各种制冷剂替代产品

流 体 机 械第47卷第7期2019年7月 67收稿日期： 2018-09-18 修稿日期： 2019-01-25基金项目： 国家重点研发计划（2016YFF0201504）doi：10.3969/j.issn.1005-0329.2019.07.014R452B 在多联式空气调节机中直接替代R410A制冷剂的试验研究与环境效应分析吴俊峰1,赵盼盼1,张秀平1,王 瑜2,许杨峰2（1.合肥通用机械研究院有限公司，合肥 230031；2.科慕化学（上海）有限公司，上海 201204）摘 要：对比分析了充注R410A 和R452B 的多联式空气调节机在不同工况条件下的运行参数。

此外，还就制冷剂替代前后的直接排放环境效应进行了分析。

结果表明：在对原机组不做任何改动，采用R452B 制冷剂的机组与原R410A 机组相比运行性能基本相当，减排效应良好。

对比分析R410A 和R452B 的基本物性参数，并在R410A 多联式空气调节机上开展直接充注R452B 的替代试验研究。

在替代前后保证机组名义制冷量基本相等（±2%误差）的条件下确定了R452B 制冷剂的充注量。

根据GB/T 18837-2015的工况条件测试了替代前后机组的制冷、制热以及全年性能系数的变化趋势。

此外，还就制冷剂替代前后的直接排放环境效应进行了分析。

结果表明， 在对原机组不做任何改动，采用R452B 制冷剂替代R410A 制冷剂时，机组的充注量可以降低10%~15%，制冷、制热性能偏差保持在8%以内，机组的综合性能系数APF 偏差保持在2%以内，CO 2直接排放减排率约70%。

关键词：R452B ；R410A ；多联式空气调节机；性能；环境效应中图分类号：TH12 文献标志码：AExperimental Study and Environmental Effect Analysis on Direct Replacement of Refrigerant R410A by Refrigerant R452B in the Multi-connected Air-conditioning (Heat Pump) UnitWu Junfeng 1，Zhao Panpan 1，Zhang Xiuping 1，Wang Yu 2，Xu Yangfeng 2（1.Hefei General Machinery Research Institute ，Hefei 230088，China ；2.The Chemours Chemical （Shanghai ） Co.，Ltd.，Shanghai 201204，China ）Abstract：The operating parameters of multi-connected air conditioner charged with R410A and R452B under different operating conditions were compared and analyzed. In addition，the environmental effect of direct emission before and after replacement of refrigerant was analyzed. The results show that the operating performance of the unit charged with refrigerant R452B was basically equivalent to that of the unit charged with refrigerant R410A under the condition of no modification to the original unit，and the emission reduction effect was good. The basic physical property parameters of R410A and R452B were compared and analyzed，and experimental study was carried out on direct replacement of refrigerant R410A by refrigerant R452B in the multi-connected air conditioning unit. Under the condition of ensuring that the nominal refrigerating capacity of the unit before and after replacement is basically equal （±2% error），the charge of refrigerant R452B was determined. The change trends of cooling capacity，heating capacity and annual performance factor （APF ） of the unit with different refrigerants were tested according to GB/T 18837-2015. In addition，the environmental effect of direct emission before and after replacement of refrigerant was analyzed. The results show that under the condition of no modification to the original unit，when the refrigerant R452B was used instead of R410A refrigerant，the refrigerant charge of the unit could be reduced by 10%~15%，the deviation of cooling and heating performance was kept within 8%，and the deviation of the integrated performance coefficient APF of the unit was kept within 2%，and the reduction rate of CO 2 direct emission was about 70%.Key words：R452B；R410A；multi-connected air-conditioning unit；performance；environmental effect68FLUID MACHINERY Vol. 47，No.7，20190 引言目前，空调热泵产品（包括多联式空气调节机，以下简称：多联机）中，使用最多的制冷剂仍是R22和R410A［1-2］，R22制冷剂是《蒙特利尔议定书》明确被逐渐淘汰的ODS物质，R410A是目前R22制冷剂的主要替代物，但其GWP值仍较高，始终属于过渡产品。

日美欧世界三大制冷主力之制冷剂发展趋势日本：R410a成主流在日本，房间空调器用制冷剂从20世纪90年代末开始逐步向新冷媒过渡。

其中出现了R410a和R407c两种流派。

使用R22的房间空调器在市场上的比例开始逐渐减少。

尽管组合式空调用制冷剂也从20世纪90年代末起向407c转型，但东芝开利和三洋都采用了R410a。

2003年，行业的领头企业——大金宣布在所有产品中使用R410a，包括商用VRF一拖多系统(VRV系统)。

大金甚至在国际市场上也推出了第二代VRVⅡ系统，引起日本主要空调厂家纷纷效仿。

于是，日本的制冷剂替代方面R410a成为了主流。

在低温设备上，R410a正在成为新一代的制冷剂。

由于过去价格过高的原因，R407c的应用只局限在较小的范围内。

而过去一直用于工业领域的氨水，现在也引起了厂家的兴趣。

尽管氨水属于天然制冷剂，但是由于其有毒性和易燃性一直未被广泛采用。

可是最近，复叠式系统将CO2与氨水制冷剂相结合，已应用于工业领域。

由于CO2制冷剂的工作压力比R410a大。

因此不能用在空调系统中使用常规的压缩机、压力舱和热交换器。

另外，近两年来，日本的主要厂家也开始生产使用异丁烷做冷媒的冰箱。

美国：R22仍占主导与其他发达国家特别是日本和欧洲相比，美国在冷媒替代方面的态度相对消极，其国内制冷剂领域占主导的仍然是传统的R22。

由于国内市场的巨大、代替成本过高使美国在冷媒替代上行动迟缓。

目前，美国的单元空调设备中，只有约10%使用了新的冷媒，主要厂家，如开利、约克、特灵和雷洛克斯等都已经开发出使用R410a做冷媒的单元式机型，不过在销售上还是不见起色，而且其在家用空调市场中占主要地位的窗机中，几乎全部产品都使用R22传统冷媒。

对于这一点，已经开始引起国际社会的谴责。

欧洲：R134a引起争议欧洲对新冷媒替代持坚定支持态度，虽然欧盟对R410a制冷剂的应用做出的限定正引起多方面的争议。

在替代问题上，欧盟内部各个国家之间的意见并不一致，虽然存在一定的分歧，不过从总体来看，欧盟对冷媒替代的要求是越来越严格。

有关制冷剂R22的替代品问题氟里昂制冷剂大致分为3类。

一是氯氟烃类产品，简称CFC。

主要包括R11、R12、R113、等，由于对臭氧层的破坏作用以及最大，自2010年1月1日，完全停止CFCs。

二是氢氯氟烃类产品，简称HCFC。

主要包括R22、R123等，按照《蒙特利尔议定书》的相关规定，R22氟利昂制冷剂在我国将在2016年开始逐步禁用，2030年之前全面淘汰三是氢氟烃类：简称HFC。

主要包括R134A、R410A等，臭氧层破坏系数为0，但是气候变暖潜能值很高。

R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒，并在欧美，日本等国家得到普及。

无氟制冷剂——碳氢制冷剂（HCR22）碳氢制冷剂以R290等成分为主，不含CFC，不损害臭氧层，无温室效应。

我国在2011年就全面推广使用HCR22节能环保制冷剂。

美国、英国、新加坡、印度尼西亚等地碳氢制冷剂得到了大力推广。

R410A制冷剂R410A：是一种新型环保制冷剂，不破坏臭氧层，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，制冷（暖）效率更高。

提高空调性能，不破坏臭氧层。

R410A新冷媒由两种准共沸的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素组成（表示为hfc）,具有稳定，无毒，性能优越等特点。

同时由于不含氯元素，故不会与臭氧发生反应，既不会破坏臭氧层。

R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒，并在欧美，日本等国家得到普及。

碳氢制冷剂取代氟利昂碳氢制冷剂以R290等成分为主，不含CFC，不损害臭氧层，无温室效应，高效安全，用于替换现有含氟的R22、R404A、R502、R407C、R11、R12、R134A 等制冷剂。

HCR22解禁，替代R22步伐加快我国在2011年就全面推广使用HCR22节能环保制冷剂。

由于碳氢制冷剂存在公认的易燃易爆的安全隐患，我国多年来一直没有推广使用，从而使之一直处于冰冻状态。

据悉，在《蒙特利尔议定书》确立后，HCR22系列由于其安全环保、经济实惠、高效节能、制冷性好、油混率高、适应性强、灌充方便等突出的优点倍受青睐。

HFC－134a致冷剂简介HFC-134a化学名：1,1,1,2--四氯乙烷,分子组成：CH2FCF3,CAS注册号：811-97-2,分子量：102.0,HFC型制冷剂，ODP值为零。

HFC-134a的热力和物理性质，以及其低毒性，使之成为一种非常有效和安全的替代品，用以替代制冷工业中使用的CFC-12。

HFC-134a主要用在汽车空调、家用电器、小型固定制冷设备、超级市场的中温制冷、工商业的制冷机。

压缩机生产商通常建议使用POE多元醇酯和PAG聚二醇（汽车空调）冷冻机润滑油。

HFC－134a物化性能：分子式 C2H2F4分子量 102.03沸点，℃ -26.1临界温度，℃ 101.1临界压力，Mpa 4.01饱和液体密度25℃，(g/cm 3 ) 1.207液体比热25℃，[KJ/(Kg·℃)] 1.51溶解度(水中，25℃)% 102.03 -破坏臭氧潜能值（ODP） 0全球变暖系数值（GWP） 0.129临界密度，g/cm 3 0.512沸点下蒸发潜能，KJ/Kg 215.0质量指标：HFC－134a从1995年起进入实用化阶段。

被世界各国作为首选的氟里昂替代品种，其得到广泛应用的原因是:一、性能稳定，使用安全方便。

HFC－134a是一种含氢氟碳化合物。

氟碳键的键能非常高，因而一般氟碳化合物具有较好热稳定性和化学稳定性。

此外，HFC－134a无毒不燃等优点可保证采用与CFC－12同样的工艺条件下充装和维修原有HFC－12制冷设备，而不需要特殊的防护措施。

二、HFC－134a生产技术日臻完善，成本逐步下降。

三、已具有完整的配套技术。

氟里昂的替代物技术是一项较大的系统工程，世界上各大跨国公司为了保证新开发的替代物拥有良好的市场前景，一般都做到了替代物生产技术与配套技术同步开发。

例如英国ICI公司1990年底建成了世界上第一家HFC－134a生产厂，与此同时，配套的压缩机、润滑油以及充装HFC－134a的冰箱等也相继投放市场。

常见制冷剂型号大全R-12制冷剂别名R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、二氟二氯甲烷，商品名称有Freon 12等，中文名称二氟二氯甲烷，英文名称Dichlorodifluoromethane，分子式CCl2F2。

由于R-12属于CFC 类物质（第一批受限的ODS物质Class I Ozone-depleting Substances）——对臭氧层有破坏、并且存在温室效应，因此在发达国家和部分发展中国家，已经停止了在新空调、制冷设备上的初装或旧设备上的再添加；中国2007年已停止了R12制冷剂的生产、以及在新制冷空调设备上的初装。

R-12主要用途作为使用最广泛的中低温制冷剂，R-12主要应用于冰箱、冷柜、饮水机、汽车空调、商用空调、冷库、商业制冷、冷冻冷凝机组等制冷设备中。

二氟二氯甲烷同时还可应用于气雾推进剂、物理发泡剂、配医用消毒剂、杀虫药发射剂等。

R-134a制冷剂别名R134a、HFC134a、HFC-134a、四氟乙烷，商品名称有SUVA 134a、Genetron 134a、KLEA 134a等，中文名称四氟乙烷，英文名称1,1,1,2-tetrafluoroethane，化学名1,1,1,2-- 四氟乙烷，分子式CH2FCF3。

由于R-134a属于HFC类物质（非ODS物质Ozone-depleting Substances）——因此完全不破坏臭氧层，是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的环保制冷剂，也是目前主流的环保制冷剂，广泛用于新制冷空调设备上的初装和维修过程中的再添加。

R-134a主要用途R-134a作为使用最广泛的中低温环保制冷剂，由于HFC-134a 良好的综合性能，使其成为一种非常有效和安全的CFC-12的替代品，主要应用于在使用R-12（R12、氟利昂12、F-12、CFC-12、Freon 12、二氯二氟甲烷）制冷剂的多数领域，包括：冰箱、冷柜、饮水机、汽车空调、中央空调、除湿机、冷库、商业制冷、冰水机、冰淇淋机、冷冻冷凝机组等制冷设备中，同时还可应用于气雾推进剂、医用气雾剂、杀虫药抛射剂、聚合物（塑料）物理发泡剂，以及镁合金保护气体等。

制冷剂的区别、特性、应用90年代中期，空调和制冷工业因蒙特利尔议定书要求淘汰CFC族物质而发生了巨大改变。

许多那时未听说过的制冷剂(R-134a和R-123)进入了老制冷剂如R-12和R-11的替代前沿。

即将发生的另一个改变是HCFC族将被禁用(R-22 到2010年将在美国被禁用)。

人们也开始感觉到京都议定书生效后给HVAC行业带来的新的挑战。

尽管可获得许多种制冷剂，但只有几种被认真考虑。

本章将看一看这些可能的选择。

11.1. 水(R-718)水用作吸收式制冷机中的制冷剂。

它无毒、来源丰富、不可燃且ODP和GWP为0。

主要的缺点是吸收式制冷机的效率。

现今的商用双效直燃（天燃气）吸收式制冷机的COP只有比1多一些。

而离心机的COP为6.4以上。

对于吸收机和电动离心机，考虑到气候改变的影响最好是比较TEWI值。

两者的TEWI值将取决于发电效率。

也有一种观点，也许吸收机的一次能源效率比较好，但如果电价低而油气价高时，客户的运行费用在用吸收机时却并不能节省，因此客户无法从一次能源效率获得好处。

在日本市场，吸收式制冷机是主流而离心机很少。

但在北美，吸收式制冷机的运行费用是电驱动离心机的约2倍，使得吸收式制冷机很难销售。

预测：吸收式制冷机将继续在北美的一些特殊场合应用（如混合机房）。

如果能源费率变化很大，吸收式制冷机就可能扮演一个更重要的角色。

吸收式制冷机将越来越多地使用在余热利用场合，并在电热冷联供中占有一席之地。

11.2. 氨(R-717)氨的性能优良，ODP值为零且GWP值很小。

但因为着氨的健康和易燃问题，限制了其在工业上的应用，有一些在商业上使用。

预测：氨将继续在工业和商业中有一些应用。

11.3. 二氧化碳(R-744)二氧化碳无毒、不可燃，且ODP等于零，GWP较低。

但是其低临界点特性，使得它在典型的商用工况下的性能也很差。

而且，工作压力也相当高（6MPA）。

目前正在进行超临界工况使用的研究。

另外，二氧化碳被成功地应用于复叠式制冷系统中。

二氟一氯甲烷（R22)二氟一氯甲烷(R22)可作为工业、商业、家庭等空调系统的制冷剂；可用作杀虫剂和喷漆的气雾喷射剂，也可用于生产灭火剂1211；还是生产含氟高分子化合物的基本原料。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0.034，GWP=1700。

产品名称：二氟甲烷(R32)二氟甲烷(R32)可用作为混合制冷剂，替代R22。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0，GWP=550。

四氟乙烷（R134a)四氟乙烷(R134a)作为制冷剂可广泛用于汽车空调、冰箱、中央空调、商业制冷等制冷空调系统；还可作为医药、农药、化妆品、清洗等产品的气雾推进剂、阻燃剂以及发泡剂。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0，GWP=1300。

五氟乙烷（R125)五氟乙烷（R125）可用作混合制冷剂，替代R22；用作灭火剂，替代Halon-1211和Halon-1301。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0，GWP=3400。

二氟乙烷（R152a)二氟乙烷(R152a)可用作制冷剂、发泡剂、气雾剂和清洗剂等。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0，GWP=120。

氯-1,1-二氟乙烷(R142b)1-氯-1,1-二氟乙烷(R142b)可用作制冷剂，温度控制器介质及航空推进剂的中间体。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0，GWP=550。

R415BR415B是一种新型环保制冷剂，适用于冰箱、冷柜、汽车空调、制冰机、食品柜、自动售货机以及其它各种R12或R134a的制冷空调系统。

主要用途：作制冷剂，替代R12和R134a。

产品质量：优级品，纯度≥99.8%。

环境参数：ODP=0.009，GWP=530。

技术特点：环保性能好；无毒、不易燃；制冷速度快，节能效果好；无需改动原R12和R134a 系统的润滑油、管路、部件和生产线，可直接充灌。

自然工质制冷剂应用及发展程念庆刘阳秦鹏（西部建筑抗震勘察设计研究院西安710054西部建筑抗震勘察设计研究院西安710054西安探矿机械厂，陕西西安，710065）前言自从1931年卤代烃制冷剂R21被开发出来后，相继涌现出一大批它的同族化合物，如R12,R114，R22等。

它们以优良的热物性迅速占领了市场。

然而由于其对臭氧层的破坏作用，《蒙特利尔协议》明确禁止了CFC 类和HCFC 类工质的继续使用。

作为这类工质替代品的HFC 类工质，对臭氧层破坏值ODP=0，但是其对地球温室效应的贡献作用不可忽视，《京都议定书》为此对其作了相应的规定，限制使用。

因此，HFC类工质只能作为过渡替代品，寻找ODP 值和GWP 值(温室效应值)均为0 的工质才是努力的方向。

在此情况下，一些曾经被氟利昂淘汰的自然工质重新得到人们的关注，如氨、水、CO2等。

表1比较了几种常用制冷剂的性质，这类物质取自自然，对自然界生态没有破坏。

下面将阐述一些自然工质的应用现状，并对其讨论分析。

1、氨（NH3）氨在制冷领域的应用已经超过了120年，其ODP=0、GWP=0，是一种环境友好的制冷剂。

它具有以下优点：节流损失小，能溶解于水,有漏气现象时易被发现,价格低廉。

氨的临界温度和临界压力分别为132. 3 ℃和11. 33MPa ，高于R22 ( 96. 2 ℃/4. 99MPa ) 和R410A(70. 2 ℃/4. 79MPa)，可在较高的热源温度和冷源温度下实现亚临界制冷循环。

它的标准沸腾温度低( - 33.4 ℃) 。

在冷凝器和蒸发器中的压力适中( - 15 ℃时的蒸发压力为0.24MPa ，30 ℃时的冷凝压力为11.7MPa)，单位容积制冷量大，并且其导热系数大，蒸发潜热也大( - 15 ℃时的蒸发潜热是R12 的8.12 倍) 。

因其优良的传热特性及其低摩尔质量，在相同制冷量下与R12等传统制冷剂相比，氨制冷系统换热器能设计的更为紧凑，管道采用更小直径，因此能使系统建造成本有效减少。

制冷剂替代技术研究现状及未来发展趋势随着全球经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，各种电器、空调、汽车等运用空调冷凝制冷技术的产品所产生的制冷剂已成为众多环境问题之一。

基于对大气和环境的影响，这些制冷剂对环境已经造成了严重的破坏。

多个国际协议的签署一直都在推动这个领域的发展。

中国也制定了相关的政策法规，促进制冷技术的转型升级。

因此，发掘替代制冷剂成为制冷技术改革的热点。

本文主要介绍制冷剂替代技术研究现状及未来发展趋势。

一、制冷剂对环境和健康的影响制冷剂是一种用于产生制冷效果的化学品。

目前广泛使用的制冷剂包括氟利昂（CFCs）、氡、碳氢化合物（HCFCs），以及温室气体（HFCs）等。

这些制冷剂会渗入到大气中，损害大气层。

CFCs对臭氧层的破坏是公认的，而HFCs则会造成温室气体的增加，从而加剧全球变暖。

同时，制冷剂的挥发性也会对人体健康造成负面影响，例如对皮肤和眼睛造成刺激、头晕等症状、呼吸系统感染等。

二、制冷剂替代技术现状1. CO2 制冷剂CO2在大豆制品、啤酒制作等生产制造中已大量应用，可以通过改造现有的空调和冰箱制冷系统，实现替代CFCs、HCFCs等传统制冷剂的目的。

CO2制冷剂具有良好的热性能，而且实验表明，使用CO2的制冷系统比使用传统制冷剂的系统性能更好，更加环保。

2. 烃制冷剂烃制冷剂是用天然气或者石油衍生的气体作为原料进行生产的。

与传统制冷剂相比，烃制冷剂具有更好的热性能。

该制冷剂有高温、低温两种类型，可以满足不同温度要求的制冷需求，已广泛用于商用制冷和空调系统。

3. 热泵技术热泵技术是一种系统，可以将环境中的热量转移到需要加热或制冷的空间，减少了对制冷剂的需求。

该技术的应用场景广泛，从小型冰箱到大型空调系统，都可以使用热泵技术实现制冷效果。

日本和欧洲的一些国家和地区已经开始在商用和民用市场使用热泵技术，表现出良好的效果。

4. 磁制冷技术磁制冷技术是一种新型的制冷方法。

磁制冷原理是在两种不同的物质中，磁体受到外力会产生不可逆热变化，从而制冷的技术。

2011年第3期(总227期)·27·参考文献:[1]　金光熹.压缩机制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,1986.[2]　活塞压缩机设计编写组.活塞压缩机设计[M].北京:机械工业出版,1974.[3]　美国石油学会.A P I618石油、化工和气体工业用往复压缩机(第4版)[S].[4]　顾崇衔,等.机械制造工艺学[M].西安:陕西科学技术出版社,1991.[5]　高慎琴.化工机器[M].北京:化学工业出版社,1992.[6]　余国琮,等.化工机器[M].天津:天津大学出版社,1992.[7]　潘永密,李斯特.化工机器[M].北京:化学工业出版社,1991.[8]　王迪生,杨乐之,等.活塞压缩机[M].北京:机械工业出版社,1990.[9]　国外机械工业基本情况-压缩机[M].北京:机械工业出版社,1995.作者简介:王松竹(1957-),男,湖南涟源人,湖南省化工职业技术学院副教授、化工机械高级教师、机修钳工高级技师,主要从事机械类教学及其研究。

文章编号:1006-2971(2011)03-0027-03R22氟利昂制冷剂的替代毛海萍(浙江商业机械厂,浙江杭州310022)摘　要:通过对目前制冷行业使用的氟利昂制冷剂和其替代制冷剂的归类分析,为工程技术人员设计及用户选用提供指导和帮助。

关键词:制冷剂;替代物;H F C;C F C;H C F C中图分类号:T B64;T H45 文献标志码:B　T h e A l t e r n a t i v e o f R22F r e o nR e f r i g e r a n tM A OH a i-p i n g(Z h e j i a n g C o m m e r c i a l M a c h i n e r y P l a n t,H a n g z h o u310022,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r h a s a n a l y z e d t h e c l a s s i f i c a t i o no f F r e o n r e f r i g e r a n t a n d i t s a l t e r n a t i v e i nt h e a p p l i c a t i o no fr e f r i g e r a t i o n i n d u s t r y a t p r e s e n t,w h i c h h a s p r o v i d e d g u i d a n c e a n dh e l pi n t h e d e s i g n f o r e n g i n e e r i n g t e c h n i c i a n sa n di nt h e s e l e c t i o nf o r u s e r s.K e yw o r d s:r e f r i g e r a n t l;a l t e r n a t i v e;H F C;C F C;H C F C1　氟里昂制冷剂分类目前国内制冷行业使用最多的基本都是氟利昂制冷剂,氟里昂制冷剂大致分为3类:(1)氯氟烃类产品,简称C F C。