xiàn)有相互化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象，僅對鋅有輕微的作用。

　　R134a是目前國際公認(rèn)的替代CFC-12的主要制冷工質(zhì)之一，也可以用來配置其他混合制冷劑，如R404a和R407c等。

　?。?）R404A制冷劑

　　R404A是一種不含氯的非共沸混合制冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。主要用途：R404A主要用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于中低溫冷凍系統(tǒng)。

　?。?）R-410A制冷劑

　　R410A在常溫常壓下是一種不含氯的氟代烷非共沸混合制冷劑，貯存在鋼瓶內(nèi)是被壓縮的液化氣體。其ODP為0，因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環(huán)保制冷劑。

　　主要用途：R410A主要用于替代R22和R502，具有清潔、低毒、不燃、制冷效果好等特點，大量用于家用空調(diào)、小型商用空調(diào)、戶式中央空調(diào)等。

　　四、制冷劑的替換

　　目前，我國的制冷行業(yè)的CFC與HCFC替代工作，是大勢所趨，時間緊迫。從我國情況看，當(dāng)前應(yīng)首先抓好CFC-12、CFC-11、R502等含CFC物質(zhì)的轉(zhuǎn)軌工作，而HCFC類物質(zhì)替代物是近來發(fā)達(dá)國家的研究開發(fā)重點，發(fā)展迅速。

　　人們要正確認(rèn)識混合制冷劑的作用，并給予足夠重視。事實上，不但R22和R502的替代物主要都是混合物，即使CFC-12的替代物中，混合物也占了相當(dāng)份額。究其原因，混合物可以充分發(fā)揮"優(yōu)勢互補(bǔ)，取長補(bǔ)短"的作用，例如在發(fā)揮環(huán)保性能、熱工性能和使用性能好的易燃工質(zhì)（包括HC、HFC-32和HFC-152a）優(yōu)勢的同時，采用可抑制其易燃性的其他工質(zhì)構(gòu)成混合物，特別是有些混合物，具有低GWP、高效、安全、直接充灌、降低轉(zhuǎn)軌成本等優(yōu)點。

　　五、制冷劑的發(fā)展與趨勢

　　為發(fā)展制冷工業(yè)，人類發(fā)明了各種各樣的制冷劑。但是，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些制冷劑潛藏著對環(huán)境的危害作用。

　　從空調(diào)制冷行業(yè)來看，要求盡快實現(xiàn)HCFC-22的替代，因此，制冷劑替代物將會進(jìn)一步地得到研發(fā)和應(yīng)用。而**代制冷劑中的“天然制冷劑”重新燃起了人們的希望。在不同的目標(biāo)下，采用有優(yōu)良性能的“天然制冷劑”則是大勢所趨。