扒一扒制冷剂的历史和家族

制冷剂，是在制冷系统中循环的流体介质，是制冷系统的“血液”，也叫“制冷工质”、“冷媒”、“雪种”等。它在低温和低压下吸收热量，在较高的温度和压力下排出热量，通常还包含着流体物态的改变。理论上讲，凡是在一定条件下能发生相态变化并产生热量转换的物资都可以是制冷剂，但是从经济、安全、技术实现等角度考虑，真正作为制冷剂使用的并不多，尤其是蒸汽压缩式制冷装置中，由于工作原理、装置材料等，能作为制冷剂的物质就更少了。

让我们先了解一下制冷剂的历史：

1834年，乙醚是最早使用的制冷剂；

1866年，使用二氧化碳作为制冷剂；

1870年，用氨作为制冷剂；

1874年，采用二氧化硫作为制冷剂；

20世纪50年代，开始使用共沸制冷剂；

20世纪60年代，使用非共沸制冷剂；

20世纪80年代，开始了对氯氟烃（CFCs）和氢氯氟烃（HCFCs）的限制与替代的工作，逐步采用了氟利昂中的氢氟烃（HFCs）类物质。

1995年，碳氢化合物在汽车空调中开始使用。现在，欧美国家很多的冰箱、冰柜以及冷藏冷冻库中都采用了碳氢化合物，如丙烷（R290）。我国在1993年开始异丁烷冰箱的研发生产。

近几年，二氧化碳因其具有良好的热力性能和环保特性，又重新受到重视，在制冷装置中被采用为制冷剂。

制冷剂的种类很多，目前常用的制冷剂有氨、各种氟利昂、一些碳氢化合物和无机化合物等。国家标准中的制冷剂分类如下：

1、氟利昂类的制冷剂：

氟利昂类制冷剂是饱和碳氢化合物的卤素衍生物的总称。

氟利昂类制冷剂的化学性能稳定，可燃性低，惰性大，基本无毒，与明火接触时会分解出剧毒的光气。

氯氟碳化物(CFC)是饱和烃的氢原子完全被氯原子和氟原子取代后生成的化合物（本文来自蓝精灵商学院公众号），如R11、R12、R22等，常用于制冷剂、灭火剂和有机溶剂。由于氯氟碳化物(CFC)扩散到同温层中，会使臭氧层衰减，使地球上的生物受到紫外线的损害，根据1987年国际“蒙特利尔”议定书要求，对这类制冷剂逐步限制生产和禁用。

2、共沸溶液制冷剂：

这类制冷剂是由两种或两种以上的制冷剂按照一定的比例混合组成，其液相和气相在平衡状态下具有相同的组分(在恒定的压力下具有恒定的蒸发温度)。二元混合制冷剂，如R500由73.8%的R12和26.2%的R152混合而成、R503由40.1%R23和59.9%的R13混合而成。

3、非共沸制冷剂：

两种或两种以上的制冷剂的混合物，在平衡状态下其液相和气相具有不同的组分。低沸点组分在气相中的成分总是高于液相中的成分(在恒定的压力下蒸发温度随组分而变化)。

4、无机化合物：

有氨（R717）、水(R718)、二氧化碳(R744) 、空气等。氨的单位容积制冷量大、价格低廉，在陆用的大型冷库中、工业装置中应用广泛。水在蒸汽喷射制冷和溴化锂吸收式制冷中被采用作为制冷剂。

5、碳氢化合物：

用作制冷剂的碳氢化合物有乙烷（R170）、乙烯(R1150)、丙烷(R290)、丙烯(R1270)等，通常在石油化工部门的制冷装置中采用。丙烷、丙烯用于双级压缩制冷，或用于复叠式制冷系统的高温部分，乙烷、乙烯用于低温部分获得-80℃以下的低温。

按照国际统一规定，每种制冷剂都有一个“R”开头的代号，即用”R***“作为制冷剂的代号。“R”代表制冷剂，加上后面的数字和字母组成。让我们初步学习了解一下制冷剂的编号：

1、甲烷、乙烷、丙烷、环丁烷系的卤代烃及碳氢化合物的编号：

1) 自右向左第一位数字是化合物中氟（F）原子的数量；

2) 自右向左第二位数字是化合物中氢（H）原子的数量加一；

3) 自右向左第三位数字是化合物中碳（C）原子的数量减一；数字为零时不写。

4) 自右向左第四位数字是化合物中非饱和碳的个数；数字为零时不写。

比如丙烷，化学分子式是C₃H₈ ，根据上述规则，则编号为R290 。

乙烷系的同分异构体都具有相同的编号，不对称的异构体后边用添加a、b、c的方式区分，比如四氟乙烷，化学分子式为C₂H₂F₄，编号为R134a 。

2、混合物的编号：

由制冷剂编号和组成的质量分数来表示，按各组分的标准沸点由低到高的次序标识。如92%的R502和8%的R290的混合物，编号为R290/22/115（8/45/47）。

非共沸制冷剂的编号需要注明混合物比例，如非共沸制冷剂R400（90/10）是指由质量百分比为90%和10%的R12和R114混合组成。

共沸制冷剂是在500序列中按顺次规定识别编号，不需要注明混合物比例，如由48.8%的R22和51.2%的R115混合组成的制冷剂，编号为R502。

3、其他各种有机化合物，按600序号编号。

4、无机化合物，按700序号编号，是用化合物的分子量取整后加700。如氨的分子量为17.03，则编号为R717；水的分子量为18.02，则编号为R718；二氧化碳的分子量为44.01，则编号为R744。如果无机物的分子量相同时，用A、B、C等区别。

制冷剂的安全性分类：

制冷剂的安全性分类符号由一个大写字母和一个数字组成。如A1、B1、C1等。大写字母表示毒性，数字表示燃烧性。

1、毒性分类：制冷剂的毒性危害分类有A、B、C三类。

2、燃烧性分类：依据制冷剂的燃烧性危险程度，分为1、2、3三类。

这样，制冷剂有9种安全类型：

制冷剂的选择和使用时：

应注意不同制冷剂的配套所用的润滑油不同，膨胀阀的密封材料、参数设定、压力容器的选用等也要做出调整。比如相同温度下，R404比R22的饱和压力高、气体密度大，所以R404制冷装置中的阀的密封材料、压力容器的设计压力、安全阀和易熔塞的设定值、高低压开关设定值等和R22的系统不同（本文来自蓝精灵商学院公众号）。R404系统用酯类润滑油，R22系统用矿物润滑油。

制冷剂的充灌量，是指：

a. 封闭制冷系统正常工作所需的规定制冷剂量。

b. 封闭制冷系统中实际存在的制冷剂量。

如果制冷剂充注量过多或过少，或者是系统出现制冷剂的泄露，会导致制冷装置中的高低压开关动作不正常，膨胀阀异响，吸气压力或排气压力异常，压缩机运行异常等现象，所以，在制冷装置的安装调试、日常维护的保养中要重点关注制冷剂的情况。

（本文依据相关的国家标准和厂家资料整理）