基本介紹
- 中文名：製冷劑
- 外文名：refrigerant
- 別稱：雪種，冷媒，氟利昂
- 作用：製冷
- 套用學科：熱力學
- 工作介質：部分鹵代烴等
工作原理,發展歷史,命名方法,性質要求,一般分類,說明,無機化合物,混合工質,常用製冷劑,氨,氟利昂-12,氟利昂-22,R-134a,R-404A製冷劑,R-410A製冷劑,共沸製冷劑,碳氫製冷劑,其它分類,主要用途,R-12,R-134a,R-22,R-123,R-124,R-141b,R-142b,R-402A,R-408A,R-409A,R290,選用原則,選用技巧,淘汰,危害,時間表,目標,空氣工作介質,前景預測,
工作原理
制冷機中完成熱力循環的工質。它在低溫下吸取被冷卻物體的熱量，然後在較高溫度下轉移給冷卻水或空氣。在蒸氣壓縮式制冷機中，使用在常溫或較低溫度下能液化的工質為製冷劑，如氟利昂（飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工質（由兩種氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳氫化合物（丙烷、乙烯等）、氨等；在氣體壓縮式制冷機中，使用氣體製冷劑，如空氣、氫氣、氦氣等，這些氣體在製冷循環中始終為氣態；在吸收式制冷機中，使用由吸收劑和製冷劑組成的二元溶液作為工質，如氨和水、溴化鋰（分子式：LiBr。白色立方晶繫結晶或粒狀粉末，極易溶於水）和水等；蒸汽噴射式制冷機用水作為製冷劑。製冷劑的主要技術指標有飽和蒸氣壓強、比熱、粘度、導熱係數、表面張力等。1960年以後，人們對非共沸混合工質的套用進行了大量的試驗研究，並已將其用於天然氣的液化和分離等方面。套用非共沸混合工質單級壓縮可得到很低的蒸發溫度，且可增加製冷量，減少功耗。 它的性質直接關係到製冷裝置的製冷效果、經濟性、安全性及運行管理，因而對製冷劑性質要求的了解是不容忽視的。
發展歷史
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使用二乙醚（乙基醚）作為製冷劑。
下表列出早期用過的製冷劑
年份 | 雪種 | 化學式 |
19世紀30年代 | 橡膠硫化物 | |
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 |
早期的製冷劑，幾乎多數是可燃的或有毒的，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。
十九世紀中葉出現了機械製冷。雅各布.帕金斯（Jacob Perkins）在1834年建造了首台實用機器。它用乙醚作製冷劑，是一種蒸氣壓縮系統。二氧化碳(CO2) 和氨(NH3)分別在1866年和1873年首次被用作製冷劑。其他化學製品包括化學氰（石油醚和石腦油）、二氧化硫(R-764)和甲醚，曾被作為蒸氣壓縮用製冷劑。其套用限於工業過程。多數食物仍用冬天收集或工業製備的冰塊來保存。
1926年， 托馬斯.米奇尼（Thomas Midgely）開發了首台CFC（氯氟碳）機器，使用R-12. CFC族（氯氟碳）不可燃、無毒（和二氧化硫相比時）並且能效高。該機器於1931年開始商業生產並很快進入家用。威利斯.開利（Willis Carrier）開發了第一台商用離心式制冷機，開創了製冷和空調的紀元。
1930年代出現了—氯氟烴CFCs與含氫氯氟烴HCFCs製冷劑。
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世紀主要的雪種。
20世紀30年代，一系列鹵代烴製冷劑相繼出現，杜邦公司將其命名為氟利昂（Freon）。這些物質性能優良、無毒、不燃，能適應不同的溫度區域，顯著地改善了制冷機的性能。幾種製冷劑在空調中變得很普遍，包括CFC-11.CFC-12. CFC-113.CFC-114和HCFC-22.20世紀50年代，開始使用共沸製冷劑。
下表列出第二階段製冷劑開發時間：
年份 | 製冷劑 |
1931 | R12 |
1932 | R11 |
1933 | R114 |
1934 | R113 |
1936 | R22 |
1945 | R13 |
1955 | R14 |
1961 | R502 |
60年代開始使用非共沸製冷劑。
空調工業從幼小成長為幾十億美元的產業，使用的都是以上幾種製冷劑。到1963年,這些製冷劑占到整個有機氟工業產量的98%。
到1970年代中期， 對臭氧層變薄的關注浮出水面，CFC族物質可能要承擔部分責任。這導致了1987年蒙特婁議定書的通過，議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發HFC族，來擔當製冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續使用並將逐漸淘汰。
在1990年代，全球變暖對地球生命構成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多，但因為空調和製冷耗能巨大（美國建築物耗能約占總能耗的1/3），且許多製冷劑本身就是溫室氣體，製冷劑又被列入了討論範圍。雖然ASHRAE標準34把許多物質分類為製冷劑，但只有少部分用於商業空調。
命名方法
製冷劑的代號最早是針對氟里昂而規定的，發文時世界上通用的是美國供暖製冷工程協會於1967年制定的標準(ASHRAE Standard 34-67)中的規定。這一標準的編號方法是將製冷劑的代號同它的種屬和化學構成聯繫起來，只要知道它的化學分子式，就可以寫出它的代號。代號是由字母“R”和其後邊的數字組成的。R代表製冷劑(製冷介質) “Refrigerant”,以前F代表氟里昂“Freon”，發文時都用國際公認的R命名製冷劑。
(1)無機化合物類製冷劑
如氨命名為：R717(分子式NH3)
“7”代表無機化合物類，17為其分子量的整數部分。
(2)氟里昂製冷劑
氟里昂是飽和碳氫化合物(烷族)的鹵族元素的衍生物的總稱。
飽和碳氫化合物的分子式是：CmH2m+2 ，當H2m+2 被氟、氯或溴等部分或全部取代後，所得的衍生物就是 CmHnFxClyBrz ，這就是氟里昂的分子通式，且n+x+y+z = 2m+2 。
對於甲烷系，因為m = 1，所以n+x+y+z = 4
對於乙烷系，因為m = 2，所以n+x+y+z = 6
氟里昂的代號是由R(m-1)(n+1)(x)B(z)組成的。如果z = 0 ，則B可以省略，例如：
二氟一氯甲烷，分子式為 CHF2Cl ,m-1=0, n+1=2, x=2, z=0 ，因而代號為 R22。
二氟二氯甲烷，分子式為 CF2Cl2 ,m-1=0, n+1=1, x=2, z=0 ，因而代號為 R12。
(3)飽和碳氫化合物
代號的編號規則與氟里昂相同。
如：甲烷為 R50
乙烷為 R170
丙烷為 R290
但丁烷不按上述規則書寫，而寫成為 R600。
另外，如果屬於同素異構物，在代號後邊加字母“a”或在個位數上加一個數字，如：異二氟乙烷為 R152a ，異丁烷為 R601等。
(4)環狀化合物
環狀有機化合物是在R後邊加上一個字母“C”，然後按氟里昂的編號規則書寫，
如：六氟二氯環丁烷寫作 RC316
八氟環丁烷寫作 RC318等。
(5)非飽和碳氫化合物及它們的鹵族元素衍生物
這一類製冷劑在R後邊先寫一個“1”，然後按氟里昂的編號規則書寫。
如：乙烯為 R1150
丙烯為 R1270
二氟二氯乙烯為 R1112a等。
(6)共沸製冷劑
由兩種或兩種以上互溶的單組分物質，在常溫下按一定的質量比或容積比混合而成的製冷劑。它的性質與單一製冷劑的性質一樣，在恆定的壓力下具有恆定的蒸發溫度，且氣相和液相的組份液相同。
共沸製冷劑在標準中規定在R後邊的第一個數字為 “5”，其後邊的兩位數字按實用的先後次序編號。
如:R500、R501、R502…… R507
(7)非共沸製冷劑
由兩種或兩種以上相互不形成共沸溶液的單一製冷劑混合而成的溶液，溶液被加熱時，在一定的蒸發壓力下，較易揮發的組份蒸發的比例大，難揮發的組份蒸發的比例小，因之，氣、液兩相的組成不相同，且製冷劑在蒸發過程中溫度是變化的，在冷凝過程中也有類似的特性。
在製冷劑編號標準中對非共沸製冷劑還未加以編號，只是留出R後邊的400號的編號順序，供增補編號使用。
如: R400、R401、R402、…R411
按蒙特婁議定命名：
區分氟利昂對大氣臭氧層的破壞程度。
CFC(氯氟化碳):不含氫，公害物，嚴重破壞臭氧層禁用
如:CF2Cl2 ——R12———CFC12
CFCl3 ——R11———CFC11
HCFC(氫氯氟化碳):含氫，低公害物質屬於過渡性物質
如:CHF2Cl——R22———HCFC22
HFC(氫氟化碳):不含氯，無公害作為替代物，待研究開發
如:C2H2F4——R134a——HFC134a
性質要求
（1）具有優良的熱力學特性，以便能在給定的溫度區域內運行時有較高的循環效率。具體要求為：臨界溫度高於冷凝溫度、與冷凝溫度對應的飽和壓力不要太高、標準沸點較低、流體比熱容小、絕熱指數低、單位容積制熱量較大等。
製冷劑
製冷劑（2）具有優良的熱物理性能具體要求為：較高的傳熱係數、較低的粘度及較小的密度。
（3）具有良好的化學穩定性 要求工質在高溫下具有良好的化學穩定性，保證在最高工作溫度下工質不發生分解。
（4）與潤滑油有良好互溶性
（5）安全性工質應無毒、無刺激性、無燃燒性及爆炸性。
（6）有良好的電氣絕緣性
（7）經濟性要求工質低廉，易於獲得。
有機化合物
（1）鹵代烷烴命名：
分子式：CmHnFxCly （n+ x+ y = 2m+2）
編號：R(m－1)(n+1)x(a,b…)
例：
二氟一氯甲烷(CHClF2)——R22
四氟乙烷(CF3 CH2F )——R134a
（2）烷烴類：
編號：與鹵代烴編號方法相同
例：乙烷 (C2H6)——R170
丙烷 (C3H8)——R290
正丁烷(C4H10)——R600、異丁烷——R600a
（3）烯烴類
編號：R1+鹵代烴編號方法
例：
乙烯 (C2H4)——R1150
丙烯 (C3H6)——R1270
（4）後綴
①根據碳原子上取代基的原子量之和的差別加綴字母碼，取代基原子量之和差別最小的不需要加字母綴，差別第二小的加“a”，接著加“b”，以此類推。
②化學組成
a —— -CCl2-， b—— -CClF-， c —— -CF2-， d —— -CHCl-，e —— -CHF-， f—— -CH2-
x—— -CCl- ，y—— -CF- ，z—— -CH-
一般分類
說明
製冷劑分類：無機化合物、有機化合物、混合工質
無機化合物
編號：R7XX（XX——無機化合物的分子量）
例：
氨——R717
二氧化碳——R744
水——R718
混合工質
共沸製冷劑：
由兩種或兩種以上的製冷劑按一定的比例混合而成，在氣化或液化過程中，蒸汽成分與溶液成分始終保持相同；在既定壓力下，發生相變時對應的溫度保持不變。
編號：R5XX
例：
R500——R152a/R12 (26.2/73.8)
R502——R22/R115 (48.8/51.2)
非共沸製冷劑：
由兩種或兩種以上的製冷劑按一定的比例混合而成。在定壓下氣化或液化過程中，蒸汽成分與溶液成分不斷變化，對應的溫度也不斷變化。
編號：R4XX
例：
R407c——R32/R125/R134a(23:25:52)
R410a——R125/R32(50:50)
常用製冷劑
發文時使用的製冷劑已達70～80種，並正在不斷發展增多。但用於食品工業和空調製冷的僅十多種。其中被廣泛採用的只有以下幾種：
氨
（代號：R717）
氨是目前使用最為廣泛的一種中壓中溫製冷劑。氨的凝固溫度為-77.7℃，標準蒸發溫度為－33.3℃，在常溫下冷凝壓力一般為1.1～1.3MPa，即使當夏季冷卻水溫高達30℃時也絕不可能超過1.5MPa。氨的單位標準容積製冷量大約為520kcal/m3。
氨有很好的吸水性，即使在低溫下水也不會從氨液中析出而凍結，故系統內不會發生“冰塞”現象。氨對鋼鐵不起腐蝕作用，但氨液中含有水分後，對銅及銅合金有腐蝕作用，且使蒸發溫度稍許提高。因此，氨製冷裝置中不能使用銅及銅合金材料，並規定氨中含水量不應超過0.2%。
氨的臨界溫度較高（tkr=132℃），汽化潛熱大，在大氣壓力下為1164KJ/Kg，標準工況下的單位容積製冷量也大，氨壓縮機尺寸可以較小。
純氨對潤滑油無不良影響，但有水分時，會降低冷凍油的潤滑作用。氨在潤滑油中不易溶解，故要在裝置中設定油分離器，減少潤滑油進入冷凝器和蒸發器，防止熱交換表面被油污染後傳熱性能降低。
純氨對鋼鐵無腐蝕作用，但當氨中含有水分時將腐蝕銅和銅合金（磷青銅除外），故在氨製冷系統中對管道及閥件均不採用銅和銅合金。
液氨透明無色，氨蒸氣無色，有強烈的刺激臭味。氨對人體有較大的毒性，當氨液飛濺到皮膚上時會引起凍傷。當空氣中氨蒸氣的容積達到0.5-0.6%時可引起爆炸。故機房內空氣中氨的濃度不得超過0.02mg/L。
氨在常溫下不易燃燒，加熱至350℃時，分解為氮和氫氣，氫氣與空氣中的氧氣混合後會發生爆炸。與空氣混合的體積分數在11%-14%時即可燃燒。在16%-25%時遇明火可能爆炸。在0.5%-0.6%時，人在其中停留半小時就會中毒。
氨極溶於水，0℃時每升水能溶解130升氨氣。一般規定液氨中含水量低於0.2%。
氨的比重和粘度小，放熱係數高，價格便宜，易於獲得。但是，氨有較強的毒性和可燃性。若以容積計，當空氣中氨的含量達到0.5%～0.6%時，人在其中停留半個小時即可中毒，達到11%～13%時即可點燃，達到16%時遇明火就會爆炸。因此，氨制冷機房必須注意通風排氣，並需經常排除系統中的空氣及其它不凝性氣體。
冰櫃
冰櫃總上所述，氨作為製冷劑的優點是：易於獲得、價格低廉、壓力適中、單位製冷量大、放熱係數高、幾乎不溶解於油、流動阻力小，泄漏時易發現。其缺點是：有刺激性臭味、有毒、可以燃燒和爆炸，對銅及銅合金有腐蝕作用。
氟利昂-12
（代號：R12）
R12為烷烴的鹵代物，學名二氟二氯甲烷，分子式為CF2Cl2。它是我國中小型製冷裝置中使用較為廣泛的中壓中溫製冷劑。R12的標準蒸發溫度為－29.8℃，冷凝壓力一般為0.78～0.98MPa，凝固溫度為-155℃，單位容積標準製冷量約為288kcal/m3。
R12是一種無色、透明、沒有氣味，幾乎無毒性、不燃燒、不爆炸，很安全的製冷劑。只有在空氣中容積濃度超過80%時才會使人窒息。但與明火接觸或溫度達400℃以上時，則分解出對人體有害的氣體。
R12能與任意比例的潤滑油互溶且能溶解各種有機物，但其吸水性極弱。因此，在小型氟利昂製冷裝置中不設分油器，而裝設乾燥器。同時規定R12中含水量不得大於0.0025%，系統中不能用一般天然橡膠作密封墊片，而應採用丁腈橡膠或氯乙醇等人造橡膠。否則，會造成密封墊片的膨脹引起製冷劑的泄漏。
氟利昂-22
（代號：R22）
R22也是烷烴的鹵代物，學名二氟一氯甲烷，分子式為CHClF2，標準蒸發溫度約為－41℃，凝固溫度約為－160℃，冷凝壓力同氨相似，單位容積標準製冷量約為454kcal/m3。
R22的許多性質與R12相似，但化學穩定性不如R12，毒性也比R12稍大。但是，R22的單位容積製冷量卻比R12大的多，接近於氨。當要求－40～－70℃的低溫時，利用R22比R12適宜，故發文時R22被廣泛套用於－40～－60℃的雙級壓縮或空調製冷系統中。
R-134a
(代號：R134a）
分子式 ： CH 2 FCF 3 （四氟乙烷） ，分子量：102.03
沸點 ：-26.26℃ ， 凝固點 ：-96.6°C ，臨界溫度 ：101.1 ℃ ，臨界壓力：4067kpa
飽和液體密度 ：25℃ ， 1.207g/cm 3 ，液體比熱 ：25℃ ， 1.51KJ/(Kg·℃)
溶解度( 水中， 25℃ ) ：0.15% ，臨界密度 ：0.512g/cm3
破壞臭氧潛能值（ ODP ） ：0 ， 全球變暖係數值（ GWP ） ：0.29
沸點下蒸發潛能 :215 kJ/kg
質量指標 ： 純度 ≥ 99.9 % ，水份PPm≤ 0.0010，酸度 PPm≤ 0.00001 ，蒸發殘留物PPm≤ 0.01
R134a作為R12的替代製冷劑，它的許多特性與R12很相像。
R134a的毒性非常低，在空氣中不可燃，安全類別為A1，是很安全的製冷劑。
R134a的化學穩定性很好，然而由於它的溶水性比R22高，所以對製冷系統不利，即使有少量水分存在，在潤滑油等的作用下，將會產生酸、二氧化碳或一氧化碳，將對金屬產生腐蝕作用，或產生“鍍銅”作用，所以R134a對系統的乾燥和清潔要求更高。R134a對鋼、鐵、銅、鋁等金屬未發現有相互化學反應的現象，僅對鋅有輕微的作用。
R134a 是發文時國際公認的替代 CFC-12 的主要製冷工質之一，常用於車用空調，商業和工業用製冷系統，以及作為發泡劑用於硬塑膠保溫材料生產，也可以用來配置其他混合致冷劑，如 R 404a 和 R 407c 等。
R-404A製冷劑
物化特性：R404A是一種不含氯的非共沸混合製冷劑，常溫常壓下為無色氣體，貯存在鋼瓶內是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R404A是不破壞大氣臭氧層的環保製冷劑。主要用途：R404A 主要用於替代 R22 和 R502 ，具有清潔、低毒、不燃、製冷效果好等特點，大量用於中低溫冷凍系統。
R-410A製冷劑
物化特性：常溫常壓下， R410A 是一種不含氯的氟代烷非共沸混合製冷劑，無色氣體，貯存在鋼瓶內是被壓縮的液化氣體。其 ODP 為 0 ，因此R410A是不破壞大氣臭氧層的環保製冷劑。
主要用途：大量用於家用空調、小型商用空調、戶式中央空調等。
共沸製冷劑
發文時尚不公開配方，用在復疊式制冷機中，在空氣冷凝的前提下，蒸發溫度可以達到-150度左右
碳氫製冷劑
主要是節能和環保這兩大優點；節能方面：用R433b的空調要比用R134,R22的空調節省能耗15%至35%左右。環保方面：碳氫製冷劑屬於天然工質，因此對大氣無污染、對臭氧層無破壞和溫室效應幾乎為零。
其它分類
1.按成分有以下幾種。
（1） 無機化合物。水、氨、二氧化碳等。
（2） 飽和碳氫化合物的衍生物，俗稱氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12, R22, R134a等。
（3） 飽合碳氫化合物。如丙烷，異丁烷等
（4） 不飽和碳氫化合物。如乙烯，丙烯等。
（5） 共沸混合製冷劑。如R502等。
（6） 非共沸混合製冷劑。如R407c，R410等。
通常按照製冷劑的標準蒸發溫度，又分為高、中、低溫三類。標準蒸發溫度是指標準大氣壓力下的蒸發溫度，也就是沸點。
（1） 高溫（低壓）：標準蒸發溫度（tS）>0℃,冷凝壓力(PC)≦0.2～0.3Mpa,常用的R123等。
（2） 中溫（中壓）：0℃> tS>-60℃，0.3Mpa< PC<2.0 Mpa,常用的有氨，R12, R22, R134a,丙烷等。
（3） 低溫（高壓）：tS≦-60℃，常用的有R13，乙烯, R744(CO2)等。
2.編號，命各標示方法;
按照國際統一規定用字母“R”代表製冷劑，加上後面的數字和字母組成在GB7778-1987中做了明確規定。簡述如下：
（1） 無機化合物。
規定為R700加上無機化合物的相對分子質量的整數部分組成
NH3(氨) H2O（水） CO2（二氧化碳）
分子量 17 18 44
編號 R717 R718 R744
(2)氟利昂和烷氫類：
烷氫類化合物的分子通式：CmH2m+2
氟利昂是飽合碳氫化合物(烷族)的鹵族元素衍生物的總稱，分子通式為R（m-1）(n+1)(X),若有Br（溴）原子，再加字母B和原子數，若（m-1）=0，則“0”略去不寫。
下面列舉幾種編號
名稱 分子式 m,n,x,z值 編號
一氯二氟甲烷 CHF2Cl m=1,n=1,x=2,z=0 R22
二氯三氟乙烷 C2HF3 Cl2 m=2,n=1,x=3,z=0 R123
三氟一溴甲烷 CF3Br m=1,n=0,x=3,z=1 R13B1
丙烷 C3H8 m=3,n=8,x=0,z=0 R290
(3)混合製冷劑。
混合製冷劑以獲取命名的順序編號的
共沸混合製冷劑編號為R5，從R500開始R501,R502等。
非共沸混合製冷劑編號為R4，從R401，R404，R410等。
同素異構體加注小寫數字母，如CHF2-CHF2 R134,CF3-CH2F R134a
3. 常用製冷劑性質
（1） 氨：標準蒸發溫度為-33.4℃，凝固溫度為-77.7℃，壓力適中，單位容積製冷量大，流動阻力小，熱導率大。價格低廉對大氣臭氧層無破壞作用，故被廣泛套用在蒸發溫度-65℃以上的大中型制冷機中。
缺點是毒性較大，可燃，可爆，有強烈刺激性臭味，等熵指數較大，對鋅銅有腐蝕作用。
（2） 氟利昂：重點分析熱水器發文時常用的
1）R22：對大氣臭氧層有輕微破壞作用，並產生溫室效應，被列為第二批限用禁用的製冷劑。我國將在2040年1月1日起禁止生產和使用。
R22是套用最廣泛的中溫製冷劑，沸點-40.8℃，凝固點-160℃，無色，氣味弱，不燃燒，不爆炸，屬安全製冷劑。它與潤滑油部分互溶，需採取回油措施。
2）R142b.沸點較高-9.25℃.凝固點-130.8℃最大特點是在很高的冷凝溫度下，冷凝壓力並不高。如80℃時只有1.35 Mpa，因此它適合在熱泵裝置和高環境溫度下使用。
對大氣臭氧層有微弱的破壞作用，也將在2040年禁用。
3）R134a。沸點-26.5℃，凝固點-101℃，無色，無味，不燃，不爆，
但與礦物性潤滑油不相溶，必須採用聚脂類合成油（如聚烯烴乙二醇），與丁腈橡膠不相溶，故密封件須改為聚丁腈橡膠，吸水性較強，易與水反映生成酸，腐蝕管絡及壓縮機，對系統乾燥度要求更高，系統中的乾燥劑要換成XH-7或XH-9分子篩。壓縮機電機線圈絕緣材料必須加強絕緣等級，是一種不太成熟的製冷劑。
4）發文時認為較有前途的R22潛代品為R407c和R410A。
R407c是R32R125 R134a 以23：25：52的質量百分比組成的三元非共沸製冷劑，蒸發壓力和製冷壓力與R22非常接近。但在制熱工況下單位容積製冷量和COP都小於R22。在相同設計運行能力的熱泵熱水系統中，採用R407c熱水加熱系統耗功明顯高於R22系統。使得在高水溫時COP低於R22系統。
R410A是R32和R125按照50：50的質量百分比組成的近共沸混合製冷劑。其溫度滑移不超過0.2℃，這給製冷劑充灌，設備更換提供了方便。但是R410A制熱工況下的COP 比R22約小9%，其蒸發壓力，冷凝壓力以及容積製冷量都比R22大的多，同溫度下它的壓力值比R22約高60%，傳熱性能及流動性較好。不能直接用於R22系統。必須重新設計壓縮機，換熱器，管路和系統。
5）C02製冷劑
綠色環保天然工質C02以其無毒，對臭氧層無影響，不產生溫室效應和良好的熱力學性質等優點，再度受到人們的重視。此外，C02給臨界環境系統所具有的較高的排氣溫度和氣體冷卻器較大的溫度滑移。它在熱泵熱水器領域具有其他工質無法比擬的優勢。
主要優勢：
① 無毒，不可燃。具有很好的安全性。消耗臭氧潛能值ODP=0，全球變暖潛能值GWP=1，有著良好的的經濟性，而不存在回收問題，具有環境友好性。
② 物理化學性能穩定。與潤滑油共溶性良好。粘度很低，這樣可以提高流速，壓降不會太大，改善傳熱，進一步減小部件尺寸和系統重量。
③ 絕緣指數（K）值較高，雖有使壓縮機排氣溫度偏高的問題，但符合製取較高溫度熱水的要求。同時，由於C02低於工作壓力P0很高，壓縮機壓縮比相對其他系統低的多，壓縮機效率高。
④ C02分子量比高分子化合物的小得多，因此相對於一定的蒸發溫度，它的蒸發（汽化）潛熱比較大，此外，高的工作壓力，使壓縮機吸氣比容較小，單位容積製冷量較大，可以減少尺寸，使系統結構緊湊。
⑤ C02低的臨界溫度，使其在熱泵系統循環中處於跨臨界狀態。在放熱過程中較大的溫度滑移，可以和變溫熱源較好的匹配。
C02套用研究的一個重要領域是熱泵熱水器（HPWH）。C02跨臨界循環中氣體冷卻器所具有的較高的排氣溫度，較大的溫度滑移和冷卻介質的溫升過程相匹配，使其在熱泵循環方面具有獨特的優勢。
通過調整循環的排氣壓力，可使氣體冷卻器的排熱過程較好適應外部熱源的溫度和溫升需要。研究結果表明，當用環境空氣作熱源，0℃環境進水溫度8℃，熱水出水溫度為60℃時，該系統COP值高達4.3.一個更大優點是毫無困難的產出90℃的熱水COP值仍較高。而普通的熱泵熱水器限制產水溫度在55℃以下。
因而C02熱泵系統可較好的滿足採暖，空調和生活熱水的加熱要求。C02作為製冷工質在熱泵中的套用將有效的解決空調冷熱源面臨的資源與環境壓力，套用前景良好。
R407C，R410A，R22的一般性質和理論循環的比較表 | |||
參數 | R407C | R410A | R22 |
成分 | HFC32/125/134a | HFC32/125 | HcFC22 |
質量混合比例 | 23/25/52 | 50/50 | 100 |
相對分子量 | 86.2 | 72.59 | 86.48 |
標準沸點℃ | -43.77 | -51.56 | -40.76 |
凝固點℃ | -115 | -160 | |
臨界溫度℃ | 86.08 | 70.22 | 96 |
臨界壓力Mpa | 4.653 | 4.852 | 4.974 |
臨界密度Kg/m^3 | 506 | 547.5 | 525 |
飽和液體密度Kg/m^3 | 1137.6 | 1060.2 | 1191 |
飽和蒸汽密度Kg/m^3 | 51.374 | 65.97 | 44.44 |
粘度（飽和液體）mPa.s | 0.164 | 0.178 | 0.178 |
粘度（飽和汽體）mPa.s | 0.0128 | 0.0132 | 0.0128 |
比熱容（飽和液體） KJ/(Kg.K) | 1.53 | 1.692 | 1.256 |
比熱容（飽和汽體） KJ/(Kg.K) | 1.143 | 1.306 | 0.662 |
蒸發潛熱KJ/Kg | 185.11 | 186.85 | 233.5 |
導熱係數（飽和液體） W/(m.K) | 0.0863 | 0.081 | 0.0869 |
導熱係數（飽和汽體） W/(m.K) | 0.0131 | 0.0128 | 0.0113 |
ODP | 0 | 0 | 0.0113 |
GWP | 1500 | 1700 | 1700 |
理論循環數據 | |||
蒸發壓力Kpa | 499 | 804 | 498 |
冷凝壓力Kpa | 2112 | 3061 | 1943 |
溫度滑移 | 4.3 | 0.07 | 0 |
排氣溫度 | 67.4 | 72.5 | 70.3 |
製冷COP | 3.94 | 3.69 | 4.14 |
容積製冷量KJ/m^3 | 2947 | 4190 | 3010 |
制熱COP | 5.03 | 4.69 | 5.14 |
容積制熱量KJ/m^3 | 3762 | 5326 | 3737 |
設計與生產工藝的對比 | |||
R22 | R407C | R410A | |
壓縮機 | 專用壓縮機 潤滑油更換為POE,PVE | 同407C | |
冷凝器 | ·系統設計壓力增大到3.3Mpa, 對銅管壓力重新校核 ·增大換熱面積，加大風扇，降低冷凝溫度 ·增對溫度滑移，採用介質與空氣逆向流動 | 當冷凝壓力增大60%，系統耐壓增加到4.15Mpa,相應採用直徑8mm,7mm銅管 | |
蒸發器 | ·銅管耐壓重新校核 ·通過改變換熱器結構，流動提 高換熱係數 | 銅管的耐壓重新校核 | |
節流裝置 | ·採用膨脹閥， ·節流毛細管加工精度提高，直徑加大 | ·節流裝置的耐壓重新校核 ·採用膨脹閥，節流毛細管加工精度提高，直徑加大 | |
四通閥 | 專用 | 專用 | |
銅管 | 系統耐壓提高10% 提高壁厚 | 銅管耐壓重新校核 厚度提高到0.7mm以上 | |
乾燥過濾器 | HFC32的分子直徑小，採用分子篩XH-10C,11C過濾器 | 同407C | |
高分子材料 | CR 合 成橡膠 | HNBR 合成橡膠 | |
兩器加工 | 殘留水分，雜質減少 加工設備改用POE揮髮油 | 殘留水分，雜質減少 加工設備改用POE揮髮油 | |
焊接工藝 | 採用氯離子助焊劑 | 採用氯離子助焊劑 | |
主要用途
R-12
※R-12製冷劑別名R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、二氟二氯甲烷，商品名稱有Freon 12等，中文名稱二氟二氯甲烷，英文名稱Dichlorodifluoromethane，分子式CCl2F2。由於R-12屬於CFC類物質（第一批受限的ODS物質Class I Ozone-depleting Substances）——對臭氧層有破壞、並且存在溫室效應，因此在已開發國家和部分開發中國家，已經停止了在新空調、製冷設備上的初裝或舊設備上的再添加；中國2007年已停止了R12製冷劑的生產、以及在新製冷空調設備上的初裝。
R-12主要用途
作為使用最廣泛的中低溫製冷劑，R-12主要套用於冰櫃、冷櫃、飲水機、汽車空調、商用空調、冷庫、商業製冷、冷凍冷凝機組等製冷設備中。二氟二氯甲烷同時還可套用於氣霧推進劑、物理髮泡劑、配醫用消毒劑、殺蟲藥發射劑等。
R-134a
※R-134a製冷劑別名R134a、HFC134a、HFC-134a、四氟乙烷，商品名稱有SUVA 134a、Genetron 134a、KLEA 134a等，中文名稱四氟乙烷，英文名稱1,1,1,2-tetrafluoroethane，化學名1,1,1,2-- 四氟乙烷，分子式CH2FCF3。由於R-134a屬於HFC類物質（非ODS物質Ozone-depleting Substances）——因此完全不破壞臭氧層，是當前世界絕大多數國家認可並推薦使用的環保製冷劑，也是發文時主流的環保製冷劑，廣泛用於新製冷空調設備上的初裝和維修過程中的再添加。
R-134a主要用途
R-134a作為使用最廣泛的中低溫環保製冷劑，由於HFC-134a 良好的綜合性能，使其成為一種非常有效和安全的CFC-12的替代品，主要套用於在使用 R-12（R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、Freon 12、二氯二氟甲烷）製冷劑的多數領域，包括：冰櫃、冷櫃、飲水機、汽車空調、中央空調、除濕機、冷庫、商業製冷、冰水機、冰淇淋機、冷凍冷凝機組等製冷設備中，同時還可套用於氣霧推進劑、醫用氣霧劑、殺蟲藥拋射劑、聚合物（塑膠）物理髮泡劑，以及鎂合金保護氣體等。
雖然R134a製冷劑是新裝製冷設備上替代氟利昂R12最普遍的選擇，但是由於R134a與R12物化性能、理論循環性能以及壓縮機用油等均不相同，因此對於初裝為R12製冷劑的製冷設備的售後維修，如果需要再添加或更換製冷劑，仍然只能添加R12，通常不能直接以R134a替代R12（也就是說通常不可以進行換血式的替換）。
R-22
※ R-22（二氟一氯甲烷）製冷劑 物化性質：R22( Freon22，二氟一氯甲烷 Chlorodifuoromethane)，分子式CHClF2，分子量86.47。R-22在常溫下為無色，近似無味的氣體，不燃燒、無腐蝕、毒性極微，加壓可液化為無色透明的液體，為 HCFC 型製冷劑。
主要用途：氟利昂-22 ，分子式：CHClF2，分子量：86.47。R-22廣泛用於家用空調、中央空調和其它商業製冷設備；也可用作聚四氟乙烯樹脂的原料和滅火劑1121的中間體。
產品包裝：鋼瓶包裝，淨重13.6kg/瓶、22.7kg/瓶、400kg/瓶、1000kg/瓶、ISO TANK。
R-123
※ R-123（二氯三氟乙烷）製冷劑物化性質：三氟二氯乙烷（2,2－二氯化－1,1,1－三氟乙烷），分子式CF3CHCl2，分子量152.93，沸點 27.85 ℃，CAS註冊號：306－83－2 ，臭氧層消耗（ODP）0.02，全球變暖潛值（GWP）93，是一種替代R-11（F11）的HCFC型製冷劑。
主要用途：R123 可替代 F-11 和 F-113 作清潔劑、發泡劑和製冷劑（中央空調/離心式冷水機組）。
產品包裝：鋼桶包裝，250kg/桶。
R-124
※ R-124（一氯四氟乙烷）製冷劑物化性質：一氯四氟乙烷CHClFCF3，HCFC-124（R124），分子量136.5，沸點-10.95℃，臨界溫度122.25℃，臨界壓力3.613MPa，破壞臭氧潛能值（ODP）為0.02，全球變暖潛能值(GWP，100 yr)為0.10。
主要用途：HCFC-124（R124）主要用作製冷劑、滅火劑，是混合工質的重要組分，可替代 CFC-114。
產品包裝：鋼瓶包裝，13.6kg/瓶。
R-141b
※ R-141b（二氯一氟乙烷）製冷劑物化性質：二氯一氟乙烷CH3CCl2F，HCFC-141b，分子量116.95，沸點32.05℃，臨界溫度204.5℃，臨界壓力4.25MPa，破壞臭氧潛能值（ODP）為0.11，全球變暖潛能值(GWP，100 yr)為0.09。
主要用途：該產品可替代 CFC-11 作硬質聚氨酯泡沫塑膠的發泡劑，替代 CFC-113 作清洗劑，也用於作製冷劑。
產品包裝：鋼桶包裝，20kg/桶，250kg/桶。
R-142b
※ R-142b（一氯二氟乙烷）製冷劑物化性質：一氯二氟乙烷CClF2CH3，HCFC-142b，沸點-9.2℃，臨界溫度136.45℃，臨界壓力4.15MPa，在常溫下為無色氣體，略有芳香味，易溶於油，難溶於水。
主要用途：HCFC-142b（R-142b）主要用作高溫環境下的製冷系統，恆溫控制開關及航空推進劑的中間體，還用作化工原料。
產品包裝：鋼瓶包裝，13.6kg/瓶，400kg/瓶，800kg/瓶。
R-402A
※ R-402A 製冷劑物化性質：R-402A組成：R-22、R-290及HFC-125，是HCFC服務型混配製冷劑。符合美國採暖、製冷空調工程師協會（ASHRAE）的 A1 安全等級類別（這是最高的級別，對人身體無害）；符合美國環保組織 EPA、SNAP 和 UL 的標準。冷凍機油建議使用烷基苯 AB（Alkybenzene）合成油。
主要用途：替代R-502用於商用製冷設備及一些交通製冷設施，適用於所有 R-502 可正常運作的環境。
產品包裝：鋼瓶包裝，12.2kg/瓶。
主要用途：替代R-502用於大型商用製冷設備，如製冰機等。適用於所有 R-502 可正常運作的環境。
產品包裝：鋼瓶包裝，11.8kg/瓶。
R-408A
※ R-408A 製冷劑物化性能：R408A製冷劑是由R22, R125, R143a 組成的混配工質，在常溫下為無色氣體，分子量 87.01，沸點-44.4℃，臨界溫度 83.8℃，臨界壓力4.42MPa，破壞臭氧潛能值（ODP）0.016。
主要用途：R408A製冷劑主要用於替代R502。
產品包裝：鋼瓶包裝，10.9kg/瓶。
R-409A
※ R-409A 製冷劑物化性能：R409A由HCFC-22,HCFC-124和HCFC-142b混合而成，在常溫下為無色氣體。分子量97.4，沸點 -34.5℃，臨界溫度106.8℃，臨界壓力4.69MPa， 破壞臭氧潛能值（ODP）0.039。
主要用途：R409A是R12的替代品，主要用於製冷系統。
產品包裝：鋼瓶包裝，13.6kg/瓶。
R290
※R290：化學名稱丙烷用作感溫工質；優級和一級R290 可用作製冷劑替代R22、R502；
主要用途：用於中央空調、熱泵空調、家用空調和其它小型製冷設備壓縮機（R290製冷劑的壓縮機即將實現量產），也可以用於金屬氧割氣。
選用原則
在蒸汽壓縮式制冷機中，製冷劑選擇除了要有較好的熱力性質和物理化學性質外，更應具有優良的環境特性。具體要求如下：
（1）對人類生態環境無破壞作用。不破壞大氣臭氧層，不產生溫室效應。
（2）臨界溫度較高。在常溫或普通低溫下能夠液化。希望臨界溫度比環境溫度高的多，才能減少製冷劑節流損失，提高循環經濟性。
（3）在工作溫度範圍內，具有適當的飽合蒸汽壓力，最起碼蒸發壓力不得低於大氣壓力，以免外部空氣滲入系統中；冷凝壓力不宜過高，否則會引起壓縮機耗功增加，並要求系統具有較高的承壓能力，增加設備成本。
（4）單位容積製冷量大。可以減少壓縮機輸氣量。
（5）粘度和密度小。減少系統中流動阻力損失。
（6）熱導率高。可以提高換熱器的傳熱係數，減少換熱設備的傳熱面積降低材料消耗。
（7）不燃燒，不爆炸，無毒。對金屬材料不腐蝕，對潤滑油不發生化學作用，高溫下不分解。
（8）等熵指數小。可降低排氣溫度，減少壓縮過程耗功，有利安全運行和提高使用壽命。
（9）凝固溫度低。避免在蒸發溫度下出現凝固。
（10）具有良好的絕緣性能。
（11）價格低易獲得。
（12）單位容積壓縮功小。
發文時，完全滿足以上十二項要求的製冷劑還未發現。但選擇時，可以根據用途使用條件等加以全面考量。
如小型封閉壓縮機家用裝置，多選用氟製冷劑。大型工業製冷多選用氨，石油化工多選用碳氫化合物。
選用技巧
製冷劑的選用是一個比較複雜的技術經濟問題，需要考慮的因素很多，選擇時應根據具體情況，進行全面的技術分析。
1.考慮環保的要求。
必須選用符合國家環保法規的製冷劑。
2.考慮製冷溫度的要求。
根據製冷劑溫度和冷卻條件的不同，選用高溫（低壓）、中溫（中壓）、低溫（高壓）製冷劑。通常選擇的製冷劑的標準蒸發溫度要低於製冷溫度10℃。選擇製冷劑還應考慮製冷裝置的冷卻條件、使用環境等。運行中的冷凝壓力不應超過壓縮機安全使用條件的規定值。汽車空調只能用車外空氣做冷卻介質，對其產生影響的氣溫、風速、太陽輻射、熱輻射等因素無不在頻繁發生變化，其運行條件決定它只能選用高溫（低壓）製冷劑，過去選用R12，發文時大多選用R134a。
3.考慮製冷劑的性質。
根據製冷劑的熱力性質、物理性質和化學性質，選用那些無毒、不爆炸、不燃燒的製冷劑；選用製冷劑應傳熱好、阻力小、與製冷系統用材料相容性好。
4.考慮壓縮機的類型。
不同的製冷壓縮機的工作原理有所不同。體積式壓縮機是通過縮小製冷劑蒸氣的體積提高其壓力的，一般選用單位體積製冷量大的製冷劑，如R134a,R22等。 製冷劑的種類很多，隨著科學技術的進步．新工質不斷出現，以適宜於不同的製冷裝置。
淘汰
危害
臭氧層消耗。
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，且氯原子相對活潑，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。
時間表
我國《國家方案》中雪種淘汰時間表：
1）自1999年7月1日，CFCs的年生產和消費量分別凍結在1995-1997年3年的平均水平；
2）自2005年1月1日，消減凍結水平的50%；
3）自2007年1月1日消減凍結水平的85%；
4）自2010年1月1日，完全停止CFCs。
目標
《國家方案》對空調行業規定具體淘汰目標
1）工商製冷
2003年停止CFC11/12新灌裝，2010年停止CFC11/12維修補充的再灌裝。
2）家電
1999年40%新生產的冰櫃冷櫃的替代，2003年70%新生產的冰櫃冷櫃的替代，2005年100% 新生產的冰櫃冷櫃的替代。
3）汽車空調
2002年停止新生產CFC12空調，2009年後在汽車空調上只允許使用回收的CFCs。
到目前為止，我國僅簽署了《議定書》倫敦修正案，所以尚沒對HCFCs的淘汰作出承諾。
空氣工作介質
空氣工作介質已套用在住宅、車輛、及以渦輪飛機的空調及（或）冷卻系統中。空氣工作介質沒有廣為使用的原因，是因為一般認為空氣作為工作介質時效率很低，不是可以實際使用的工作介質。
不過配合適當的壓縮及膨脹技術，可以提升空氣工作介質的效率，這種情形下空氣就是可以實際使用的工作介質。空氣工作介質的優點是不會污染或破壞環境，對動植物的可能傷害非常的小（現有的空氣冷卻方式會把微量的油或潤滑劑排放到大氣中）。
前景預測
製冷劑又稱製冷工質。它是在製冷系統中不斷循環並通過其本身的狀態變化以實現製冷的工作物質。製冷劑在蒸發器內被冷卻介質（水或空氣等）吸收的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。如氨和水、溴化鋰和水等；蒸汽噴射式制冷機用水作為製冷劑。
製冷劑價格上升主要有三個因素：首先是國家將螢石提升為戰略性資源，對其實行了保護性開發；其次是空調（包括汽車空調）消費量的增加帶動了對製冷劑的需求；最後還有資金炒作的因素。製冷劑價格上升還有一個國際因素，根據《蒙特婁議定書》，2010年已開發國家的低端製冷劑（如R22）產能已基本關停，已開發國家不再使用R22作為製冷劑，但R22作為下游含氟聚合物的主要原料，其對R22的需求依然存在。由於開發中國家對R22完全淘汰還要等到2030年，因此這對開發中國家的製冷劑生產商來說也是一個利好。發文時R22的供需缺口至少維持至2013年，也意味著製冷劑的行業景氣至少還能持續兩年時間。
目前我國空調行業使用較多的製冷劑是HCFC物質R22。R290與R22的標準沸點、凝固點、臨界點等基本物理性質非常接近，具備替代R22的基本條件。在飽和液態時，R290的密度比R22小，因此相同容積下R290的灌注量更小，試驗證明相同系統體積下R290的灌注量是R22的43%左右。另外，由於R290的汽化潛熱大約是R22的2倍左右，因此採用R290的製冷系統製冷劑循環量更小。R290具有良好的材料相容性，與銅、鋼、鑄鐵、潤滑油等均能良好相容。未來我國還將進一步加大使用R290製冷劑的空調產線改造示範試點力度。隨著對R290套用技術研究的不斷深入、使用經驗的不斷積累，環保型製冷劑R290未來將擁有廣闊的市場套用前景。
