机房空调制冷剂的发展与选择

机房空调制冷剂的发展与选择

摘要：机房空调制冷剂的种类和性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂种类和性质要求的了解是十分必要的。

一、制冷剂的发展历史

制冷的历史可以追溯到古代，当时用以储冰和其一些蒸发进程。乙醚是最早使用的制冷剂。1866年，威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。1870年，卡尔•林德

(CartLinde)用NH

3作制冷剂。1874年，拉乌尔•皮克特(RaulPictel)采用SO

2

作制冷剂。

从历史上看，制冷剂的发展经历了三个阶段：

第一阶段，从1830年至1930年，主要采用NH

3、HC、SO

2

、CO

2

、空气等作为制冷剂，有

的有毒，有的可燃，有的效率很低，主要出安全代表性的考虑。尽管使用了百年之久，当出现了CFC和HCFC制冷剂后，还是当机立断，实现了重大的第一次转轨。

第二阶段，从1930年到1990年，主要用CFC和HCFC制冷剂。使用了60年后，人们认识到这些制冷剂对环境有害，并且出于环保的需要开始寻找代替品。

第三阶段，从1990年至今，进入以HFC制冷剂为主的时期。我国已于2010年1月1日起全面禁用氟利昂类物质。

二、制冷剂的种类及符号

机房空调中使用的制冷剂又称制冷工质，俗称雪种。它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水

或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的种类和性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂种类

和性质要求的了解是不容忽视的。

制冷剂的分类如图1所示。

图1制冷剂的分类

制冷剂的种类具体命名与分类如下：

（1）无机化合物

命名方法：R7**（**为无机物的分子量）

例：氨NH3——R717，水H2O——R718，二氧化碳CO2——R744

（2）卤代烃（氟利昂）

分子式：CmHnFxClyBrz（满足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：区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度。

CFC——氯氟化碳，不含氢，公害物，严重破坏臭氧层（禁用）。如

CF2Cl2——R12———CFC12，CFCl3——R11———CFC11。

HCFC——氢氯氟化碳，含氢，低公害物质（属于过渡性物质）。如

CHF2Cl——R22———HCFC22，C2H2F4——R134a——HFC134a。

HFC——氢氟化碳，不含氯，无公害（可作为替代物，待研究开发）

（3）烃类（碳氢化合物）

烷烃类：甲烷CH4，乙烷C2H6，丙烷C3H8;

烯烃类：乙烯C2H4，丙稀C3H6。

①烷烃类命名方法:

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

②烯烃类命名方法：

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

（4）混合溶液（混合制冷剂）

混合溶液是由两种(或以上)制冷剂按一定比例相互溶解而成的混合物。

类型：

①共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度固定不变，气液相组分相同。

命名：R5**（**为发现的顺序：R500、R501、R502 (507)

②非共沸溶液：定压下蒸发或冷凝时，相变温度改变，造成气液相组分不同。

命名：R4**（**为发现的顺序：R400、R401、R402、 (411)

三.常用制冷剂的特性

目前使用的制冷剂已多达近百种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种：

（1）NH3（代号：R717）

氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～1.3MPa，即使当夏季冷却水温高达30℃时也不超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。

氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用。

氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。

（2）CF2Cl2（代号：R12）

R12为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。R12的标准蒸发温度为－29.8℃，冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，凝固温度为-155℃，单位容积标准制冷量约为288kcal/m3。

R12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80％时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以上时，则分解出对人体有害的气体。

（3）CHClF2（代号：R22）

R22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，标准蒸发温度约为－41℃，凝固温度约为－160℃，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/m3。

R22的许多性质与R12相似，但化学稳定性不如R12，毒性也比R12稍强。但是，R22的单位容积制冷量却比R12大的多，接近于氨。当要求－40～－70℃的低温时，利用R22比R12适宜，故目前R22被广泛应用于－40～－60℃的双级压缩或空调制冷系统中。