防爆空調網，機房空調制冷劑的發展歷史與分類選擇

　　機房空調制冷劑的種類和性質直接關系到制冷裝置的制冷效果、經濟性、安全性及運行管理，因而對制冷劑種類和性質要求的了解是十分必要的。

　　一、制冷劑的發展歷史

　　制冷的歷史可以追溯到古代，當時用以儲冰和其一些蒸發進程。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，制冷劑的發展經歷了三個階段：

　　**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，當出現了CFC和HCFC制冷劑后，還是當機立斷，實現了重大的**次轉軌。

　　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，人們認識到這些制冷劑對環境有害，并且出于環保的需要開始尋找代替品。

　　第三階段，從1990年至今，進入以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。

　　二、制冷劑的種類及符號

　　機房空調中使用的制冷劑又稱制冷工質，俗稱雪種。它是在制冷系統中不斷循環并通過其本身的狀態變化以實現制冷的工作物質。制冷劑在蒸發器內吸收被冷卻介質（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。它的種類和性質直接關系到制冷裝置的制冷效果、經濟性、安全性及運行管理，因而對制冷劑種類和性質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）無機化合物

　　命名方法：R7**（**為無機物的分子量）

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

　　（2）鹵代烴（氟利昂）

　　分子式：CmHnFxClyBrz（滿足2m+2=n+x+y+z）

　　①命名法一：R(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（屬于過渡性物質）。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）

　　（3）烴類（碳氫化合物）

　　烷烴類：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;

　　烯烴類：乙烯C2H4，丙稀C3H6。

　　①烷烴類命名方法:

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

　　②烯烴類命名方法：

　　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：定壓下蒸發或冷凝時，相變溫度固定不變，氣液相組分相同。

　　命名：R5**（**為發現的順序：R500、R501、R502……R507）

　　②非共沸溶液：定壓下蒸發或冷凝時，相變溫度改變，造成氣液相組分不同。

　　命名：R4**（**為發現的順序：R400、R401、R402、…R411）

　　三.常用制冷劑的特性

　　目前使用的制冷劑已多達近百種，并正在不斷發展增多。但用于食品工業和空調制冷的僅十多種。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℃，標準蒸發溫度為－33.3℃，在常溫下冷凝壓力一般為1.1～1.3MPa，即使當夏季冷卻水溫高達30℃時也不超過1.5MPa。氨的單位標準容積制冷量大約為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，故系統內不會發生“冰塞”現象。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。

　　氨作為制冷劑的優點是：易于獲得、價格低廉、壓力適中、單位制冷量大、放熱系數高、幾乎不溶解于油、流動阻力小，泄漏時易發現。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。

　　（2）CF2Cl2（代號：R12）

　　R12為烷烴的鹵代物，學名二氟二氯甲烷。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的標準蒸發溫度為－29.8℃，冷凝壓力一般為0.78～0.98MPa，凝固溫度為-155℃，單位容積標準制冷量約為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400℃以上時，則分解出對人體有害的氣體。

　　（3）CHClF2（代號：R22）

　　R22也是烷烴的鹵代物，學名二氟一氯甲烷，標準蒸發溫度約為－41℃，凝固溫度約為－160℃，冷凝壓力同氨相似，單位容積標準制冷量約為454kcal/m3。

　　R22的許多性質與R12相似，但化學穩定性不如R12，毒性也比R12稍強。但是，R22的單位容積制冷量卻比R12大的多，接近于氨。當要求－40～－70℃的低溫時，利用R22比R12適宜，故目前R22被廣泛應用于－40～－60℃的雙級壓縮或空調制冷系統中。

　　（4）CH2FCF3(代號：R134a）

　　R134a學名四氟乙烷，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的化學穩定性很好，然而由于它的溶水性比R22高，所以對制冷系統不利，即使有少量水分存在，在潤滑油等的作用下，將會產生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對金屬產生腐蝕作用，或產生“鍍銅”作用，所以R134a對系統的干燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發現有相互化學反應的現象，僅對鋅有輕微的作用。

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

　　（5）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。

　　（6）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、小型商用空調、戶式中央空調等。

　　四、制冷劑的替換

　　目前，我國的制冷行業的CFC與HCFC替代工作，是大勢所趨，時間緊迫。從我國情況看，當前應首先抓好CFC-12、CFC-11、R502等含CFC物質的轉軌工作，而HCFC類物質替代物是近來發達國家的研究開發重點，發展迅速。

　　人們要正確認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，混合物也占了相當份額。究其原因，混合物可以充分發揮"優勢互補，取長補短"的作用，例如在發揮環保性能、熱工性能和使用性能好的易燃工質（包括HC、HFC-32和HFC-152a）優勢的同時，采用可抑制其易燃性的其他工質構成混合物，特別是有些混合物，具有低GWP、高效、安全、直接充灌、降低轉軌成本等優點。

　　五、制冷劑的發展與趨勢

　　為發展制冷工業，人類發明了各種各樣的制冷劑。但是，目前已經發現一些制冷劑潛藏著對環境的危害作用。

　　從空調制冷行業來看，要求盡快實現HCFC-22的替代，因此，制冷劑替代物將會進一步地得到研發和應用。而**代制冷劑中的“天然制冷劑”重新燃起了人們的希望。在不同的目標下，采用有優良性能的“天然制冷劑”則是大勢所趨。