氨制冷系统与氟制冷系统的比较

氨制冷系统与氟制冷系统的比较

氨制冷系统与氟制冷系统的比较

摘要：蒸汽压缩式制冷系统按采用的工质不同,可分为氨制冷系统、氟制冷系统。由于采用的工质不同,制冷系统的特性、构造及应用范围亦不同。此文试图对氨制冷系统与氟制冷系统的异同进行分析比较,以利制冷系统的选择和决策。关键词：氨制冷系统；氟制冷系统；选择和决策

中图分类号：G353.11文献标识码：A文章编号：

1、制冷剂

氨和氟（针对R22）都是中温制冷剂，在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量相差不大，但为提高制冷量，制冷剂在节流以前一般均需要过冷，实验表明，当冷凝温度tk=30℃, 蒸发温度to=-15℃时，每过冷1℃制冷系数R22增加0.85%，而R717为0.46%.

氨对人体有毒，氨蒸气无色，具有强烈的刺激性臭味。一旦泄漏将污染空气、食品，并刺激人的眼睛、呼吸器官。氨液接触皮肤会引起“冻伤”。如果空气中氨的容积浓度达到0.5～0.6%时，人在其中停留半个小时即可中毒，浓度达到11～14%时即可点燃，当浓度达到16～25%会引起爆炸（系统中氨所分离的游离氢积累到一定的程度，遇空气引起强烈爆炸），江浙和福建等地曾多次发生氨压缩机或制冷系统爆炸事故，导致设备毁坏和人员伤亡的惨重损失。而且，我国已明确规定在人口稠密的场合，不能使用易燃、易爆的有毒制冷剂。

氨在润滑油中的溶解度很小，因此氨制冷剂管道及换热器的表面会积有油膜，影响传热效果。氨液的比重比润滑油小，在贮液器和蒸发器中，油会沉积在下部，需要定期放出。

因氨压力在0公斤时，蒸发压力为-33.4℃，为避免制冷系统在负压下工作，目前氨主要用于蒸发温度在-34.4℃以上的大型或中型制冷系统中。

因此，从安全、方便、卫生等方面考虑，特别是对空调、贮藏、

-34℃以下制冷系统氨机不理想。

氟里昂是一种常用的高、中、低温制冷剂。它无色，无味，不燃烧，不爆炸，化学性能稳定。基本无毒（我国国家标准GB7778-87综合考虑制冷剂的燃烧性、爆炸性、对人体的直接侵害三个方面的因素，对制冷剂进行安全分类，R22被列为第一安全类，而R717被列为第二安全类），又可适用于高温、中温、和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求，能制取的最低蒸发温度为-120℃

氟里昂能不同程度的溶解润滑油，不易在系统中形成油膜，对传热影响很小。同时，氟里昂制冷机组在设计时还考虑到了工质的替代问题,即在使用新工质时,无须对系统进行改动。

2、制冷系统

氨制冷压缩机本身的特点，蒸发温度低于-28℃时要采用双级压缩，且氨机需提供泵供液系统及复杂的回油机构，致使系统庞大、辅机多、管路复杂，阀门多，施工安装程序复杂，施工周期长。同时会带来故障隐患的增加（江浙和两广等地，氨系统曾发生多起蒸发管道和加氨管道、阀门破裂、脱开等引起跑氨事故，氨阀阀芯脱落，陷入阀体内卡死的事故更是频繁发生）。由于氨具有较大的毒性,机房向外开启的门不允许同向生产性厂房, 氨制冷系统的设备间不宜布置在

其它厂房的共同建筑之内。而且氨机运行时噪音大，振动较大，产生的动载荷大，对库体的影响不可忽略。因此必须单独设置机房。且氨系统中阀门均为开启式阀门，制冷剂的微量泄漏是无法避免的。

氟里昂的特性决定了氟系统管路较氨系统简单的多。氟里昂机组的配置已经非常完备，只需简单的接管即能投入运行。且氟机组体积小，占地少，不需单独设机房，大大节省了空间，机组噪音低，所有阀件为全封闭阀件，无工质泄漏等问题。

3、控制系统

氨系统无法完全实现自动控制。其开、停机及供液调节等工作必须由人工操作完成，需设专业人员对氨机进行24小时管理，且保护装置不完备。

氟系统可实现完全自动控制，无需专人看管。保护装置完备，机组配有电压保护、温度保护、电流保护、压力保护等完备的保护措施，

并可实现计算机控制，能量调节范围广。

4、制冷系统的选择和决策。

4.1一次性投资。一般情况下，大中型氨制冷系统较同规模的氟制冷系统投资少。这主要是因为氟制冷系统的制冷机组、设备、管路及阀件价格较高，且氟制冷系统自动化程度高，投资相对较高。

4.2运行成本。氨制冷系统的工质价格低廉，且制冷工质单位制冷量大，耗电较少，运行成本较低。氟制冷系统的工质价格较高，单位制冷量较小，耗电相对较多，运行成本较

4.3环保特性。氨制冷系统的制冷剂氨是自然工质，消耗臭氧系数ODP=0，地球变暖系数GWP=0对环境无污染。氟制冷系统的CFCs 工质，因破坏臭氧层的特性，已被淘汰。HCFCs工质，消耗臭氧系数ODP较小，地球变暖系数GWP较小，对环境有一定破坏作用，根据有关国际协定，发展中国家允许在2040年以前使用。

4.4节能特性。氨制冷系统制冷系数COP较大，节能效果较好。氟制冷系统制冷系数COP较小，节能效果较差。两种制冷系统均可采用以下节能措施，降低能耗，提高制冷系数：

⑴降低冷凝温度；

⑵防止蒸发温度过低，保持适宜的蒸发温度；

⑶节流阀前液体再冷却；

⑷主机、水泵与风机可采用变频技术，降低能耗；

⑸采用多级压缩循环；

⑹某些制冷工质（如F-134a）可采用回热循环；

⑺采用变流量控制；

⑻应用电子膨胀阀供液；

⑼应用PLC、PID技术，电子计算机技术和现代通信技术，实现自动化控制；

⑽采用效率较高的数码涡旋式、带经济器的螺杆式制冷压缩机，改进活塞式压缩机；

⑾采用效率较高的蒸发式冷凝器和板式蒸发器；

⑿制冷系统运行中，经常放空气、防油、除霜、清洗冷凝器和蒸发器的水垢；

⒀空调系统，可采用太阳能热泵、空气源热泵、水源热泵和地源热泵；并保持经济合理的室内温度；

⒁采用多联机组；

4.5安全性，氨在空气中达到16%~25%时，遇明火可爆炸。氨有毒，可引起窒息和冻伤。安全性较差。在人口密集的场所，不应使用大容量的氨制冷系统。F-22 无毒，与空气混合遇明火不爆炸，安全性较好。在人员密集的场所（发展中国家），应用F-22系统和F-134a 系统较安全。当然，有条件的话，应用CO2制冷系统更环保、更安全。

4.6供液和回气管路。氨系统一般采用下进上出方式连接蒸发器；氟系统一般采用上进下出方式连接蒸发器，以利回油。氨系统水平吸气管道应坡向循环桶或气液分离器；氟系统水平吸气管道应坡向压缩机。

4.7供液方式。氨系统和氟系统均可采用直接供液、液泵供液和重力供液方式，给蒸发器供液。

4.8应用范围。氨系统和氟系统均是中温制冷工质，均具有适中的压力与温度，既可用于冷冻冷藏、也可用于空调、工业制冷、啤酒业和制药业。氟系统用于直接蒸发式空调系统更安全。氨系统可采用间接冷却方式（通过载冷剂）用于空调。

4.9自动化控制程度。氟制冷系统自动化程度高，一般不用人工操作，可节约人工成本。氨制冷系统多为人工操作，自动化程度较低，但运行稳定性好。

4.10氨与油的溶解度较小，氨系统换热器表面易形成油膜，影响传热，因此，蒸发器、冷凝器、储液器、中冷器、油氨分离器应定期放油。氟系统中，氟与油相互溶解，换热器表面不会形成油膜，不会影响传热，但蒸发器中油太多会使蒸发温度升

5其他

5.1氟利昂制冷系统采用并联机组，单台压缩机功率较小，当冬天室外温度较低的时候，制冷机组可以自动进行多级能量调节，当负荷较大的时候，多台压缩机同时运转，而当冬季负荷较小的时候，可能就部分压缩机运转，节能效果非常明显：氨制冷压缩机虽然也可以进行能量调节（手动），但压缩机单机功率较大，节能效果并不明显。