制冷劑根據其化學成分分為幾類。在發(fā)現(xiàn)其中一些化合物可能對環(huán)境有害之后,它們正在被更環(huán)保的替代品所取代。這個過程并不容易,雖然有舊制冷劑的替代品,但新制冷劑通常并非完美無缺。在下一節(jié)中,將討論不同組的制冷劑,給出一些示例并描述它們的應用領域。
CFC=氯氟烴
氯氟烴是含有氯的制冷劑。由于對環(huán)境的負面影響,它們自90年代初就被禁止使用。CFC的例子有R11、R12和R115。使用氟氯化碳的設備和系統(tǒng)的轉換尚未完成。據估計,全球只有不到50%的CFC系統(tǒng)得到升級。
HCFC=氫氯氟碳化合物
CFC的緩慢淘汰表明這是一個代價高昂的過程。然而,更重要的是,它還顯示了圍繞HCFC可用性的問題和優(yōu)柔寡斷,HCFC被官方指定為CFC的臨時(到2030年)替代品。歐盟的草率行動最終導致禁止使用HCFC,立即禁止制冷,很快(最遲2004年)用于空調,打亂了行業(yè)的計劃和計劃。
HCFC的氯含量低于CFC,這意味著ODP較低。氫氯氟烴的例子包括R22、R123和R124。
HFC=氫氟碳化合物
氫氟烴是不含氯的制冷劑,對臭氧層無害(ODP= 0)。但是,與傳統(tǒng)制冷劑相比,它們對全球變暖的影響是非常大的。下圖列出了自HCFC禁令以來最常見的HFC制冷劑:
對圖中制冷劑的一些評論如下:
R32和R125很少作為單一制冷劑使用,而只是在具有特別有利的熱力學性能的混合物中使用。
R404A已被開發(fā)為用于冰箱和冰柜的R502的替代品。
R134a是第一個引入制冷和空調領域并取得巨大成功的HFC,因為它幾乎不需要對為R22設計的設備進行任何改動。然而,它提供的效率非常有限,比使用R22獲得的效率低約40%。因此,制造商有兩種選擇:要么接受給定系統(tǒng)熱容量的大幅降低,要么增加其尺寸(和成本)以實現(xiàn)相同的容量。因此,R134a主要用于能夠承受較高成本的大型系統(tǒng)(超過250kW)。
R407C與R134a一樣,在熱力學上與R22相似,可用作“直接”制冷劑。然而,與作為純化合物的R134a不同,R407C的滑移為7K,使其幾乎無法用于小型住宅(家用)設備。有兩個理由證明這種限制是合理的:住宅設備比其他設備更容易遭受突然的意外損失,并且通常在現(xiàn)場進行維修。在突然泄漏的情況下,7K滑移可能會導致混合物比例發(fā)生變化,因為其最易揮發(fā)成分的相對損失會高得不成比例。如果使用標準再填充,則無法保證新的制冷劑混合物與泄漏前的比例相同。由于其高滑移性,這種制冷劑僅用于中等容量系統(tǒng) (50-250kW),
R410A具有非常有吸引力的熱力學特性,比R22具有更高的能效,無滑動,因此在電荷損失和重新填充后剩余的混合物沒有問題。但是,它的工作壓力幾乎是R22的兩倍,因此需要重新設計整個系統(tǒng),配備更大的壓縮機、膨脹閥等。
R507A成功用于工業(yè)和商業(yè)制冷。
R508B在低溫循環(huán)中較少使用。R507A和R508B具有良好的熱力學性能,并且沒有溫度下滑問題,因為它們是共沸混合物。
FC=碳氟化合物
碳氟化合物不含氯,對臭氧層無害。然而,它們非常穩(wěn)定,并且具有高GWP。R218是碳氟化合物的一個例子,而FC也存在于混合物R403和R408中。
HC=碳氫化合物
碳氫化合物是解決與制冷劑相關的環(huán)境問題的非常有限的解決方案。它們對臭氧層無害 (ODP = 0),幾乎沒有任何直接的溫室效應 (GWP<5),但它們高度易燃。使用碳氫化合物作為制冷劑僅限于歐洲,因為許多其他國家/地區(qū)已禁止在公眾面前使用易燃氣體。根ISO55149和EN378.2000標準,這也適用于歐洲。但是,標準IEC355.2.20允許在制冷劑充注量高達150克的家用冰箱中使用碳氫化合物。
該標準為一些歐洲冰箱制造商使用易燃異丁烯R600a生產家用冰箱開辟了道路。這些都得到了環(huán)保人士的熱烈歡迎,并在市場上取得了巨大的成功。
NH3=氨
氨R717是一種極具吸引力的制冷劑替代品。它從1840年開始用于制冷系統(tǒng),從1860年開始用于蒸汽壓縮。就其性能而言,它應該被認為是一種高級制冷劑。此外,它的ODP和GWP為 0。然而,盡管它是一種自我警報氣體,即泄漏很容易通過氣味檢測到,但即使在低濃度下,氨也非常危險,因為它的氣味常常會引起恐慌。這是氨從應用中撤回供非熟練人員使用并僅保留用于工業(yè)應用的主要原因。它在商業(yè)制冷中也很常見,盡管安全法規(guī)要求它與二次分配回路一起使用。顯然,這個二次循環(huán)降低了效率。
CO2=二氧化碳
R744,二氧化碳,有幾個吸引人的特性:不易燃,不會引起臭氧層破壞,毒性指數(shù)極低(安全A1),大量可用,成本低。但是,它也具有低效率和高工作壓力(大約比R134a高10倍)。由于后兩個原因,需要改進其制冷循環(huán)和相關技術,特別是換熱器和膨脹裝置。即將到來的CO2主要應用似乎是汽車行業(yè)的空調。熱泵也可以從CO2中獲益,因為即使在非常低的環(huán)境溫度下也可以獲得更高的溫度。
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