【暖通知识分享】空调制冷剂全面解析

1、什么是制冷剂/制冷剂的类型及区别

　　问题一：什么是制冷剂？

　　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。

　　具体到空调产品，我们通常都说加氟利昂氟利昂，那么什么是氟利昂呢？氟里昂是饱和烃类（碳氢化合物）的卤族衍生物的总称，是本世纪三十年代随着化学工业的发展而出现的一类制冷剂，它的出现解决了制冷空调界对制冷剂的寻求。从氟里昂的定义可以看出，现在人们所说的非氟里昂的R134A、R410A及R407c等其实都是氟里昂。

　　问题二：制冷剂它是干什么用的？

　　要说明白这个问题就得说清楚空调器的整个工作原理，下面我们就来看看普通空调是如何工作的。

　　空调首先利用电能把气体先压缩成液体，然后在制冷端将液体蒸发（吸热过程），而蒸发的气体经引导回到压缩机再重新变成液体（放热过程），由此周而复始，给热量来个连续的乾坤大挪移，以达到制冷的目的。而在空调机内由液体变成气体，或者气体变成液体来进行热量搬运的是称为“冷媒”(氟利昂)的物质。

　　问题三：制冷剂有哪些类型，他们有什么区别？

　　我们用于制冷行业的氟族制冷剂有R11、R12、R22、R32、R113、R114、R115、R123、R125、R134A、R143A、R141b、R142b、R152、R404A（44%的R125和52%的R143A及4%的134A）、R407c（23%的R32和25%的R125及52%的R134A）、R410A（50%的R32和50%的R125）、R500（73.8%的R12和26.2%的R152）、R502（48.8%的R22和51.2%的R115）等。

　　氟里昂能够破坏臭氧层是因为制冷剂中有cl元素的存在，而且随着cl原子数量的增加，对臭氧层破坏能力增加，随着h元素含量的增加对臭氧层破坏能力降低；造成温室效应主要是因为制冷剂在缓慢氧化分解过程中，生成大量的温室气体，如co2等。根据氟里昂制冷剂的分子结构，大致可以分为以下3类：

　　1.氯氟烃类：

　　简称cfc，主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等，由于对臭氧层的破坏作用以及最大，被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。此类物质目前已禁止使用，在制造聚氨酯海绵的过程中，R11已由R141b作为过渡性替代品。

　　2.氢氯氟烃：

　　简称hcfc，主要包括R22、R123、R141b、R142b等，臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几，因此，目前hcfc类物质被视为cfc类物质的最重要的过渡性替代物质。在《蒙特利尔议定书》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年，发展中国家可以推迟10年。

　　3.氢氟烃类：

　　简称hfc，主要包括R134A，R125，R32，R407c，R410A、R152等，臭氧层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值很高。在《蒙特利尔议定书》没有规定其使用期限，在《联合国气候变化框架公约》京都议定书中定性为温室气体。

　　我们目前所使用的所有制冷剂全部都是氟里昂制品，非氟里昂制冷剂到目前为止还没有研发出来（R290即ch3ch2ch3，学名丙烷，还未完全进入实用阶段）。在新的制冷剂研发出来之前，我们所要解决的是空调机组选用那种制冷剂，对我们赖以生存的环境造成的破坏力相对小一些。我们应当明令禁止的应当是第1类产品，而不是第2类、第3类制冷剂。

　　2、怎么评判制冷剂的优劣？

　　问题四：怎么评判制冷剂的优劣？

　　目前，在空调制冷行业中，除了汽车空调行业外，其他领域的制冷设备如：家用冰箱、空调、食品冷冻冷藏柜、运输冷藏设备、速冻机、中央空调等基本上还是以过渡性冷媒R22为主要的产品。

　　从国内的主要冷水机组生产厂商生产的产品来看，活塞式、涡旋式冷水机组普遍采用R22制冷剂；螺杆式冷水机组采用R22和R134A制冷剂，但从2001年螺杆式冷水机组总体销售量上来看，采用R22制冷剂的销售量占有相当大的比重；离心式冷水机组采用R22、R123和R134A制冷剂，R123、R134A产品的市场销售情况占总量的40％左右。

　　评价一种制冷剂的好坏，我认为应当综合考虑下列因素：

　　1.臭氧层破坏潜能值（ozemedepletionpotentiAl）简称odp值；

　　2.全球变暖潜能值（globalwarmingpotential），简称gwp值；

　　3.理想循环状况下的制冷系数（coefficientofpeRfoRmAnce），简称cop值；也称制冷性能系数，是制冷系统（制冷机）的一项重要技术经济指标。制冷性能系数大，表示制冷系统（制冷机）能源利用效率高。这是与制冷剂种类及运行工作条件有关的一个系数，理论上的制冷性能系数可达2.5~5。

　　4.安全性；

　　5.经济性。

　　下面列举几种制冷剂的物理性质的对比：

不同制冷剂的比较
制冷剂	理想工况制冷系数 （cop）	臭氧消耗指数 （odp）	温室效应指数 （gwp）	安全性
R22	6.98	0.05	0.34	不可燃/轻微致癌
R123	7.44	0.02	0.02	不可燃/良性肿瘤
R134A	6.94	0	0.29	不可燃/良性肿瘤
R407C	6.94	0	0.36	不可燃
R410A	6.43	0	0.42	不可燃

　　从上表不难看出，虽然R134A、R407c及R410A对臭氧层破坏力为0，但其温室效应指数却是R123的十几倍；而从其寿命上看，R22及R134A比R123的寿命长十倍，寿命越长，大气中积存的R22、R134A越多，温室效应隐患越来越大，长时间的积累就形成“消化不良”的病态。

　　目前空调制冷行业普遍R22，其主要原因是R22在空调温区内具有优越的物理特性和制冷性能，而且性能稳定，技术成熟，价格低廉。hfc类物质由于对臭氧层无破坏作用，被认为是将来替代hcfc的首选物质。用来替代R22的主要物质有R134A、R407c及R410A，但是这些hfc类物质由于物理特性的限制，很多技术问题尚悬而未决，均不是R22最理想的替代物，特别是目前被广泛使用于家用变频空调的R410A，业内普遍认为其只是一个过渡型产品，从制冷效率看，R410A也未必比R22更优秀。

　　3、制冷剂的市场化现状与展望

　　去年11月，中国家用电器协会公布了首份“中国家电技术路线图”，在空调低碳环保方面，HCFC替代、碳氢技术实现产业化被清晰明确地描述出来。事实上，伴随着蒙特利尔多边基金项目在中国的实施，2011年下半年以来，格力、美的、海尔、志高、奥克斯等空调厂家陆续对R290等新制冷剂空调进行了试验及试生产，中国家用空调业的制冷剂替代大幕已经拉开。

　　数据显示，2011年1～10月，我国采用R22和R410A制冷剂的空调产量分别为5563.7万台/套和4119万台/套，同比分别减少6.7%和增长93.3%。产业在线分析师索晓芳对《中国电子报》记者表示，尽管R22退出市场已进入倒计时，企业也在积极进行制冷剂的替代工作，但R410A并非环保制冷剂的终结品。这是因为R410A虽然不会对臭氧层产生破坏，但温室效应仍然明显，因此属于过渡性的替代品。

　　此前，R410A制冷剂的专利权一直掌握在霍尼韦尔、杜邦、大金三家外资企业手中，我国空调厂商必须缴纳高昂的使用费，但2011年11月专利已经到期。一位业内人士向记者透露，随着专利权的到期，在寻找到理想的可替代制冷剂之前，R410A仍然是我国空调业今后一段时期内的主要选择。

　　尽管如此，以格力、美的为代表的空调厂商一直未停止对空调环保新冷媒的探索，2011年7月，格力建成了全球首条碳氢制冷剂R290冷媒空调生产线，而美的也一举推出R32、R290、R161三款新型环保冷媒空调，海尔、海信、奥克斯等厂家也相继针对R290冷媒空调进行了实验及试生产。

　　据了解，相较于R410A等人工工质，R290碳氢制冷剂可以从现有的液化气中直接获得，因此成本较低，并且具备不损害臭氧层、无温室效应等优点，是目前最具潜力的HCFC替代制冷剂。格力、美芝此前宣布，将分别携R290产品在3月份举办的2012中国家电博览会上公开展示。

　　奥维咨询表示由于过去我国空调厂商一直在R410A的使用上受到牵制，企业亟须研发出具有自主知识产权的新型环保制冷剂。而R290的研发不仅使我国制冷产业冲破了发达国家对新一代制冷剂的技术垄断，也促使我国空调业向环保、节能的目标迈进了重要一步。

　　尽管各厂商均在为R290的大规模商用摩拳擦掌，但作为一种易燃易爆的物质，其安全性备受关注。一位业内专家对记者表示了担忧，他认为，尽管R290在技术应用上已不存在问题，但目前关于其安全性的论证都是基于实验室的理想环境，如果国内主要空调厂商均使用R290，以目前国内空调产销量9000万台/套计算，一旦发生燃爆事故，将给行业造成不可预知的影响。尽管上述可能性极小，但如何在技术上杜绝安全隐患是企业下一步需要完成的任务。