四川永拓机电工程有限公司

作为暖通人，你了解制冷剂的知识吗

一、制冷剂的分类

按制冷剂的分子结构：分为无机化合物和有机化合物两大类

按制冷剂的组成：单一制冷剂和混合制冷剂

按制冷剂的物理特性：高温（低压）、中温（中压）、低温（高压）制冷剂

下表为按物理特性区分的主要制冷剂：

类别	制冷剂	标准蒸发温度℃	30℃时的冷凝压力kPa
高温制冷剂（低压制冷剂）	R11、R21、R123、R114等	＞0	≤300
中温制冷剂（中压制冷剂）	R717、R12、R22、R502、R134a等	-60～0	300～2000
低温制冷剂（高压制冷剂）	R13、R14、R23、R503、甲烷、乙烯等	≤-60	＞2000

二、制冷机的编号命名

按我国国家标准GB7778-1987规定了各种通用制冷剂的编号方法，等效采用美国ANSL/ASHRAE34标准。标准中规定用字母R和它后面的一组数字及字母作为制冷剂的简写编号。R字母作为制冷剂的代号，后面的数字或字母则根据制冷剂的种类及分子组成按一定的规则编写。

1、无机化合物：

无机化合物按序号700表示，化合物的相对分子质量加上700就得出其制冷剂的编号；

主要无机化合物见下表：

H2O	NH3	CO2	SO2
R718	R717	R744	R764

2、卤代烃：、

卤代烃是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴和衍生物的总称，目前用作制冷剂的的主要是甲烷、乙烷、

丙烷和环丁烷和衍生物。

卤代烃的分子式通常为CmHnFpClqBrr；

卤代烃制冷剂的编号原则：

R后的第1位数以碳原子数量减去1，如果碳原子数目为1，可以不写；第二位数表示氢原子数目n加上1；第三位数表示氟原子数目。

若化合物中含溴，则在后面增加字母B及溴原子数目，例如：CF3Br，编号为R13B1

环状衍生物的编号在R后加一个字母C，例如：八氟环丁烷C4F8，编号为RC318

乙烷系制冷剂的同分异构体具有相同的编号，但最对称的一种制冷剂的编号后面不带任何字母，而随着同分异构体变得愈来愈不对称时，就附加小写a、b、c等字母。

下表所列部分制冷剂的分子式及编号

制冷剂	分子式	制冷剂	分子式	制冷剂	分子式	制冷剂	分子式
R11	CCl3F	R13	CClF3	R22	CHClF2	R134	CHF2CHF2
R12	CCl2F2	R21	CHCl2F4	R123	CHCl2CF3	R134a	CH2FCF3

3、碳氢化合物

这类制冷剂主要有饱和碳氢化合物和非饱和碳氢化合物。

饱和碳氢化合物制冷剂中甲烷、乙烷、丙烷的编号方法与卤代烃相同；

丁烷的编号特殊，正丁烷编号R600，异丁烷编号R600a；

非饱和碳氢化合物编号在字母R后第一位数字定为1，接着的数字编号与卤代烃相同。

主要碳氢化合物分子式及编号

CH4	CH3CH3	CH3CH2CH3	CH3CH2CH2CH	CH(CH3)3	CH2=CH2	CH3CH=CH2
R50	R170	R290	R600	R600a	R1150	1270

4、混合制冷剂

此类制冷剂包括共沸制冷剂和非共沸制冷剂。己经商品化的共沸制冷剂，依应用先后在R500序号中顺次地规定；己经商品化的非共沸的制冷剂，依应用先后在R400序号中顺次地规定。

常见的混合制冷剂如下表：

编号	R500	R502	R503	R407C
分式式	CCL2F2/CH3CHF2	CHCLF3/CCLF2CF3	CHF3/CCLF3	CH2F2/ CHF2C3F/ CH2FCF3
成分	R12/152a	R22/115	R23/13	R32/125/134a
质量百分比	73.8/26.2	48.8/51.2	40.1/59.9	23/25/52

5、其它各种有机化合物，规定按600序号编写，其编号任选。

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三、选用制冷剂时的性质因素

1、制冷剂的热力性质

由于制冷剂总在两相区或接近饱和状态，在制冷设备的设计计算中，可查阅相关设计手册。

2、制冷剂的化学、安全和环境性质

1）制冷剂的热稳定性：在使用温度范围内不能分解；

2）制冷剂与水的溶解性：制冷剂中当含水量超过水的溶解度，会出现游离水；当低于0℃时，结冰后堵塞节流机构通道；水溶解制冷剂后发生水解现象，生成酸性物质，腐蚀金属材料，降低电气绝缘性能。

3）制冷剂与润滑油的溶解性：

制冷剂与润滑油不互溶时

优点：蒸发温度比较稳定，同时在制冷设备中制冷剂与润滑油分为两层，因此易于分离；

缺点：传热器的传热面上，会形成阻止传热的油膜；

制冷剂与润滑油互溶时

优点：在传热表面不会形成油膜，润滑油随制冷剂一起渗透到压缩机的各个部件形成良好的润滑；

缺点：溶解制冷剂的润滑油的粘度会降低，相同压力下的蒸发温度会升高等现象。

4）制冷剂对金属和非金属的作用，

卤代烃类制冷剂在含水时形成酸性物质，能够溶解铜，当沉积在高温的钢铁部件上，会发生镀铜现象，影响部间的配合间隙、密封。同时，卤代烃易溶解天然橡胶和树脂，所以选择绝缘材料时应选用耐卤代烃的物质，如氯丁烯、氯丁橡胶、尼龙、塑料等材料。

5）制冷剂的电绝缘性：要求制冷剂应具有良好的电绝缘性能，在有杂质、润滑油的存在会使制冷剂的电绝缘强度下降。

6）制冷剂的安全性

制冷剂的毒性问题国内尚未定出标准，一般引用按ASHARE34-92以毒性和可燃性定量的方法；

毒性可燃性	较低毒性	较高毒性
较高可燃性	A3	B3
较低可燃性	A2	B2
无火焰蔓延	A1	B1

7）环境性能指标，考虑制冷的ODP、GWP、大气寿命等因素。

3、制冷剂的替代

卤代烃以其优良的势力学、物理、化学、安全性质，被广泛应用于制冷、空调中作制冷剂，推动了制冷技术的发展。

CFCs 类制冷剂对大气的破坏作用：

此类物质进入大气层后，几乎全部升浮到臭氧层，在紫外线的作用下，CFCs放出Cl-自由基，参与对臭氧的消耗，使臭氧层减薄或出现臭氧空洞。臭氧层的破坏，增加了太阳对地球表面的紫外线的辐射强度。根据测算，若臭氧层每减少1%，紫外线的辐射量将增加2%。紫外线辐射量的增加，使人的免疫系统受到破坏，抵抗力下降，皮肤癌、白内障等病患增多。并使全球农作物、水产减产；导致森林或树木坏死，加速塑料制品老化；城市光化学烟雾发生的几率提高。

同时，CFCs的排放也会加剧地球的温室效应，CFC是加剧温室效应的主要气体，和CO2一样，稳定地吸收太阳热，使地球平均气温上升，海平面上升，土地沙漠化加剧，危害地球许多生物，破坏生态平衡。在目前估计的气温变暖因素中20-25%是CFC作用的结果。

为了保护臭氧层，国际社会于1985年和1987年分别制定了《维也纳公约》和《关于消耗臭氧物质的蒙特利尔议定书》，对受控物质的范围、限制和禁止使用的时间做了具体的规定。我国于1991年6月成了《蒙特利尔议定书》成员国，并于1993年制定了《中国逐步淘汰消耗臭氧物质的国家法案》，于2002年完全淘汰R11，2006年完全淘汰R12。

采用对大气臭氧层破坏能力小的HCFCs纯制冷剂或由其组成的混合制冷剂，例如用产品中R22、R123、R142b等制冷剂，由于其仍对臭氧层有破坏作用且加剧大气温室效应，它们只是过渡的替代物，最终还是会被禁止的。

最终的解决方案是采用ODP值为0，且GWP值也很小的物质作为制冷剂，例如R134a和R152a，以及近年来出现的混合制冷剂；

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四、主要制冷剂的热力、物理、环境参数表

制冷剂	适用机型	标准沸点 ℃	凝固温度 ℃	临界温度 ℃	临界压力 MPa	毒性	大气寿命	ODP	GWP
R11	离心	23.7	-111.1	198.0	4.41	A1	45	1.000	4600
R12	螺杆、离心	-29.8	-155.0	112.0	4.14	A1	100	0.820	10600
R22	螺杆、离心	-40.8	-160.0	96.2	4.99	A1	11.8	0.034	1900
R123	离心	27.8	-107.0	183.3	3.66	B1	1.4	0.012	120
R134a	螺杆、离心	-26.1	-101.1	101.1	4.06	A1	13.6	0.000	1600
R407c	螺杆	-43.8		87.3	4.63	A1/A1		0.000	1980
R500	离心	-33.6	-158.9	102.1	4.17	A1		0.605	7870
R502	离心	-45.3		80.7	4.02	A1		0.221	6200
R717	螺杆、离心	-33.3	-77.7	132.3	11.34	B2		0.000	＜1

性能指标

性能指标	单位制冷量 (KJ/Kg)	单位容积制冷量(KJ/m3)	单位理论功(KJ/Kg)	单位冷凝热(KJ/Kg)	制冷系数	卡诺循环的制冷系数	热力完善度
R22	157.46	3902.3	25.65	183.11	6.13	7.94	0.77
R134a	143.91	2480.4	21.91	165.83	6.57	7.94	0.827
R123	144.84	399.55	20.65	161.7	7.01	7.94	0.88

备注：空调工况下进行测量：冷凝温度40℃，蒸发温度5℃

五、制冷剂的主要淘汰历程

发达国家	发展中国家
HCFC 控制	CFC 控制
1996 冻结基准数量	2010年完全淘汰CFC
2004 降低35
2010 降低65％	HCFC 控制
2015 降低90％	2016 HCFC用量冻结在2015年水平
2020 只用在维修上	2040 完全淘汰HCFC

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