什么是制冷劑？ 韋氏詞典把制冷劑定義成“在制冷循環(huán)中使用的或像冰用于直接冷卻的一種物質”。HVAC工業(yè)的業(yè)外人士可能會把制冷劑描述成空調器中使用的某種流體。HVAC工業(yè)的許多業(yè)內(nèi)人士將馬上想到CFC族物質（氯氟碳）。 以上這些定義都是對的，但制冷劑比那些物質更廣泛。水是制冷劑，在吸收式制冷機中使用。 二氧化碳(CO2)和氨(NH3)作為“天然”制冷劑而為人所知。易燃物質如丙烷和異丁烷也被作為制冷劑使用。對于鹵代烴物質如CFC，HCFC和HFC族物質，更是受到廣泛歡迎的制冷劑。ASHRAE標準34《制冷劑命名和安全分類》列出了100多種制冷劑，盡管其中許多并不在常規(guī)商業(yè)HVAC中使用。 制冷劑是化學物質。一些物質，被認為是制冷劑（如R-141b），實際上卻廣泛應用于諸如發(fā)泡劑場合，其實很少用于冷卻場合。
常用制冷劑的種類和編號 根據(jù)制冷劑的分子結構可將制冷劑分為無機化合物和有機化合物。 根據(jù)制冷劑的組成可分為單一制冷劑和混合制冷劑。 根據(jù)制冷劑的物理性質可將制冷劑分為高溫(低壓)、中溫(中壓)、低溫(高壓)制冷劑。 
按制冷劑標準沸點的不同區(qū)分： 類別 | ts（°C） | 環(huán)境溫度在30°C時的冷凝壓力（bar) | 制冷劑 | 高溫（低壓）制冷劑1 | >0 | 約<3 | R11,R113,R114,R21 | 中溫（中壓）制冷劑2 | -60-0 | 約在3-20 | R12,R22,R717,R142,R502 | 低溫（高壓）制冷劑3 | <-60 | 約>20 | R13,R14,R503,烷,烯 |
舉例： 1 離心式制冷機的空調系統(tǒng)； 2 普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式制冷系統(tǒng),-60°C以上； 3 覆疊式裝置的低溫級。 （1） 無機化合物 無機化合物用序號700表示，化合物的分子量（取整數(shù)部分）加上700就得出其制冷劑的編號。例如，氨的分子量為17，其編號為R717 。二氧化碳和水的編號分別為R744和R718。 （2） 鹵代烴-氟利昂 CmHnFpClqBrr，其原子數(shù)m、n、p、q、r之間的關系式為2m+2=n+p+q+r。 命名：R（m-1）（n+1）pBr，如：CF2Cl2為R12 ，C2H2F4為R134， CF3Br為R13B1。 環(huán)狀衍生物的編號的規(guī)則相同，只在字母R后加一個字母C，如C4F8為RC318。 同分異構體相同編號，而隨著同分異構變得愈來愈不對稱，附加小寫a、b、c等。如CH2FCH2F，編號為R152；它的同分異構體分子式為CHF2CH3，編號為R152a。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 近年來，常常根據(jù)制冷劑的化學組成表示制冷劑的種類。不含氫的鹵代烴稱為氯氟化碳，寫成CFC；含氫的鹵代烴稱為氫氯氟化碳，寫成HCFC；不含氯的鹵代烴稱為氫氟化碳，寫成HFC；碳氫化合物寫成HC；CFC、HCFC、HFC、HC等后接數(shù)字或字母的編制方法同國家標準GB7778-87規(guī)定一致。如，R12屬氯氟化碳化合物，表示成CFC-12；R22、R134a、R170分別表示成HCFC-22、HFC-134a、HC-170。 CFC，氯氟烴 性能穩(wěn)定，可進入平流層 只有受紫外線照射方分解出Cl離子 對臭氧層破壞作用較大 HCFC，氫氯氟烴 相對不穩(wěn)定，到達平流層前已經(jīng)分解 對臭氧層破壞作用較小 (4) 甲烷族氟利昂 
(5) 乙烷族氟利昂
常用性質
制 冷 劑 | 化學名稱 | 化學式 | 分子量 | 安全 分組 | 大氣壽 命(年) | ODP | GWP | 11 | 三氯一氟甲烷 | CCl3F | 137.4 | A1 | 50 | 1 | 3800 | 12 | 二氯二氟甲烷 | CCl2F2 | 120.9 | A1 | 102 | 1 | 8100 | 22 | 一氯二氟甲烷 | CHClF2 | 86.5 | A1 | 12.1 | .055 | 1500 | 32 | 二氟甲烷 | CH2F2 | 52 | A2 | 5.6 | 0 | 650 | 123 | 二氯三氟乙烷 | CHCl2CF3 | 153 | B1 | 1.4 | .02 | 90 | 125 | 五氟乙烷 | CHF2CF3 | 120 | A1 | 32.6 | 0 | 2800 | 134a | 1,1,1,2-四氟乙烷 | CF3CH2F | 102 | A1 | 14.6 | 0 | 1300 | 245fa | 1,1,2,2,3-五氟丙烷 | CHF2CH2CF 3 | 134.05 | B1 | 8.8 | 0 | 820 | 290 | 丙烷 | CH3CH2CH3 | 44 | A3 | <1 | 0 | ~0 | 404a | R-125/143a/134a (44/52/4) |
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| A1 |
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| 3260 | 407C | R-32/125/134a(23/25/52) |
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| A1 |
| 0 | 1530 | 410A | R-32/125 (50/50) |
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| A1 |
| 0 | 1730 | 500 | R-12/152a (73.8/26.2) |
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| A1 |
| .74 | 6010 | 507a | R-125/143a (50/50) |
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| A1 |
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| 600 | 丁烷 | CH3CH2CH2 CH3 | 58.1 | A3 | <1 | 0 | ~0 | 717 | 氨 | NH3 | 17 | B2 | N/A | 0 | 0 | 718 | 水 | H2O | 18 | A1 | N/A | 0 | <1 | 744 | 二氧化碳 | CO2 | 44 | A1 | N/A | 0 | 1 |
具體物理性質
制冷 劑 | 標準沸 點 (F) | 音速 (ft/s) @ 40° F | 臨界點 | 泡點 (° F)@ psi | 露點 (°F)@ psi | 溫度 滑差 ( F) | 粘度 Lbm/ft*h @ 40F 液體 | 比熱at Btu/ib. °R @ 40°F 液體 | 導熱系數(shù) Btu/h*ft* °F @40F液體 | 溫 度 (℃) | 壓力 (MPA) | 11 | 23.7 | 443 | 198 | 4.41 |
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| 1.304 | .2059 | .0548 | 12 | -21.55 | 448 | 233.55 | 599.89 |
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| .574 | .2253 | .0429 | 22 | -41.46 | 535 | 205.06 | 723.74 |
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| .503 | .2825 | .0537 | 32 | -60.97 | 688 | 172.59 | 838.61 |
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| .361 | .3106 | .0872 | 123 | 82.08 | 414 | 362.63 | 531.1 |
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| 1.292 | .2379 | .0476 | 125 | -54.64 | 409 | 150.83 | 526.34 |
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| .457 | .3044 | .0397 | 134a | -14.93 | 482 | 213.91 | 588.75 |
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| .620 | .2194 | .0521 | 245fa | 58.82 | 436.2 | 309.2 | 527.1 |
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| 1.296 | .3121 | .0506 | 290 | -43.75 | 723 | 206.06 | 616.07 |
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| .291 | .6077 | .0600 | 404a | -51.66b | 473 | 162.5 | 548.18 | 38.8 @ 100 | 39.8 @ 100 | 1.0 | .405 | .3349 | .0438 | 407C | -46.82b | 519 | 186.9 | 672.2 | 37.0 @ 90 | 47.8 @ 90 | 10.8 | .479 | .3403 | .0582 | 410A | -60.83b | 553 | 158.4 | 694.87 | 42.9 @ 140 | 43.2 @ 140 | 0.3 | .380 | .3652 | .0652 | 500 | -28.31 | 490 | 222.0 | 641.9 |
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| .557 | .2579 | .0480 | 507a | -52.79 | 457 | 159.34 | 538.79 |
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| .401 | .3331 | .0432 | 600 | 31.04 | 659 | 305.62 | 550.56 |
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| .469 | .5588 | .0665 | 717 | -27.99 | 1319 | 270.05 | 1643.71 |
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| .392 | 1.1094 | .3155 | 718 | 211.95 | 1352 | 705.1 | 3200.1 |
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| 3.738 | 1.0555 | .3293 | 744 | -109f | 687 | 87.76 | 1069.99 |
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| .222 | .6460 | .0607 |
什么是好的制冷劑 一提到性質，首先就會想到諸如毒性低、不可燃、效率高、價廉。這些性質當然重要，且還是好的廣告賣點。但選擇一種制冷劑用于制冷和空調，要考慮的性質遠不止上述這些。例如，“效率”就可能意味著許多東西，還可能引起誤解和混淆。 先了解下蒸氣制冷循環(huán) 除吸收式制冷機，大多數(shù)商用空調系統(tǒng)是基于蒸氣壓縮循環(huán)。循環(huán)過程從空氣中收集熱量（叫空調器），或從水中收集熱量（叫制冷機）。并向空氣排出熱量（風冷），或向水中排出熱量（水冷）。甚至可將循環(huán)過程作為一個加熱器，將熱量從冷流體（室外空氣）轉移到熱流體（室內(nèi)空氣），這就是熱泵。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca
以水冷式制冷機舉例，制冷機利用蒸氣壓縮循環(huán)使水溫下降，并將從冷凍水和壓縮機中收集的熱量排到另一個水回路，由冷卻塔冷卻排入大氣。圖1顯示了基本的制冷回路。回路由以下四個主要部件構成： 
圖 1-基本制冷回路
蒸發(fā)器 蒸發(fā)器是一個換熱器，通過換熱過程降低冷凍水的水溫，從而取走建筑物的熱量。吸收的熱量使制冷劑沸騰，從液體變成氣體。 壓縮機 壓縮機裝配體由一個主運動部件（一般是電機）和壓縮機構成。壓縮機的作用是升高制冷劑氣體的壓力和溫度。 冷凝器 和蒸發(fā)器一樣,冷凝器是一個換熱器。那么，它從制冷劑中取走熱量，使水溫升高，制冷劑從氣體冷凝成液體。然后冷卻水將熱量從冷卻塔排入大氣。 膨脹裝置 制冷劑冷凝成液體后，流過一個降壓裝置。降壓裝置可能像孔板一樣簡單，或如電子膨脹閥一樣復雜。 壓焓圖 壓焓（P-H）圖是觀察制冷循環(huán)的另一種方式。它的好處是用圖表顯示循環(huán)過程、制冷效果，以及所需消耗的功。 圖 2 是圖 1所示制冷回路的壓焓圖(P-H)表示，圖中示出了每個部件的過程。從點 1 到點 2 是 蒸發(fā)過程.制冷劑從液體變成氣體，壓力（和溫度）保持不變。在相變時吸收熱量（潛熱）。制冷效果就是點 2 和點 1 之間的焓差。從點 2 到 點 3 的曲線表示壓縮過程。壓縮功是點 3 和點 2 之間的 焓差乘以制冷劑流量。壓縮功增加了制冷劑中熱值. 曲線的垂直部分表示制冷劑壓力（和溫度）從 點 2 升高到點 3。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 下一個過程發(fā)生在冷凝器中。過程的第一段（制冷劑氣液分界線的外側）是過熱 氣體的降溫過程。 一旦制冷劑達到飽和狀態(tài)，制冷劑從氣體變成液體。和在蒸發(fā)器中一樣,線為水 平表明壓力（或溫度）不變。 最后一個過程是膨脹過程。從點 4 到點 1 的線是垂直的，表明制冷 劑流過熱力膨脹閥時壓力（或溫度）是下降的但焓不變。 
圖 2-制冷循環(huán), P-H 圖
圖 3 表示了冷凝器和蒸發(fā)器的換熱過程。圖中示出了標準的水溫工況。在冷凝器中, 制冷劑溫度為恒定的 37℃。制冷劑從氣體變成液體，放出冷凝潛熱。同時，從冷卻塔來的 30℃ 水進入冷凝 器，溫度升高到 35℃ 。 蒸發(fā)器中的過程相似。這樣，蒸發(fā)器中的制冷劑為恒定的 5℃。制冷劑從液體變成氣體，吸收蒸氣潛熱。冷凍水以 12℃ 進入蒸發(fā)器，下降到 7℃ 。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 蒸發(fā)器或冷凝器中的壓力是給定溫度所對應的飽和壓力。這可以從制冷劑壓力溫度表中查出。 對于 HFC-134a 而言，37℃ 時的冷凝壓力為 917KPA，5℃ 時的蒸發(fā)壓力為252KPA。 
圖 3-換熱器性能
卡諾循環(huán) 卡諾循環(huán)是一種完全可逆的理論循環(huán)。圖 5 表示卡諾循環(huán)。卡諾循環(huán)的效率公式是：COP = TR /(TO- TR) 式中TR是絕對蒸發(fā)溫度，TO是絕對冷凝溫度。請注意制冷劑不是公式的一部分。建立制冷劑模型并計算理論性能是可能的，但如果考慮到系統(tǒng)設計和部件效率等的工程實際情況，談制冷劑的效率就是將蘋果和蘋果進行比較，沒有任何價值。相對于不同的制冷系統(tǒng)設計，制冷劑的最佳效率是各不相同的。任何根據(jù)系統(tǒng)設計來分析哪種制冷劑的效率最高的做法，這都是沒有意義的。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 
換熱性質
制冷的主要目的是將熱量從不需要的地方轉移到需要的地方（或轉移到至少不會有問題的地方）。此過程換熱是關鍵。制冷劑可能因其強的換熱性能，而使得理論效率很高。好的換熱效果使得換熱器的傳熱溫差小，從而使壓縮機耗功減小，效率提高。 有許多因素影響換熱。有幾個因素如管路設計、材料和流量（雷諾數(shù)）和制冷系統(tǒng)自身有關。 制冷劑有三個關鍵性質影響系統(tǒng)的總體換熱能力。它們是粘度(μ)、比熱(cp)和導熱系數(shù)(λ)。這些 參數(shù)在換熱器設計時用于計算普朗特數(shù)(Pr=μ·cp/λ)。制冷劑的選擇目標是單位制冷劑能夠攜帶很多熱量（比熱大）且熱量傳遞容易（導熱系數(shù)高），也希望容易增加紊流（低粘度）而減小運送流體時的功耗。
理想的冷媒是什么？ 理想的冷媒物理特性 1.蒸發(fā)壓力要高 若冷媒之蒸發(fā)壓力低於大氣壓力時，則空氣易侵入系統(tǒng)，系統(tǒng)處理上較為困難，因此希望冷媒在低溫蒸發(fā)時，其蒸發(fā)壓力可高於大氣壓力。 2.蒸發(fā)潛熱要大 冷媒之蒸發(fā)潛熱大，表示使用較少的冷媒便可以吸收大量的熱量。 3.臨界溫度要高 臨界溫度高，表示冷媒凝結溫度高，則可以用常溫的空氣或水來冷卻冷媒而達到凝結液化的作用。 4.冷凝壓力要低 冷凝壓力低，表示用較低壓力即可將冷媒液化，壓縮機之壓縮比小，可節(jié)省壓縮機之馬力。 5.凝固溫度要低 冷媒之凝固點要低，否則冷媒在蒸發(fā)器內(nèi)凍結而無法循環(huán)。 6.氣態(tài)冷媒之比容積要小 氣態(tài)冷媒之比容積愈小愈好，則壓縮機之容積可縮小使成本降低，且吸氣管及排氣管可以用較小的冷媒配管。 7.液態(tài)冷媒之密度要高 液態(tài)冷媒之密度愈高，則液管可用較小的配管。 8.可溶於冷凍油，則系統(tǒng)不必裝油分離器。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 理想的冷媒化學特性 1.化學性質穩(wěn)定 蒸發(fā)溫度會隨應用溫度而變化，例如冰水機之蒸發(fā)溫度約為0~5℃，冷在冷凍循環(huán)系統(tǒng)中，冷媒只有物理變化，而無化學變化，不起分解作用。 2.無腐蝕性 對鋼及金屬無腐蝕性，氨對銅具有腐蝕性，因此氨冷凍系統(tǒng)不得使用銅管配管；絕緣性要好，否則會破壞壓縮機馬達之絕緣，因此氨不得使用於密閉式壓縮機，以免與銅線圈直接接觸。 3.無環(huán)境污染性 對自然環(huán)境無害，不破壞臭氧層，溫室效應低。 4.無毒性。 5.不具爆炸性與燃燒性。 請問有這樣的冷媒？ 現(xiàn)今常用冷媒的特性及主要用途
| 特征及物質例 | 主要用途 | CFC | CFC 含氯物質，對臭氧層造成破壞的可能性高。
CFC-11, 12, 113, 114, 115等 | 制冷劑：冰箱、商用低溫設備、汽車空調等。
發(fā)泡劑：清洗劑、氣溶膠用噴射劑 | HCFC | HCFC含氯物質，因其含有氫，所以對臭氧層形成破壞的可能性小。
HCFC-22, 123, 141b, 142b, 225等。 | 制冷劑：冰箱、商用低溫設備、住宅空調、小型空調等。
發(fā)泡劑：清洗劑、氣溶膠用噴射劑。 | HFC | 含氫不含氯的物質，對臭氧層沒有破壞作用。
HFC-32, 125, 134a, 143a, 152a，290等。 | 制冷劑：冰箱、商用低溫設備、汽車空調、住房空調、小型空調等。
發(fā)泡劑：清洗劑、氣溶膠用噴射劑。 |
那么一般制冷劑的選用原則是什么？ 1．制冷性能：我們期望制冷劑的冷凝壓力不太高，蒸發(fā)壓力在大氣壓以上或不要比大氣壓低的太多，壓力比較適中，排氣溫度不太高，單位容積制冷量大，循環(huán)的性能系數(shù)高。傳熱性好。 2. 實用性：制冷劑的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，在制冷循環(huán)過程中不分解，不變質。無毒，無害。來源廣，價格便宜。 3. 環(huán)境可接受性：應滿足保護大氣臭氧層和減少溫室效益的環(huán)境保護要求，制冷劑的臭氧破壞指數(shù)必須為0，溫室效益指數(shù)應盡可能小。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 1要求制冷劑臨界溫度高 
對于絕大多數(shù)物質，其臨界溫度與標準蒸發(fā)溫度存在以下關系：
這說明：標準沸點低的低溫制冷劑的臨界溫度也低；高溫制冷劑的臨界溫度也高。Ts/Tc≈0.6不可能找到一種制冷劑，它既有較高的臨界溫度又有很低的標準沸點。故對于每一種制冷劑，其工作溫度范圍是有限的。另外，蒸發(fā)制冷循環(huán)應遠離臨界點。若冷凝溫度tk超過制冷劑的臨界溫度Tc，則無法凝結；若Tk略低于Tc，則雖然蒸汽可以凝結，但節(jié)流損失大，循環(huán)的制冷系數(shù)大為降低。愛森曼(Eiseman)發(fā)現(xiàn)，當對比冷凝溫度Tk/Tc和對比蒸發(fā)溫度To/Tc相同時，各種制冷劑理論循環(huán)的制冷系數(shù)大體相等。 根據(jù)特魯頓(Trouton)定律，各種制冷劑在一個大氣壓力下汽化時，單位容積汽化潛熱rs/vs大體相等。單位容積汽化潛熱 近似反應單位容積制冷量qv。故相同蒸發(fā)溫度下，壓力高的制冷劑單位容積制冷量大；壓力低的制冷劑單位容積制冷量小。 2粘性和導熱性 制冷劑的這些性質對制冷機輔機（特別是熱交換設備）的設計有重要影響。粘性反映流體內(nèi)部分子之間發(fā)生相對運動時的摩擦阻力。粘性的大小與流體種類、溫度、壓力有關。衡量粘性的物理量是動力粘性系數(shù)u（N·s/m2）和運動粘性系數(shù)v（m2/s），兩者之間的關系是v=μ/р。式中р----- 流體密度，kg/m3。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 制冷劑的導熱性用導熱系數(shù)λ[W/m·K]表示。氣體的導熱系數(shù)一般很小，并隨溫度的升高而增大，在制冷技術常用的壓力范圍內(nèi)，氣體的導熱系數(shù)實際上隨壓力而變化。液體的導熱系數(shù)主要受溫度影響，受壓力影響很小。 制冷劑的化學、安全和環(huán)境性質指標 1.熱穩(wěn)定性 2.與水的溶解作用 3.和潤滑油的溶解性 4.對金屬和非金屬的作用 5.電絕緣性 6.毒性和可燃性 7.環(huán)境性能及指標 ：ODP /GWP/TEWI/LCCP 如：一些制冷劑使用的最高溫度 
什么是冰堵？
當R12液體中水分含量超過20-40mg/g時，由于節(jié)流閥節(jié)流后溫度下降，在R12中的溶解度減小，部分水析出并結冰，堵塞膨脹閥家用冰箱的毛細管只要結0.005克冰就足以冰堵。 R2，R134a等含水時均易產(chǎn)生冰堵。 
3與潤滑油的互溶性 壓縮式制冷機中，除了離心式制冷機外，制冷劑都要與壓縮機潤滑油相接觸。兩者的溶解性是個很重要的問題。這個問題對系統(tǒng)中機器設備的工作特性和系統(tǒng)的流程設計都有影響。 制冷劑與油的溶解性分為有限溶解和完全溶解兩種情況。完全溶解時，制冷劑與油的液體混合物成均勻溶液。有限溶解時，制冷劑與油的混合物出現(xiàn)明顯分層。一層為貧油層（富含制冷劑）；一層為富油層（富含油）。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 溶解度與溫度有關，所以上面所說的有限溶解與完全溶解可以相互轉化。圖2示出制冷劑的溶油性臨界曲線。圖中曲線包圍的區(qū)域為有限溶油區(qū)；曲線上方為完全溶油區(qū)。例如：R22與油的混合物，含油濃度20％，溫度為18℃，該狀態(tài)處于圖中A點，在臨界曲線之上，所以這時混合物是互溶的，不出現(xiàn)分層。但若溫度降到-5℃，如圖中B點所示。B狀態(tài)進入有限溶油區(qū)，故液體混合物將出現(xiàn)分層。過B點作水平線與臨界曲線有兩個交點 和 ，它們所對應的橫坐標植分別代表了貧油層中的油濃度和富油層中的油濃度。 
氨與油是典型的有限溶解。氨在油中的溶解度不超過1%(wt)。氨比油輕，混合物分層時，油在下部。所以可以很方便地從下部將油引出（回油或放油）。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 氟里昂制冷劑若溶油性差，則會帶來種種不利。因為氟里昂一般都比油重，發(fā)生分層時，下部為貧油層。這樣，對滿液式蒸發(fā)器而言，油浮在上面，造成機器回油困難；另外，上面的油層影響蒸發(fā)器下部制冷劑的蒸發(fā)。對于干式蒸發(fā)器而言，因為制冷劑是在管內(nèi)沿程蒸發(fā)的，靠制冷劑氣流裹挾油滴回油。回油情況好壞取決氣流速度和油粘性。制冷劑溶油越充分，才越容易將油帶回壓縮機。對壓縮機而言，運行時曲箱處于低壓高溫，制冷劑在油中的溶解度大；停機壓力平衡時，油池中制冷劑含量增多，出現(xiàn)分層，下部分貧油層，再開機時會造成油泵吸入管中的為貧油液體，壓縮機供油不充分，影響潤滑。 所以，氟里昂制冷機中要求采用與制冷劑互溶性好的潤滑油。制冷劑的溶油性被認為是決定系統(tǒng)特性和機器壽命的至關重要的問題。傳統(tǒng)氟里昂(R12,R22)的冷凍機油為烷基苯油。但這類油對不含氯的氟里昂制冷劑（HFC類）的溶解性很差。目前在更新制冷劑的工作中同時也必須相應地更新潤滑油。當前有關新冷凍油的研究表明：與HFC類制冷劑的互溶性以酯類潤滑油（Ester）最好；其次是聚烯醇類潤滑油（PAG）和氨基油。 空調對冷凍機油的要求
4對金屬和非金屬的作用 氨對鋼鐵無腐蝕作用，對銅、鋁或銅合金有輕微的腐蝕作用。但如果氨中含水，則對銅及銅合金（除磷青銅外）有強烈的腐蝕作用。鹵代烴類制冷劑對幾乎所有的金屬無腐蝕作用，只對鎂和含鎂超過2%的鋁合金有腐蝕。鹵代烴類制冷劑在含水情況下會水解成酸性物質，對金屬有腐蝕作用。所以，含水的制冷劑和潤滑油的混合物能夠溶解銅，當制冷劑在系統(tǒng)中與銅或銅合金接觸時，銅便會溶解在混合物中，然后沉積在溫度較高的鋼鐵部件上，形成一層銅膜，這就是所謂的鍍銅現(xiàn)象。鍍銅現(xiàn)象在壓縮機的曲軸的軸承表面，吸、排氣閥等光潔表面特別明顯，它會影響壓縮機的運動部件的配合間隙，以及吸排氣閥的密封，嚴重時使壓縮機無法正常工作。所以，氟里昂制冷機中要求采用與制冷劑互溶性好的潤滑油。制冷劑的溶油性被認為是決定系統(tǒng)特性和機器壽命的至關重要的問題。傳統(tǒng)氟里昂(R12,R22)的冷凍機油為烷基苯油。但這類油對不含氯的氟里昂制冷劑（HFC類）的溶解性很差。目前在更新制冷劑的工作中同時也必須相應地更新潤滑油。當前有關新冷凍油的研究表明：與HFC類制冷劑的互溶性以酯類潤滑油（Ester）最好；其次是聚烯醇類潤滑油（PAG）和氨基油。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 為什么”鍍銅“？ 主要產(chǎn)生在閥板、活塞銷、氣缸等部位導致表面缺陷，運動件部隙減小，密封不良。 R134a中的壓縮機鍍銅現(xiàn)象
5毒性與可燃性 1.毒性 ASHRAE 標準用毒性和可燃性表示制冷劑安全級別的兩個關鍵因素。ASHRAE 標準 34，所示的矩陣來表示該兩個性質的相對級別。
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| 低毒性 | 高毒性 |
| 高可燃性 | A3 | B3 | 低可燃性 | A2 | B2 | 不可燃性 | A1 | B1 | 級 A ：在體積濃度小于等于400ppm時，按一定的時間長度，確定時間加權平均的極限限制值 (TLV-TWA)或相當?shù)闹笜酥?，制冷劑沒有觀察到毒性。 級 B：在體積濃度小于 400ppm 時，按一定的時間長度，確定時間加權平均的極限限制值(TLV-TWA) 或相當?shù)闹笜酥?，制冷劑觀察到有毒跡象。級1：制冷劑的空氣中實驗時不會燃燒。 級 2：制冷劑在 1大氣壓/21℃ 時的最低可燃濃度(LFL)大于 0.00625lb/ft3，且燃燒熱(HOC)小于8174Btu/Lb。 級 3：制冷劑是易燃的。在 1大氣壓/21℃時的最低可燃濃度(LFL)小于 0.00625 lb/ft3 ，或燃燒熱 (HOC)大于等于 8174Btu/Lb。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca |
物質的毒性是相對而言的。幾乎任何東西在一定劑量時都是有毒的。與其說某東西對你有毒不如說是在某種濃度下對身體有害。接著討論物質在大氣環(huán)境中的易分解性（穩(wěn)定性的反義詞）。用毒性這個詞來說,越容易分解的物質毒性越大。不希望穩(wěn)定物質進入人體然后在體內(nèi)分解而引起傷害。在大氣中的穩(wěn)定性（僅是 一個環(huán)境問題）并不能說明什么問題。 2.可燃性 可燃性是評價制冷劑安全水平的另一個關鍵參數(shù)。它是ASHRAE 標準 34 對制冷劑安全性進行分類的第二個參數(shù)。和毒性一樣，可燃性并不像乍一看起來那么簡單。一般認為水(R-718)是不可燃 的，而丙烷 (R-290)是可燃的。但是，只要條件合適，許多物質都是可燃燒的。一種物質燃燒所需的條件也是可改變的。紙在常溫空氣中與明火接觸時會燃燒，當溫度為 233°C 時即使沒有明火，紙也會自燃。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 標準 34 將制冷劑分成三個可燃級別： z 級 1 說明制冷劑在 1 大氣壓/21℃ 的空氣不會有火焰蔓延。 z 級 2 意味著制冷劑在 1 大氣壓/21℃ 時最低可燃濃度大于0.00625 lb/ft3 且燃燒熱(HOC)小于 8174Btu/Lb 。 z 級 3 制冷劑是高可燃的.其在 1 大氣壓/21℃時最低可燃濃度小于 0.00625 lb/ft3 或 燃燒熱(HOC)大于等于8174 Btu/Lb5 。
別盡整些沒用的，討論些與我們空調相關的制冷劑，免被忽悠！ 為什么要使用混合工質？ 1.調節(jié)沸點 共沸工質：混合后沸點高于和低于各組分沸點。 非共沸工質：混合沸點在各組分之間。 2.調節(jié)熱力性能 高沸點組分中加入低沸點組分，qv提高；反之，COP提高。 R407C：R32/125/134a(配比：23.0/25.0/52.0)
| 非共沸 | 共沸 |
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| | 共沸制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)時有一定的蒸發(fā)溫度，且比單組分低 在一定的蒸發(fā)溫度下，單位容積制冷量比單一工質容積制冷量大 可使壓縮機排氣溫度降低 化學穩(wěn)定性比單工質好 全封閉壓縮機的電機繞組溫升小 一定情況下可增大COP 泄漏時組分不變 | 非共沸制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)或冷凝時溫度是變化的，能適應于變溫熱源增大制冷量（或COP） 降低循環(huán)壓比，使單級壓縮獲得更低的溫度 較少量的高沸點組分與較多量的低沸點組分混合，與低沸點工質相比，可提高COP，但制冷量會減小。反之可增加制冷量，而COP減小 泄漏時組分發(fā)生變化 |
什么是溫度滑差？ 溫度滑差是隨著非共沸制冷劑如 R-407C和 R-410A的使用而出現(xiàn)的一個新名詞。非共沸制冷劑由幾種制冷劑組份混和而成，其性質不象單組份制冷劑。溫度滑差定義為在蒸發(fā)器或冷凝器中制冷劑相變開始和結束時的溫度差值(單位為℃)，此差值中不包含過冷度或過熱度。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 例如 R-407C 由 R-32 (標準沸點-52℃)、R-125(標準沸點-49℃)和 R-134a(標準沸點-26℃) 組成，當 R-407C沸騰時（即蒸發(fā)過程），R-32最先沸騰，剩下液體各組份的比例會發(fā)生變化，使得平均沸點將會不同，此過程稱為分餾。分餾過程中平均沸點的變化值就是溫度滑差。 R-134a/32 混和物的非共沸特性
上圖表示 R-134a/32 混和物在 R-32 的含量從 0 到 100%變化時的非共沸特性。在圖上劃一條垂線，垂線分別與液體線和蒸氣線相交所得得溫度差值就是該濃度時的溫度滑差。 蒸發(fā)器中的溫度滑差 空調中蒸發(fā)器由兩種主要型式：干式（也叫直膨式）和滿液式。干式蒸發(fā)器的制冷劑走管內(nèi)，水（制冷機）或空氣（直膨盤管）走管外。滿液式蒸發(fā)器用于制冷機，水走管內(nèi)，制冷劑走殼程。
干式蒸發(fā)器
干式蒸發(fā)器比滿液式蒸發(fā)器更適應制冷劑的溫度滑差，但作為一個系統(tǒng)其效率比較低。上圖為干式蒸發(fā)器.制冷劑流過熱膨脹裝置（如熱力膨脹閥），霧化成細小的液滴進入蒸發(fā)器管內(nèi)。細小液滴的表面積很大，從管外的冷凍水或空氣中吸收熱量。有溫度滑差的非共沸制冷劑在管內(nèi)分餾，沸點低的組份先蒸發(fā)，接著是其他組份。干式蒸發(fā)器所具有大過熱度將確保所有制冷劑組份蒸發(fā)變成氣體，使得制冷劑各組份的比例保持不變。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca
滿液式蒸發(fā)器
上圖是滿液式蒸發(fā)器，所有換熱管浸泡殼程的制冷劑液體中。管內(nèi)冷凍水的熱量使制冷劑蒸發(fā)。 壓縮機吸氣口抽出殼體上部排出的制冷劑氣體。其過程很象火爐上水壺中的水被燒開。非共沸制冷劑在滿液式蒸發(fā)器中的問題是：低沸點組份將先蒸發(fā)并被壓縮機吸走，使得制冷劑各組份的質量比例無法維持。 溫度滑差討論： R-22 有兩種最可能的替代物：R-407C 和 R-410A.這兩種物質都是非共沸的，R-407C 的溫度滑差是4.4℃，而 R-410A 的溫度滑差只有0.55℃。R-407C 的大溫度滑差實際上意味著只能用于總 體效率較低的干式系統(tǒng)。R-410A可以用于滿液式系統(tǒng)，盡管需要重新設計所有部件包括壓縮機(R-410A 的壓力比 R22 高得多),但對于新系統(tǒng)而言卻是較好的選擇。 非共沸制冷劑的服務問題
由于非共沸制冷劑的分餾特性，機組發(fā)生泄漏時就會有一個問題：到底是哪種組份漏出去了？ 說各組份按設計質量比例泄漏顯然是憑想象。機組發(fā)生泄漏時，維修時的一個辦法是把制冷劑全部放掉再重新充注已知正確質量比例的新制冷劑，此方法因費用問題并不總是可行。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 如果泄漏量小，實驗表明直接添加新制冷劑對系統(tǒng)性能影響不大。根據(jù)一個實驗研究,一個 R-407C 制冷系統(tǒng)泄漏掉其充注量12.5%的制冷劑，然后直接添加質量比例正確的新制冷劑，同樣的 過程重復四次，最后，原始充注量的一半進行了更換。表 1 是測得的制冷劑原始濃度和經(jīng)反復排放 添加后的最終濃度。表 2 是經(jīng)反復排放添加后的系統(tǒng)性能損失結果；杜邦公司用理論推算也得到了相似的結果（性能下降9%）。 表 1 –不同位置的原始和最終比例 位置 | HFC-32/HFC-125/HFC-134a 質量百分比 % | 原始比例 | 4次反復添加后的最終比例 | 貯液器入口 | 23.2/25.5/51.3 | 20.1/22.6/57.3 | 貯液器出口 | 22.9/25.3/51.8 | 20.0/22.6/57.4 | 蒸發(fā)器入口 | 29.7/30.8/39.5 | 26.8/28.4/44.8 | 蒸發(fā)器出口 | 22.1/24.9/53.0 | 19.9/22.5/57.6 | 冷凝器入口 | 25.0/26.6/48.4 | 21.6/23.6/54.9 | 冷凝器出口 | 24.2/26.1/49.7 | 21.4/23.5/55.0 |
表 2–反復添加后的性能下降值 參數(shù) | 下降%（用R-407C濃度計算） | 下降%（用真實濃度計算） | 制冷量 | 2.7 | 11.0 | COP | 1.0 | 3.9 | 容積制冷量 | 3.0 | 8.0 |
充注非共沸制冷劑應更注意保證加入的是液體，要求使用只讓液體加入的特制罐子。罐中剩余的制冷劑不能再用。 制冷劑和制冷系統(tǒng) 制冷劑的許多性質都會對其使用性能產(chǎn)生影響。這些性質也會對其用于哪種制冷系統(tǒng)特別是哪種壓縮機產(chǎn)生影響。多數(shù)商用制冷系統(tǒng)是吸收式或蒸氣壓縮式。吸收式制冷機用水作為制冷劑，溴化鋰作為吸收劑，也可用其他物質如水和氨。以水為制冷劑的制冷機因其冷凍水溫度的限制（必須 高于0℃ ），只能用于商用空調工況。 1. 壓縮機 蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)利用壓縮機提升制冷劑焓值（壓力和溫度）。使用工況決定了要求的提升能力（常稱為壓比）(見圖3-換熱器性能)。風冷系統(tǒng)要求的壓比比水冷系統(tǒng)高，因為風冷系統(tǒng)的冷凝溫度更高。供冷溫度低的系統(tǒng)也要求比較大的壓比。制冷量(單位為冷噸)正比于制冷劑流量( 單位為 cfm/ton)。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 正位移壓縮機的壓比高流量小。其例子包括往復式、渦旋式和螺桿式壓縮機。離心式壓縮機壓比低流量大。
圖 常用制冷劑的容積制冷量 分子量小的制冷劑一般用于壓比高流量小的場合。換句話說，用于正位移壓縮機很好。例子包 括 R-22、R-410A 和R-134a。以 R-410A 為例，上圖顯示其分子量小。
下圖顯示 R-410A 易于獲 得高壓比的能力。兩個圖顯示出 R-410A 每冷噸制冷量只需要約 1.5 cfm/ton 的流量，非常適合用于正位移壓縮機。
分子量大的制冷劑要求大流量，提供的壓比比較小。示例包括R-11 和 R-123。上圖顯示這兩 種制冷劑特別適合于離心壓縮機。兩種制冷劑的每冷噸流量約為 17 cfm/ton 。 R-134a 常用同時用于正位移壓縮機和離心壓縮機。盡管它可用于任何種類的正位移壓縮機,但 還是多用于螺桿壓縮機，因為螺桿壓縮機的流量稍偏大。 R-134a 的每冷噸流量約為 3cfm/ton。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 2. 換熱器 蒸發(fā)器和冷凝器都是換熱器。制冷劑進出換熱器傳遞能量的能力將影響系統(tǒng)的總體性能。換 熱量正比于面積和溫差等。如果一種制冷劑的換熱性質差，要么必須增加面積（增加許多銅管成本），要么增大溫差。增大溫差意味著增大壓縮機壓比，導致壓縮機功耗增加。在商用空調中，制冷機的 溫差可以小到 0.5 到 1℃ ，故即使溫差少量增大，性能差別都會很大。 例如, R-123 的導熱系數(shù)為 0.0476 Btu/h·ft·°F，而 R-134a 的導熱系數(shù)是 0.0521 Btu/h·ft·°F。導熱的增強使系統(tǒng)設計師可以在減少換熱器銅管成本，或者是降低壓縮機壓比提高性能之間作出選擇。 3. 管路和壓力損失 所有制冷劑不管是蒸氣還是液體狀態(tài)，流過制冷回路時都會產(chǎn)生壓降。壓降可能是在部件之間的連接管道或是在一個部件內(nèi) (如壓縮機流道)。當壓力變化時，制冷劑的溫度也會改變，改變多少 依賴于制冷劑本身。溫度變化通常對系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響，考慮到在吸氣和排氣管路上的壓降。要保持蒸發(fā)器和冷凝器中的恰當壓力，壓降（溫度變化）將會增加壓縮機的壓比。而且，對于多數(shù)制冷劑來說，吸氣管路的壓降造成的溫度變化比排氣管路壓降造成的溫度變化更加顯著。
關于R32 R32的基本性能 二氟甲烷 分子式：CH2F2 物理性質：為無色、無味、輕微燃燒（A2級別）。冷媒R410A是無毒，不可燃（ A1級別） 不爆炸、無毒、可燃，但仍然是安全的制冷劑？ R32的熱力學性能與R410A相近。 R32與R410A性能對比 R32與R410A熱力性能非常接近，與R22相比CO2減排比例可達77.6%，（而R410A減排CO2為2.5%）符合國際減排要求。 根據(jù)摩爾質量大體上與填充量成正比，相對填充量70%左右。 安全特性方面，R32為無毒可燃A2。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 一般相同系統(tǒng)，更換冷媒匹配后，其工作壓力略高于R410A系統(tǒng)，排氣溫度較高； 如果壓縮機排量相同，采取R32的系統(tǒng)制冷量要提高12%左右，COP提高5%左右。 單從性能：采用R32的系統(tǒng)要優(yōu)于R410A的系統(tǒng)，需要注意的是排氣溫度比較高。 填充注意：由于R32是單工質制冷劑，填充以及追加冷媒與R22相同。 制冷劑 | R32 | R410A | 摩爾質量 | 52.02 | 72.58 | 標準沸點℃ | -51,7 | -51.4 | 臨界溫度℃ | 78.1 | 70.5 | 臨界壓力（Mpa) | 5.78 | 4.81 | 相對填充量 | 0.7 | 1 | ODP | 0 | 0 | GWP | 675 | 2100 | 安全等級 | A2 | A1 |
淘汰時限與替代方案 幾年來最初的議定書已經(jīng)修正過幾次，修正包括增加淘汰物質、改變淘汰時限等。 并且,議定 書的附件 1 (適用于發(fā)達國家)和附件 2 (適用于發(fā)展中國家)區(qū)分了不同的淘汰時限。下面兩個段 落是關于最初要求和幾年來所作更改的一個總結。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署 (UNEP)每年都要開會討論進 一步的更改，未來議定書仍然可能繼續(xù)更改。 協(xié)議附件 1：發(fā)達國家的淘汰時限 時間 詳情 1987 蒙特利爾議定書: 到 2000 年要求 CFC 減產(chǎn) 50%。其他化合物也要受控。 1990 倫敦修正案：到 2000 年要求 CFC 100%的停產(chǎn)。來暖通南社，微信公眾平臺：nhvaca 1992 哥本哈根修正案：CFC 提前到 1996 年完全停產(chǎn)。設定以 1996 年 HCFC 的消費量作為限量并在 隨后幾年不可逆轉地淘汰： . 2004 年-限量的 65% . 2010 年-限量的 35% . 2015 年-限量的 10% . 2020 年-限量的 0.5% 按照 HCFC 臭氧消耗潛值（ODP）的加權消費量加上以 1989 年為基準的 CFC 加權 ODP 消費量的3.1%來設定限量。 1995 HCFC 限量的 CFC 部分由 3.1%減少到 2.8%。 1997 蒙特利爾議定書修正案： HCFC 從 2020 年到 2030 年的消費量只能用于原有設備的維修。 1999 北京修正案:HCFC 的生產(chǎn)限量被用于處理針對發(fā)展中國家的貿(mào)易問題。 協(xié)議附件 2：發(fā)展中國家的淘汰時限 時間 詳情 1999 年 6 月 CFC 的消費量限制在 1995 年到 1997 年三年的平均水平，到 2010 年停止消費。 2016 年 在 2015 年凍結 HCFC 的消費量，到 2040 年停止消費。 中國的淘汰方案 中國于1991年6月成為蒙特利爾議定書的參加國。1993年，國務院批準了《中國逐步淘汰臭氧層物質的國家方案》，1998 年對國家方案進行了修訂。國家方案規(guī)定，到 2002 年完全淘汰 CFC-11 在工商制冷設備中的使用。CFC-12 的淘汰時間為 2006 年，從 2003年起停止生產(chǎn) CFC-11和CFC-12，在新離心機中的充注、維修用可延長到2010年。關于HCFC，中國將執(zhí)行蒙特利爾議定書附件2的淘汰時間表。
R22替代物對的相對性能
| R-290 | R-134a | R-404A | R-407C | R-410A | R507 | 制冷量 | 85% | 67% | 106% | 95% | 141% | 109% | 效率 | 99% | 100% | 93% | 98% | 100% | 94% | 吸氣壓力（絕壓） | 94% | 59% | 121% | 91% | 159% | 125% | 冷凝壓力（絕壓） | 90% | 68% | 120% | 115% | 157% | 122% | 溫度滑差 | 0 | 0 | 0.5℃ | 4.4℃ | 0.5℃ |
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