冷媒，俗稱雪種，是在冷凍空調系統中用以傳遞熱能，產生冷凍效果的工作流體。依工作方式分類可分為一次冷媒與二次冷媒。依物質屬性分類可分為自然冷媒與合成冷媒。
基本介紹
- 中文名：冷媒
- 外文名：Refrigerant
- 套用領域：空調、冰櫃
- 種類：氟利昂、烷烴、氨氣、二氧化碳
- 別名：雪種
理化性質,主要功能,工作壓力,物理特性,壓力要高,潛熱要大,溫度要高,壓力要低,溫度要低,容積要小,密度要高,化學特性,性質穩定,無腐蝕性,無污染性,發展史,早期,氯氟烴,開發時間,危害,
理化性質
冷媒(Refrigerant)，在空調系統中，通過蒸發與凝結，使熱轉移的一種物質。
冷媒是一種容易吸熱變成氣體，又容易放熱變成液體的物質。早期冷凍廠用氨氣當冷煤，氨在受壓時，放熱變成液體；當高壓液體減壓變成氣體時，便會吸熱。日常生活中常用的冷氣機，裡面用的冷媒是氟氯碳化物，但是以前使用的氟氯碳化物會破壞臭氧層，科學家已開發出不會破壞臭氧層的氟氯碳化物。理想冷媒無毒、不爆炸、對金屬及非金屬無腐蝕作用、不燃燒、泄漏時易於察覺、化學性安定、對潤滑油無破壞性、具有較高的蒸發潛熱、對環境無害。
主要功能
冷媒在冷凍空調系統中，用以傳遞熱能，產生冷凍效果。冷媒是在製冷過程中的一種中間物質，它先接受製冷劑的冷量而降溫，然後再去冷卻其他的被冷卻物質，我們稱該中間物質為冷媒。又可稱載冷劑。冷媒有氣體冷媒、液體和固體冷媒、氣體冷媒主要有空氣等；液體冷媒有水、鹽水等；冰和乾冰等用做固體冷媒。在空調工程中常用的冷媒有水和空氣。在日常生活中，我們使用的冰櫃、冷凍櫃，在商業中的冷庫等，在循環製冷過程中均靠空氣作為冷媒將製冷過程中的冷量傳遞給食物，使食物在冷凍室內（或冷庫冷藏間內）凍結而保存的。在空調系統中，通過制冷機組的運轉，進入蒸發器內的製冷劑蒸發而吸熱，當通入蒸發器內冷水即很快在蒸發器內進行熱量交換，熱量被製冷劑吸收而溫度下降成為冷凍水，然後冷凍水再通過空調設備中的表冷器與被處理的空氣進行熱交換，使空氣溫度降低。而在這一種製冷循環和熱量交換過程中，其冷量的這種遠距離的傳遞而達到空調系統中空氣降溫要求，必須有水和空氣為冷媒。當需低於0℃的水作為冷媒時，可採用鹽水等物質。
工作壓力
常用冷媒標準工況下的工作壓力：
註：R22即為氟利昂，因其對於地球臭氧具有損害性，目前世界大多數國家已禁用。
物理特性
壓力要高
蒸發溫度會隨套用溫度而變化，例如冰水機之蒸發溫度約為0~5℃，冷凍庫主機之蒸發溫度約為-20 ~ -30℃，家用空調機之蒸發溫度約為5~10℃。蒸發溫度愈低，蒸發壓力亦愈低，若冷媒之蒸發壓力低於大氣壓力時，則空氣易侵入系統，系統處理上較為困難，因此希望冷媒在低溫蒸發時，其蒸發壓力可高於大氣壓力。
潛熱要大
冷媒之蒸發潛熱大，表示使用較少的冷媒便可以吸收大量的熱量。
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。
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，可節省壓縮機之馬力。
溫度要低
冷媒之凝固點要低，否則冷媒在蒸發器內凍結而無法循環。
容積要小
氣態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。
密度要高
液態冷媒之密度愈高，則液管可用較小的配管。
化學特性
性質穩定
冷媒在冷凍循環系統中，冷媒只有物理變化，而無化學變化，不起分解作用。
烷烴性質很穩定，在烷烴的分子裡碳原子之間都以碳碳單鍵相結合成鏈關,同甲烷一樣碳原子剩餘的價鍵全部跟氫原子相結合.因為C-H鍵和C-C單鍵相對穩定，難以斷裂。除了氧化反應、取代反應、裂化反應這三種反應，烷烴幾乎不能進行其他反應。(在通常情況下，與強酸.強鹼.強氧化劑都不反應）
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。
無污染性
對自然環境無害，不破壞臭氧層，溫室效應低。
無毒性
不具爆炸性與燃燒性
發展史
早期
1805年埃文斯（O.Evans)原創作地提出了在封閉循環中使用揮發性流體的思路，用以將水冷凍成冰。他描述了這種系統，在真空下將乙醚蒸發，並將蒸汽泵到水冷式換熱器，冷凝後再次使用。1834年帕金斯第一次開發了蒸汽壓縮製冷循環，並且獲得了專利。在他所設計的蒸汽壓縮製冷設備中。
下表列出了早期使用過的冷媒：
年份 | 雪種 | 化學式 |
19世紀30年代 | 橡膠餾化物 | |
二乙醚（乙基醚） | CH3-CH2-O-CH2-CH3 | |
19世紀40年代 | 甲基乙醚(R-E170) | CH3-O-CH3 |
1850 | 水/硫酸 | H2O/H2SO4 |
1856 | 酒精 | CH3-CH2-OH |
1859 | 氨/水 | NH3/H2O |
1866 | 粗汽油 | |
二氧化碳（R744) | CO2 | |
19世紀60年代 | 氨（R717） | NH3 |
甲基胺（R630） | CH3(NH2) | |
乙基胺（R631) | CH3-CH2(NH2 | |
1870 | 甲基酸鹽(R611） | HCOOCH3 |
1875 | 二氧化硫R764) | SO2 |
1878 | 甲基氯化物，氯甲烷（R40) | CH3CI |
19世紀70年代 | 氯乙烷（R160) | CH3-CH2CI |
1891 | 硫酸與碳氫化合物 | H2SO4,C4H10,C5H12,(CH3）2CH-CH3 |
20世紀 | 溴乙烷（R160B1) | CH3-CH2Br |
1912 | 四氯化碳 | CCI4 |
水蒸氣(R718) | H2O | |
20世紀20年代 | 異丁烷（R600a) | （CH3)2CH-CH3 |
丙烷（R290) | CH3-CH2-CH3 | |
1922 | 二氯乙烷異構體（R1130） | CHCI=CHCI |
1923 | 汽油 | HCs |
1925 | 三氯乙烷（R1120) | CHCI=CCI2 |
1926 | 二氯甲烷（R30) | CH2CI2 |
早期的冷媒，幾乎都是可燃的或有毒的，或兩者兼而有之，而且有些還有很強的腐蝕和不穩定性，或有些壓力過高，經常發生事故。
氯氟烴
1930年梅傑雷和他的助手在亞特蘭大的美國化學會年會上終於選出氯氟烴12（CFC12,R12,CF2CI2)，並於1931年商業化，1932年氯氟烴11（CFC11,R11,CFCI3)也被商業化，隨後一系列CFCs和HCFCs陸續得到了開發，最終在美國杜邦公司得到了大量生產成為20世紀主要的冷媒。
開發時間
危害
1985年2月英國南極考察隊隊長發曼（J.Farman)首次報導，從1977年起就發現南極洲上空的臭氧總量在每年9月下旬開始迅速減少一半左右，形成“臭氧洞”持續到11月逐漸恢復，引起世界性的震驚。
消耗臭氧的化合物，除了用於雪種，還被用於氣溶膠推進劑、發泡劑、電子器件生產過程中的清洗劑。長壽命的含溴化合物，如哈龍（Haion)滅火劑，也對臭氧的消耗起很大作用。
氯原子和一氧化氮（NO）都能與臭氧反應， 正在世界大量生產和使用CFCs由於其化學穩定性好（如CFC12的大氣壽命為102年）不易在對流層分解，通過大氣環流進入臭氧層所在的平流層，在短波紫外線UV-C的 照射下，分解出CI 自由基，參與了對臭氧的消耗。
歸納起來，要使臭氧發生消耗，這種物質必須具備兩個特徵 ：含氯、溴或另一種相似的原子參與臭氧變氧的化學反應；在低層大氣中必須十分穩定（也就是具有足夠長的大氣壽命），使其能夠達到臭氧層。例如氫氯氟烴雪種HCF22和HCFC123,都有一個氯原子，能消耗臭氧，其大氣壽命分別為 12.1和14年，且氫原子相對活潑，能在低層大氣中發生分解，到達臭氧層的數量就不多。因此HCFC22和HCFC123破壞臭氧的能力比CFCs小得多。
