空調系統未來使用制冷劑分析

王靜

摘 要：隨著國內替代制冷劑工藝技術的提高，中國替代制冷劑的質量和性能同樣可以達到世界先進水平。雖然今后，國內替代制冷劑占有成本低、規模大的優勢，但應加強國際競爭意識。

關鍵詞：空調系統；使用；制冷劑

一、制冷劑的概述

制冷劑是制冷機中的工作介質，故又稱制冷工質。制冷劑在制冷機中循環流動，在蒸發器內吸取被冷卻物體或空間的熱量而蒸發，在冷凝器內將熱量傳遞給周圍介質而被冷凝成液體，制冷系統借助于制冷劑狀態的變化，從而實現制冷的目的。制冷系統中循環流動的工作介質叫做制冷劑（又稱制冷工質），它在系統的各個部件間循環流動以實現能量的轉換和傳遞，達到制冷機向高溫熱源放熱；從低溫熱源吸熱，實現制冷的目的。目前具有適宜的壓力和溫度，并滿足一定條件的可作為制冷劑的物質有幾十種，常用的不過十幾種。在空調、冷藏系統中廣泛使用的制冷劑只有幾種。雖然制冷壓縮機有開啟式、半封閉式及全封閉式之分，但在實際運行中，幾乎所有制冷劑都要與制冷壓縮機中的冷凍機油接觸。因此，在為制冷系統選取配套用油的時候，必須要考慮兩者之間的相互影響。制冷系統常用的制冷劑種類很多，如氨、R12、R22、R134a、R410a、R407c等。如氟利昂類的制冷劑能溶于礦物油，因而在選取潤滑油粘度等級的時候，應當比使用不溶性制冷劑所選取的粘度牌號高出一個等級，以防止潤滑油被制冷劑稀釋后出現潤滑性能下降等不良后果；同時，還應考慮混入制冷劑中的少量潤滑油，會嚴重影響制冷效率；冷凍機油的絮凝點則是檢查混入制冷劑中的潤滑油是否析出蠟結晶而使制冷系統堵塞的質量指標，除此之外，還應當考慮選用的冷凍機油能否滿足制冷劑的蒸發溫度要求。一般來說，蒸發溫度低的制冷劑，應選用凝點低的冷凍機油，以免被制冷劑攜帶到制冷系統中的潤滑油凝結在節流閥和蒸發器上，影響制冷效率。

二、現階段綠色環保制冷劑的發展趨勢

為了保護臭氧層的需要，近10年來制冷空調行業已作出了積極的響應，采取了許多的措施和行動。目前正在使用的環保制冷劑有3大類：含氫氟烴HFC類；回歸第一代的天然工質（NH3、HC、CO2等）；HCFC和HFC混合制冷劑。目前國內外采用的CFC-12替代物（第一批要淘汰的制冷劑），大體上分為3類：HFC-134a；碳氫化合物R600a及二元三元混合物。CFC-12替代制冷劑的純合成工質為HFC-134a，現在已被認可和接受使用。但在蒸發溫度低于-23℃時，由于將產生高的壓縮比，冷量受到限制，其壓縮機的壽命及整個制冷系統都會受到影響。其次是冷凍機油、制冷空調系統的能效、系統工作時的安全可靠性還有待進一步的解決。CFC-12替代制冷劑中含有HFC的混合物，如HFC40la和THR01（清華一號）等，一般可直接充注，便于當前使用和今后轉軌。但從長遠觀點看，它們只是中近期過渡性替代物，2040年后將被禁用。目前國內外采用的HCFC-22（第二批要淘汰的制冷劑）比較成熟的替代物是HFC-407C和HFC-410A，很多學者和部門對其應用中的問題進行了全面的探討，也得到了廣泛的商業應用。其他還有HFC-134a、HFC32/HFCl34a、THR03。R502替代物（第一批要淘汰的制冷劑），除了經美國環保局SNAP計劃認可的替代物可分為含HCFC的過渡性替代物和長期性替代物，這些替代物均為混合物。

三、新型制冷劑的發展趨勢

根據可持續發展中經濟發展與保護資源、保護生態環境的協調一致的核心要求，未來新型制冷劑的發展方向有兩個：一是環保，使用綠色環保的制冷劑已經是大勢所趨；二是節能，隨著人們生活水平的提高制冷空調等設備越來越普及，同時其消耗的大量的能源也越來越引起人們的注意。為了適應環保和節能的需要，近十多年來，制冷行業已作了積極響應，國內外制冷劑科研工作者在不斷的探索和開發新型環保、綠色的制冷劑產品，并采取了許多措施和行動。空調制冷技術基于節約能源和保護環境的需要，還要朝向改善室內環境、保護大氣環境和能源有效利用方向發展。太陽能是一種清潔、可再生能源。方面太陽能驅動制冷可以節約電能，另一方面太陽能驅動的制冷劑系統一般采用非烴類的物質作為制冷劑，對臭氧層無破壞，也不會引起溫室效應。利用太陽能制冷與空氣調節已成為太陽能應用的一個主要方面，極具發展前景，并成為當今空調制冷業研究的熱點。同時可利用地熱熱能及各種余熱資源，作為空調系統的熱源已在我國多地推廣應用。

四、結束語

在經濟快速發展的同時，環境污染和生態破壞也越來越嚴重地影響到人類的生存，它們已經成為制約經濟發展和影響社會穩定的重要因素。臭氧層的破壞和全球氣候變化，是當前世界所面臨的主要環境問題。由于制冷空調熱泵行業中使用的氯氟烴（國際通稱CFC與HCFC，國內俗稱氟利昂）制冷劑對大氣臭氧層的消耗和產生的溫室效應，對環境有嚴重的破壞作用，這類制冷劑正被逐步淘汰。隨著節能減排口號的提出，尋求對環境破壞盡量小的綠色替代制冷劑工質，已經成為制冷技術發展的必然趨勢。

參考文獻：

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（作者單位：國內貿易工程設計研究院）