制冷剂又称制冷工质,在南方一些地区俗称雪种。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。近期,制冷剂行业骤然热了起来,HCFC-22(R22)3月和4月份的涨幅分别达到18%和12%左右,相关制冷剂上市公司的股价更在5月中旬出现涨停,生产R22等产品的企业开工实现满负荷。有制冷剂企业乐观地认为,在其带动下,部分制冷剂产品将再现2011年强劲复苏势头。而另一方面,HFC-134a等第三代制冷剂产品陷入了国内产能过剩、国外“双反”调查的双重压力之中,企业利润大幅度下滑。针对目前制冷剂的现状,产业应如何实现可持续发展?今天中国制冷网带大家一起走进制冷剂的世界。
  制冷剂分类及用途
  按成分有以下几种。
  1、单一制冷剂
  2、混合制冷剂。(注:单一制冷剂只含有一种化学物质,其热物理性能参数恒定不变,如,R134a、R152a等制冷剂都具有较高的能量效率。 混合制冷剂是由两种或两种以上制冷剂组成的混合物。)  
  详细分类如下:
  (1) 无机化合物。水、氨、二氧化碳等。
  (2) 饱和碳氢化合物的衍生物,俗称氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12, R22, R134a等。
  (3) 饱合碳氢化合物。如丙烷,异丁烷等
  (4) 不饱和碳氢化合物。如乙烯,丙烯等。
  (5) 共沸混合制冷剂。如R502等。
  (6) 非共沸混合制冷剂。如R407c,R410等。 
  通常按照制冷剂的标准蒸发温度,又分为高、中、低温三类。标准蒸发温度是指标准大气压力下的蒸发温度,也就是沸点。
  (1) 高温(低压):标准蒸发温度(tS)>0℃,冷凝压力(PC)≦0.2~0.3Mpa,常用的R123等。
  (2) 中温(中压):0℃> tS>-60℃,0.3Mpa< PC<2.0 Mpa,常用的有氨,R12, R22, R134a,丙烷等。
  (3) 低温(高压):tS≦-60℃,常用的有R13,乙烯, R744(CO2)等。
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  选用技巧
  制冷剂的选用是一个比较复杂的技术经济问题,需要考虑的因素很多,选择时应根据具体情况,进行全面的技术分析。 
  1.考虑环保的要求。 
  必须选用符合国家环保法规的制冷剂。 
  2.考虑制冷温度的要求。 
  根据制冷剂温度和冷却条件的不同,选用高温(低压)、中温(中压)、低温(高压)制冷剂。通常选择的制冷剂的标准蒸发温度要低于制冷温度10℃。选择制冷剂还应考虑制冷装置的冷却条件、使用环境等。运行中的冷凝压力不应超过压缩机安全使用条件的规定值。汽车空调只能用车外空气做冷却介质,对其产生影响的气温、风速、太阳辐射、热辐射等因素无不在频繁发生变化,其运行条件决定它只能选用高温(低压)制冷剂,过去选用R12,发文时大多选用R134a。 
  3.考虑制冷剂的性质。 
  根据制冷剂的热力性质、物理性质和化学性质,选用那些无毒、不爆炸、不燃烧的制冷剂;选用制冷剂应传热好、阻力小、与制冷系统用材料相容性好。 
  4.考虑压缩机的类型。 
  不同的制冷压缩机的工作原理有所不同。体积式压缩机是通过缩小制冷剂蒸气的体积提高其压力的,一般选用单位体积制冷量大的制冷剂,如R134a,R22等。 制冷剂的种类很多,随着科学技术的进步.新工质不断出现,以适宜于不同的制冷装置。
  制冷剂的替代 
  自1987年《蒙特利尔议定书》签订以来,各国纷纷展开了对CFCs和HCFCs物质的替代物的研究,在1997年签订《京都议定书》以前,CFCs和HCFCs类的制冷剂替代研究主要以保护臭氧为目的,主要研制HCFs类制冷剂。但《京都议定书》签订以后,人们转而同时注重臭氧保护和减小温室效应,要求制冷剂不但要OPD值较小,GWP值也要较小。 
  根据《蒙特利尔议定书》CFCs在发达国家已经被禁用,HCFCs因为对臭氧仍具有破坏作用也即将被淘汰。由于GWP较高,《京都议定书》将替代CFCs和HCFCs的HFCs物质列入限控物质清单中,要求发达国家控制HFCs的排放。所有这些都对制冷剂的替代研究提出了更高的要求。因此理想的替代制冷剂除应有较低的ODP值和GWP值外,还应具有良好的安全性、经济性、优良的热物性等优点,争取做到既环保又节能。 
  新型的替代制冷剂主要包括人工合成型和天然型两大类,有单一工质和混合工质两个方面,混合工质又可分为共沸混和物、近共沸混和物和非共沸混和物三种。 
  制冷剂的发展趋势 
  总得来说制冷剂的发展趋势应该满足生态环境可持续发展的要求,并且推动其进一步发展。根据可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致的核心要求,制冷剂的发展方向有两个: 
  一个是环保,使用绿色环保的制冷剂已经是大势所趋,绿色环保制冷剂可以是合成的,也可以是天然的,虽然合成的环保制冷剂也对臭氧不会造成破坏,但从地球生态的可持续发展来看天然制冷剂是z*理想的选择,因为天然制冷剂本来就是地球生态系统中存在的,无论是使用还是排放到环境中,取之于自然回之于自然,对环境的影响比合成制冷剂都小的多,相信随着技术的不断进步,天然制冷剂必将大有发展。
  一直以来制冷剂的替代研究工作也是沿着环保的方向发展的,并且已经对环境的可持续发展起到了很大的促进作用,2003年9月为纪念“国际臭氧层日”,联合国环境规划署和国际气象组织在巴黎发表了由37个国家250名专家联合作出的关于大气臭氧层状况的评估报告。报告指出,自从保护臭氧层的蒙特利尔协议得到183个国家签署之后,各国做了很多努力,大气臭氧层已出现了恢复的迹象,但在今后几十年中依然很脆弱。 
  1998年以来的研究表明,破坏同温层臭氧层的气体水平几乎已经达到顶点,但是破坏对流层内臭氧层的化学物质总量正在以缓慢的速度下降。其表现形式是:南极上空的臭氧层空洞近几十年来一直在扩大,但近年来速度已经放慢低于上世纪80年代水平;北极上空的臭氧层空洞正在缩小,表明臭氧层正在恢复。 
  第二个是节能,随着人们生活水平的提高制冷空调等设备越来越普及,同时其消耗的大量的能源也越来越引起人们的注意,中国电监会的一项调查显示,供需矛盾加剧造成今夏电力吃紧,其中空调制冷负荷快速增长是不可忽视因素。今夏我国华东、华中、华南地区持续高温,空调制冷负荷猛增。华东电网、南方电网、华中电网空调制冷负荷比重已超过30%,个别省电网甚至接近40%。而电能的产生又要消耗大量的化石燃料,如煤、石油等,不但造成大量的不可再生能源的消耗,而且燃烧产物如CO2等还可引起温室效应等环境问题。因此除了改进制冷技术外还可从制冷剂上下手,通过研制新型节能制冷剂降低制冷空调设备的能耗也是一个发展方向。 
  综上所述,制冷剂的发展是与环境保护和地球生态环境的可持续发展密切相关的,制冷剂的发展趋势体现了环境的可持续发展的要求。