制冷劑的區(qū)別

1、制冷劑的區(qū)別、特性、應(yīng)用90年代中期，空調(diào)和制冷工業(yè)因蒙特利爾議定書要求淘汰CFC族物質(zhì)而發(fā)生了巨大改變。許多那時未聽說過的制冷劑(R-134a和R-123)進(jìn)入了老制冷劑如R-12和R-11的替代前沿。即將發(fā)生的另一個改變是HCFC族將被禁用 (R-22 到2010年將在美國被禁用)。人們也開始感覺到京都議定書生效后給HVAC行業(yè)帶來的新的挑戰(zhàn)。       盡管可獲得許多種制冷劑，但只有幾種被認(rèn)真考慮。本章將看一看這些可能的選擇。11.1.       水 (R-718)

2、        水用作吸收式制冷機(jī)中的制冷劑。它無毒、來源豐富、不可燃且ODP和 GWP為0。主要的缺點(diǎn)是吸收式制冷機(jī)的效率。現(xiàn)今的商用雙效直燃（天燃?xì)猓┪帐街评錂C(jī)的COP只有比1多一些。而離心機(jī)的COP為6.4以上。對于吸收機(jī)和電動離心機(jī)，考慮到氣候改變的影響最好是比較TEWI值。兩者的TEWI值將取決于發(fā)電效率。也有一種觀點(diǎn)，也許吸收機(jī)的一次能源效率比較好，但如果電價低而油氣價高時，客戶的運(yùn)行費(fèi)用在用吸收機(jī)時卻并不能節(jié)省，因此客戶無法從一次能源效率獲得好處。      

3、 在日本市場，吸收式制冷機(jī)是主流而離心機(jī)很少。但在北美，吸收式制冷機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用是電驅(qū)動離心機(jī)的約2倍，使得吸收式制冷機(jī)很難銷售。預(yù)測：吸收式制冷機(jī)將繼續(xù)在北美的一些特殊場合應(yīng)用（如混合機(jī)房）。如果能源費(fèi)率變化很大，吸收式制冷機(jī)就可能扮演一個更重要的角色。吸收式制冷機(jī)將越來越多地使用在余熱利用場合，并在電熱冷聯(lián)供中占有一席之地。11.2.       氨(R-717)        氨的性能優(yōu)良，ODP值為零且GWP值很小。但因為著氨的健康和易燃問題，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用，有

4、一些在商業(yè)上使用。預(yù)測：氨將繼續(xù)在工業(yè)和商業(yè)中有一些應(yīng)用。11.3.       二氧化碳(R-744)        二氧化碳無毒、不可燃，且ODP等于零，GWP較低。但是其低臨界點(diǎn)特性，使得它在典型的商用工況下的性能也很差。而且，工作壓力也相當(dāng)高（6MPA）。目前正在進(jìn)行超臨界工況使用的研究。另外，二氧化碳被成功地應(yīng)用于復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中。 預(yù)測：將來可能應(yīng)用于汽車空調(diào)和復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中。11.4.       丙

5、烷 (R-290) 和異丁烷 (R-600a)       丙烷和異丁烷毒性低、性能好、無ODP值且GWP值低。但它們易燃。北歐已經(jīng)將它們用于冰箱中?？煽诳蓸饭拘紝⒎艞塇FC而考慮使用可燃制冷劑。但在美國，更加關(guān)注可燃性引起的安全問題。       有一些研究評價了可燃制冷劑冷卻鹽水再將鹽水泵送到用冷點(diǎn)（類似于干式冷卻）的效率。研究報告顯示丙烷和異丁烷比傳統(tǒng)的R22干式系統(tǒng)效率要低些，但應(yīng)想到這是在冷卻鹽水。目前在世界上只有不到十處安裝了大型可燃制冷劑制冷設(shè)備。預(yù)測：可燃制冷劑最有

6、可能繼續(xù)用于家用和小型系統(tǒng)上。 11.5.       R-134a        R-134a是A1類 (低毒性不可燃) 制冷劑，ODP值為零但GWP為1300。它的換熱性能很好，是螺桿和離心壓縮機(jī)的一種好的備選制冷劑。它在汽車空調(diào)上已被廣泛接受。       R-134a在蒙特利爾議定書和京都議定書中都提及了。蒙特利爾議定書正在全面地排除ODP值大于0的常用制冷劑，議定書正在將ODP=0 如R-134a制冷劑推向

7、市場。但京都議定書卻將HFC族物質(zhì)列入了限排目標(biāo)氣體清單。       R-134a是一種最好的解決方案。它的ODP值為0，因此在蒙特利爾議定書中沒有規(guī)定其要淘汰。盡管HFC族是京都議定書的目標(biāo)氣體，但只有排放控制而沒有淘汰日期。雖然 CFC族和HCFC族物質(zhì)是臭氧消耗的主要貢獻(xiàn)者 (占人為臭氧消耗的28%), HFC族、CFC族和HCFC族對氣候改變的影響非常小 (占人為全球變暖的4%)。       所有新一代離心和螺桿制冷機(jī)都已經(jīng)圍繞R-134a 展開設(shè)計。預(yù)測：在可預(yù)

8、見的未來，R-134a將繼續(xù)是大型空調(diào)工業(yè)的主要制冷劑。11.6.       R-22的替代        R-22是A1類 (低毒性不可燃) 制冷劑。它是世界上最受歡迎的制冷劑。 R-22也是一種HCFC物質(zhì)而將被淘汰。在美國，R-22 已被限產(chǎn)并將在2010年完全淘汰，除了少量用于維修。R-22非常通用，它被用于超市冷凍、溜冰場、各種形式的壓縮制冷機(jī)、單元屋頂機(jī)組和大部分家用空調(diào)中 。       R-22沒有

9、直接的替代物。不同制冷劑將替代R-22的不同應(yīng)用需要。表8列出了R-22 的幾種替代物及它們的相對性能。圖28顯示了替代制冷劑在54 冷凝溫度下的COP值。 圖 28-R-22替代物的COP 表8-R-22替代物的相對性能       R-290     R-134a    R-404A   R-407C   R-410A   R507制冷量    85% 67% 1

10、06%      95% 141%      109%效率       99% 100%      93% 98% 100%      94% 吸氣壓力（絕壓）       94% 59% 121%      91% 159%&#

11、160;     125%冷凝壓力（絕壓）       90% 68% 120%      115%      157%      122%溫度滑差       0     0     0.5 

12、60;    4.4      0.5      0       離心機(jī)中使用的R-22已經(jīng)大部分轉(zhuǎn)移成R-134a?，F(xiàn)在螺桿機(jī)也正向R-134a轉(zhuǎn)移，所有新一代螺桿壓縮機(jī)都將用R-134a為工質(zhì)。R404A和R-507正用于替代冷凍裝置中的R-22。       剩下的所有小型壓縮機(jī)包括單元屋頂機(jī)組、小型風(fēng)冷和水冷制冷機(jī) (小于200冷噸)和整個

13、家用空調(diào) (數(shù)十億美圓產(chǎn)值)怎么辦呢？兩種主要候選制冷劑是R407C和R-410A。丙烷 (R-290)能被用于家用市場，但北美地區(qū)對可燃性問題的關(guān)注將使其受到限制。11.7.       R-407C        R-407C是一種由HFC-32、HFC-125和 HFC-134a組成的非共沸混合物。其性質(zhì)已被調(diào)配到很接近R-22但有4.4 的溫度滑差。 R-407C能方便地置換原有制冷系統(tǒng)的R22，雖然性能有些損失。很多時候只要將制冷系統(tǒng)的部件作一些細(xì)微的改變（如將冷凝

14、器面積加大些），就可增強(qiáng)性能。       較大的溫度滑差將R-407C限制在只能用于干式系統(tǒng)如屋頂機(jī)組和溫度滑差不成問題的場合。R-407C常被看作是，將原有系統(tǒng)升級為HFC系統(tǒng)的一種順便拿來的替代物。有限的幾種新產(chǎn)品是基于R-407C開發(fā)的。 預(yù)測：R-407C將是原有R-22 系統(tǒng)的一種隨便替代物，是新產(chǎn)品開發(fā)出來之前原有產(chǎn)品升級的一種過渡方案。11.8.       R-410A        R-410A是

15、一種由HFC-32和HFC-125組成的非共沸混合物，溫度滑差小 (小于0.5  )，且容積制冷量大 (1.5 cfm/ton)，工作壓力比R-22高（為3MPA）。它不能隨便置換原有R-22系統(tǒng)而必須進(jìn)行全新設(shè)計。       在小系統(tǒng)中替代R-22而設(shè)計新產(chǎn)品時R-410A引起了人們的廣泛興趣。壓縮機(jī)供應(yīng)商已開始提供R410A的小壓縮機(jī)(0.5 5冷噸)，這種壓縮機(jī)已開始用于家用市場（開利推出了稱為Pureon的R410A家用系統(tǒng)）。如果開發(fā)出大壓縮機(jī)的話， R-410A 將擴(kuò)展到商用產(chǎn)品。因為R-410A的工作壓力高，

16、所有二級部件（閥、視鏡、過濾干燥器等）都需要重新設(shè)計，這將減緩R-410A 進(jìn)入商用市場的步伐。       R-410A的一個問題是臨界點(diǎn)低。如風(fēng)冷設(shè)備用于高溫環(huán)境時，性能將下降很多。R-410A用于水冷機(jī)組一般不會受影響，因為其冷凝溫度低。預(yù)測：由于更多的二級部件可以買到，新得家用和小型商用產(chǎn)品將使用R-410A。關(guān)于低臨界點(diǎn)問題也將獲得技術(shù)突破。11.9.       R-123的替代        ASHRA

17、E標(biāo)準(zhǔn)34將R-123歸入B1 類制冷劑 (毒性較高不可燃)。它是CFC-11的 HCFC替代物，即將被淘汰。在美國， R-123 已經(jīng)被限產(chǎn)，并將在2020年產(chǎn)量減少到0.5%，在2020年到2030年之間只準(zhǔn)用于維修。 R-123特別適合于負(fù)壓離心式制冷機(jī)。       R-123沒有清楚的替代物。本來R-601 (N-戊烷)或 R-601a (異戊烷)可能用于代替，但這兩種物質(zhì)非常易燃，在離心機(jī)中的充注量很大而極可能發(fā)生爆炸，而且，運(yùn)行時的負(fù)壓將漏入空氣，極易在機(jī)組中聚集爆炸混和物，要替代R-123似乎不可能。兩種最接近的HFC

18、物質(zhì)是R245ca和 R-245fa (兩者互為同分異構(gòu)體-原子種數(shù)一樣但排列不同)。起先人們集中于R-245ca的研究，但后來發(fā)現(xiàn)它易燃。而R-245fa 是一種B1類 制冷劑(毒性較高不可燃)，其工作壓力比R-123要高些。R-123不需作為壓力容器設(shè)計（常壓容器），但R-245fa的冷凝器將是壓力容器 (見圖29)。R-245fa不能置換原有R-123制冷機(jī)，除非原制冷機(jī)符合壓力容器規(guī)范。圖 29 低壓制冷劑的蒸發(fā)壓力               對制冷劑制造商而言，用于負(fù)壓離心機(jī)的R-123是一個小市場。幸運(yùn)的是，R-12