工业冷冻机制冷剂

发布时间:2021年6月16日

理查德·佩恩*看看工业制冷制冷剂

工业冷却器通过蒸气压缩,吸附制冷或吸收制冷循环从液体中除去热量。制冷剂或工作流体是制冷循环中使用的物质,其中在大多数情况下,它们从液体过渡到气体并再次返回。氟碳碳,尤其是氯氟烃,在20世纪成为普通的制冷剂,但由于其臭氧消耗效应,现在正在逐步淘汰。其他常见的制冷剂是氨,二氧化硫和非卤代烃,如丙烷。

理想的制冷剂性质

理想的制冷剂将是无毒,不易燃,非爆炸性的,无腐蚀性,对环境无害,不危害,便宜且易于生产和使用,并具有在低压力下运行的良好热力学性能。所需的热力学性质是沸点稍微低于目标温度和蒸发的高潜热,以在沸腾时每体积移动更多的热量。理想地,制冷剂应具有适度的液体形式密度,气态形式的相对高的密度,并在容易用压缩操作的温度下蒸发和冷凝。Since boiling point and gas density are affected by pressure, refrigerants may be made more suitable for a particular application by appropriate choice of operating pressures.最后,制冷剂应与油混合得很好,使油可以有效地润滑压缩机。

实际上,不同的制冷剂具有不同程度的这些所需的性质,使得选择权衡问题。从安全到环境保护安全的优先事项的变化继续推动制冷剂选择的变化。

制冷剂的历史和规则

第一批商用制冷剂使用的是有毒或可燃气体,如氨、甲基氯化物或丙烷,这些气体泄漏时可能导致致命事故。1928年,一种无毒、不易燃的氯氟烃(CFC)气体被杜邦公司(DuPont)命名为氟利昂,后来被氢氯氟烃(HCFC)所取代,通常为R-22和氢氟碳(HFC)制冷剂。这些制冷剂经常用于工业用途,因为它们具有很高的安全性和效率,且安装成本较低。

这些普通的CFC,HCFC和HFC制冷剂中的大多数是温室气体,有助于全球变暖,并且在泄漏到大气中时可能会耗尽臭氧层。R-22例如具有比CO2高约1,800倍的全球变暖潜力(GWP)。

根据1987年的蒙特利尔议定书和1997年的京都议定书,有关规定变得越来越严格,导致人们转向使用环境影响更低的制冷剂。在英国,2002年开始实施的法规禁止在新系统中使用像R-22这样消耗臭氧层的氟利昂制冷剂。然而,使用这种制冷剂的传统冷水机仍然可以维护和保养。

欧盟氟气体法规于2015年生效,旨在通过逐步减少配额、禁令和维护要求来减少氟化温室气体(F气体)的排放。

从2015年开始限制在欧盟销售的氟气体数量,逐步减少到2030年占2014年销量的五分之一。

禁止在许多新型设备中使用f气体

通过要求在设备使用寿命结束时对气体进行检查、维修和回收,防止现有设备排放f -气体

这些法规和市场对更环保的解决方案的需求推动了工业过程和HVAC温度控制的大量创新,许多新的制冷剂如R-454b和R513a被采用。

制冷剂安全分类

制冷剂按毒性和可燃性分类。毒性分为两类;毒性较低(A类),毒性浓度小于或等于百万分之400 (PPM)的体积和较高的毒性(B类)。

有四种类型的可燃性:1,2l, 2或3。第1类制冷剂在140°F(60°C)下没有火焰传播,范围从第3类高度易燃。2L子类的目的是反映新型低全球变暖潜能值制冷剂的较低易燃性,如氢氟烯烃(HFOs),如R-1234yf和R-1234ze。

臭氧消耗潜力(ODP)和全球变暖潜力(GWP)

所有制冷剂都有臭氧消耗潜势(ODP)和全球变暖潜势(GWP)评级。臭氧消耗潜力(ODP)是臭氧相对于R-11(或CFC-11)的相对退化量,被固定在ODP为1.0。它是相同质量的CFC-11造成的全球臭氧损失与全球臭氧损失的比率。

盐酸氟烃的渗透量主要为0.005-0.2,由于氢的存在,导致它们在对流层中容易地反应,因此减少了到达存在臭氧层的平流层的机会。氢氟烃(HFC)没有氯含量,因此它们的ODP基本上为零。

全球变暖潜力(GWP)是大气中的任何温室气体吸收的热量,作为通过相同的二氧化碳(CO 2)吸收的热量的倍数。GWP是一种衡量环境有害制冷剂如何相对于CO 2的衡量标准,其GWP为1.0

新型低GWP制冷剂

2020年,欧盟市场销售的新设备中R-410a的比例为71%,而R-454b等GWP值更低的制冷剂将从2021年开始取代R-410a。R-454b是一种HFO(氢化烯烃)制冷剂,由单组分R-32制冷剂和R-1234yf混合制成,具有一些独特的优点。R-32本身有很高的放电温度,在没有某种注入的情况下会限制其工作范围。然而,R-454b是一种更容易处理的制冷剂,并提供类似于R-410a的性能,使其在新设备中具有成本效益和易于使用的解决方案,无需进行重大修改,理想的工业过程应用。R-454b的全球变暖潜势为466,低于R-32的675,臭氧消耗潜势(ODP)为零。

新制冷剂的工作压力要求

当下一代制冷剂平衡安全和减少碳足迹的需求时,新的权衡是设备的开发和成本,以应对这些制冷剂工作所需的压力增加。作为R-410A的直接替代品,R-454B的工作压力稍低,而R-32需要稍高的压力。下一代制冷剂提高了性能系数(COP),即提供的有效加热或冷却与所需工作或压缩机能耗的比率。这带来了轻微的可燃性权衡,有一些影响,冷水机放置和最大充电(因此容量)。这也意味着部件需要与可燃制冷剂兼容,以确保它们不会被视为火源。

* Richard Payne是ICS Cool Energy Group的营销总监

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