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八、制冷剂（载热剂）
1、R-134a 四氟乙烷制冷剂
HFC-134a 化学名：四氟乙烷，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可用在目前使用CFC-12( 二氯二氟甲烷 )的许多领域，包括：制冷，聚合物发泡和气雾剂产品。但是，为使HFC-134a在这些领域达到最佳性能，有时需要设备设计改变。由于HFC-134a的低毒和不易燃性，它被研制用于药物吸入剂的载体。HFC-134a也可用于那些对毒性和可燃性要求严格的气雾剂中。
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（Polyol Ester）多元醇酯和PAG （Polyalkylene Glycol）聚二醇（汽车空调）冷冻机油。
CFC-12和HFC-134a的热循环比较
| CFC-12 | HFC-134a |
制冷剂（以 CFC-12 为参照物） | 100 | 99.7 |
COP （性效系数） | 3.55 | 3.43 |
压缩机 排气温度 ℃（ ℉ ）
排气压力 kpa （ psia ） | 86.8(188.2)
1349(195.6) | 83.1(181.5)
1473(213.7) |
压比 | 4.1 | 4.7 |
注：冷凝器：54.4℃蒸发器： 1.7℃ 压缩机入口： 26.7℃ 膨胀阀： 51.7℃ |
HFC-134a 物理性能的数据
物性 | 单位 | HFC-134a |
化学名 | / | 四氟乙烷 |
分子式 | / | CH2FCF3 |
分子量 | / | 102.03 |
沸点（1atm） | ℃ | -26.1 |
冰点 | ℃ | -103.0 |
临界温度 | ℃ | 101.1 |
临界压力 | Kpa(1b/in2abs) | 4060(588.9) |
临界体积 | M3/kg(ft3/1b) | 0.00194(0.0311) |
临界密度 | Kg/m3(1b/ft3) | 515.3(32.17) |
密度，（液体），25℃ | Kg/cm3(1b/ft3) | 1206(75.28) |
密度，（饱和蒸气）沸点下 | Kg/cm3(1b/ft3) | 5.25(0.328) |
热容（液体），25℃ | KJ/kg.k(Btu/(1b)F) | 1.44(0.339) |
热容（恒压蒸汽），25℃，1atm | KJ/kg.k(Btu/(1b)) | 0.852(0.204) |
蒸汽压力，25℃ | Kpa(bar) | 666.1(6.661) |
蒸发热，沸点下 | KJ/kg(Btu/1b) | 217.2(93.4) |
导热率，25℃：液体
气体（1atm ） | W/mk(Btu/hr.ftF) | 0.0824(0.0478)
0.0145(0.00836 |
粘度，25℃：液体
气体（1atm） | mpa.s(cp) | 0.202
0.012 |
HFC-134a
在水中溶解度，25℃，1atm | wt% | 0.15 |
水在 HFC-134a 的溶解度，25℃ | wt% | 0.11 |
空气中可燃性极限，1atm | VOL% | 无 |
自燃温度 | ℃ | 770 |
臭氧消耗潜值 | / | 0 |
卤代烷全球温室效应
HGWP（CFC-11的HGWP=1） | / | 0.28 |
GWP（100yr.ITH对 CO2，GWP=1） | / | 1200 |
有害物质管理法备案情况 | / | 已报道 / 包括 |
毒性AEL*（8和12小时TWA）可允许的空气暴露浓度 | Ppm(v/v) | 1000 |
HFC-134a稳定性（与金属和冷冻油）的实验数据
冷冻油 | 矿物油 | 矿物油 | UCONRO-W-6602（a） | 美孚EAL Arctic32（b） | Castrol Icematic
SW100（b） |
粘度cst(40℃) | 30.7 | 125 | 134 | 29.4 | 108.8 |
制冷剂 | R-12 | R-12 | HFC-134a | HFC-134a | HFC-134a |
评价：纯油
油 / 制冷剂
铜
铁
铝 | ——
4
2
3
2 | ——
4
2
3
2 | 0
0
0
0
0 | 0
0
0
0
0 | 0
0
0
0
0 |
粘度变化
% 纯净
% 带有制冷剂 |
ND
ND
|
ND
ND
|
<1
-12.7
|
-3.1
-36.2
|
4.3
-27.1
|
分解产物分析
HFC-134a （ppm）
氟化物（ppm） |
ND
ND
|
ND
420
|
<7
<0.7
|
<3
——
|
<0.3
<7
|
2、R-404A(Suva HP62) 制冷剂
组成：HFC-125（ 44 ％）、HFC-134a（ 4 ％）及HFC-143a（ 52 ％），为HFC型制冷剂，ODP值为零，是替代R-502的工业标准HFC制冷剂。
R-404A适用于中低温的新型商用制冷设备、交通运输制冷设备、或更新设备。最接近于R-502 的运作，甚至可以达到15℉（－9.4℃）或更冷，适用于所有R-502可正常运作的环境。为大多数的设备制造商所认同。
压缩机生产商通常建议使用POE（Polyol Ester）多元醇酯冷冻机油。更新时，脂类油中应含小于5％的矿物油；通常需要多种脂类油进行清洗。
产品提示：使用时可以反复去盖，排气，充气；可正常操作。钢瓶竖直放将会处于最佳使用状态（因有输出管保证钢瓶竖直状态时抽出液体）。
3、R-407C 制冷剂
组成：HFC-134a/HFC-32/HFC-125=52/23/25，HFC型制冷剂，ODP值为零。
R407C主要应用于家用空调和中小型单元式空调中。
压缩机生产商通常建议使用POE（Polyol Ester）多元醇酯冷冻机油。
R-407C 成分的化学名和分子式
成分 | 化学名称 | 分子式 | CAS 号码 | 分子量 |
HFC-32 | 二氟甲烷 | CF2H2 | 75-10-5 | 52.0 |
HFC-125 | 五氟乙烷 | CF3CHF2 | 354-33-6 | 120.0 |
HFC-134a | 四氟乙烷 | CF3CH2F | 811-97-2 | 102.0 |
R-407C、R-410A、R-22的理论循环性能
| R-22 | R-407C | R-410A |
制冷容量 | 1.00 | 1.00 | 1.45 |
有效系数 | 6.43 | 6.27 | 6.07 |
压缩比（率） | 2.66 | 2.83 | 2.62 |
压缩机释放温度℃（℉） | 77.3(171.2) | 75.1(167.1) | (166.37) |
压缩机释放压力kpa （ psia ） | 1662(241.0) | 1763(255.6) |
|
温度滑移 | 0(0) | 4.9(8.9) | 0(0) |
注：冷凝器：43.3℃，蒸发器：7.2℃，低温冷却：2.8℃，过热：8.3℃ |
R-407C（SUVA 9000）和R-410A（ SUVA 9100 ）的一般物理性能
物理性质 | 单位 | R-407C | R-410A | R-22 |
分子量 | g/mol | 86.2 | 72.58 | 86.47 |
25℃下的蒸气压力 | Kpa.abs
psia | 1174.1
170.29 | 1652.9
239.73 | 1043.1
151.40 |
沸点（ 1atm ） | ℃
℉ | -43.56
-46.40 | -51.53
-60.76 | -40.80
-41.40 |
临界温度 | ℃
℉ | 86.74
188.13 | 72.13
161.83 | 96.24
205.24 |
临界压力 | Kpa.abs
psia | 4619.10
669.95 | 4926.10
714.5 | 4980.71
722.39 |
临界密度 | Kg/m3
1b/ft3 | 527.30
32.92 | 488.90
30.52 | 524.21
32.73 |
25℃下的液体密度 | Kg/m3
1b/ft3 | 1134.0
70.80 | 1062.4
66.32 | 1194.68
74.53 |
25℃下饱和气体密度 | Kg/m3
1b/ft3 | 41.98
2.62 | 65.92
4.12 | 44.21
2.76 |
4、R-410A 制冷剂
组成：HFC-32/HFC-125=50/50，HFC 型制冷剂，ODP值为零。
R410A（Genetron AZ-20 , Puron410A）主要应用于家用空调和小型单元空调中。因为与HCFC-22相比，R410A的压力要高得多，所以典型的HCFC-22压缩机不可使用R410A制冷剂。
压缩机生产商通常建议使用POE（Polyol Ester）多元醇酯冷冻机油。
R-410A 成分的化学名和分子式
成分 | 化学名称 | 分子式 | CAS 号码 | 分子量 |
HFC-32 | 二氟甲烷 | CF2H2 | 75-10-5 | 52.0 |
HFC-125 | 五氟乙烷 | CF3CHF2 | 354-33-6 | 120.0 |
R-407C、R-410A、R-22的理论循环性能
| R-22 | R-407C | R-410A |
制冷容量 | 1.00 | 1.00 | 1.45 |
有效系数 | 6.43 | 6.27 | 6.07 |
压缩比（率） | 2.66 | 2.83 | 2.62 |
压缩机释放温度 ℃（ ℉ ） | 77.3(171.2) | 75.1(167.1) | (166.37) |
压缩机释放压力 kpa （ psia ） | 1662(241.0) | 1763(255.6) |
|
温度滑移 | 0(0) | 4.9(8.9) | 0(0) |
注：冷凝器：43.3℃，蒸发器：7.2℃，低温冷却：2.8℃，过热：8.3℃ |
R-407C（SUVA 9000）和R-410A（ SUVA 9100 ）的一般物理性能：
物理性质 | 单位 | R-407C | R-410A | R-22 |
分子量 | g/mol | 86.2 | 72.58 | 86.47 |
25℃下的蒸气压力 | Kpa.abs
psia | 1174.1
170.29 | 1652.9
239.73 | 1043.1
151.40 |
沸点（ 1atm ） | ℃
℉ | -43.56
-46.40 | -51.53
-60.76 | -40.80
-41.40 |
临界温度 | ℃
℉ | 86.74
188.13 | 72.13
161.83 | 96.24
205.24 |
临界压力 | Kpa.abs
psia | 4619.10
669.95 | 4926.10
714.5 | 4980.71
722.39 |
临界密度 | Kg/m3
1b/ft3 | 527.30
32.92 | 488.90
30.52 | 524.21
32.73 |
25℃下的液体密度 | Kg/m3
1b/ft3 | 1134.0
70.80 | 1062.4
66.32 | 1194.68
74.53 |
25℃下饱和气体密度 | Kg/m3
1b/ft3 | 41.98
2.62 | 65.92
4.12 | 44.21
2.76 |
5、R-417A（ISCEON MO59）环保制冷剂
环保制冷剂R-417A（ISCEON MO59），最早是由法国罗地亚公司(该制冷剂业务现已被美国杜邦DuPont公司收购)研制。美国采暖, 制冷与空调工程师学会（ASHRAE）的授予的编号是R-417A，R-417A的毒性与可燃性评定等级是A1/ A1级，臭氧消耗潜值ODP为零，可以完全替代R22的旧系统和新设备，为目前全世界广泛接受的环保制冷剂。
R417A能与现有的冷冻油互溶，适合典型的R22直接膨胀（DX）系统使用。它与R22的操作压力和效能十分接近，是代替R22的长远解决方案，而不需要对设备和系统进行改动，适用于各种使用R22的空调和冷冻机组。目前，R417A在欧洲替换制冷剂市场占80%以上的市场份额，被广泛地用于商场、宾馆、超市和办公场所等中央空调制冷剂的替换，其节能、环保、高效和替换简单（不用换压缩机和膨胀阀）等特点，使其已成为欧洲替换R22的首选产品。
★ R417A的主要应用：1. R417A用于现存R22制冷空调设备的无氟替换：用于直接替换现存的直接膨胀式固定空调系统（家用、商用空调系统）上使用的氟里昂R22的一种新型环保制冷剂；同时也可用于中温商用制冷系统。
2. R417A应用于热泵热水器（初装）：R417A在热泵热水器上的成功应用，使得R417A成为了主流的热泵冷媒。
★ R417A用于针对使用氟利昂R22的制冷空调系统无氟替换具有以下特点：
1. 无须更换压缩机和压缩机润滑油。
2. 无须提高系统的耐压设计。
3. 无须变更系统内的塑料、绝缘材料、金属部件。
4. 无须大幅度变更生产工艺要求。
5. 无须重新设置生产线，可与原有的R22和R407C、R410A生产线兼用。
6. 成分比例较稳定；通常制冷剂容量不足时，可以直接补足，而无须全部排空再加注。
7. 直接替换氟里昂R22，方便新旧产品售后维修，降低了售后维修对人员和设备的要求。
8. 降低了生产和售后维修成本。
9. 综合设计可达到提高能效比，提高产品的综合竞争力的目的。
R417A用于热泵热水器（替代氟利昂R22）具有以下特点：
1. 适用的工作环境温度广，可在寒冷地区（－15℃）以上正常使用。
2. 热水器出水温度可高于70℃，能力强。
3. 环保型产品，R417A制冷剂对臭氧层没有污染。
4. 加热过程中热效率比R22高，比R22节省18%左右的电能。
5. 排气压力、排气温度小于R22，压缩机使用寿命长。
6. 可直接替换，无需更换压缩机和膨胀阀。
7. 兼容R22系统，兼容MO、POE、PAG 或 AB压缩机润滑油，替代成本低。
8. 成分比例较稳定，泄漏85%以上时，其组分比例才会有较大变化。
9. 符合向欧、美、日等发达国家对出口产品的环保要求和安全要求。
R417A与R22实际制冷状况测试对比
检测项目 | 单位 | 技术要求 | 检测结果 | 结论 |
R22 | R417A |
制冷 | 制冷量 | w | 空调器实测制冷量不应小于额定制冷量的 95% | 2575 | 2396 | R417A 比R22 节能 15％ |
制冷量消耗功率 | w | 空调器实测制冷量消耗功率不大于额定制冷功率的 110% | 973 | 798 |
能效比 | w/w | 不小于能效比规定值的 85% | 2.65 | 3.00 |
R417A与其它制冷剂的主要物化性质对比（1）
物理性质 | R417A | R134A | R22 | R407C |
混合组成 | R125/R134a/R600 | C2H2F4 | CHCLF2 | R32/R125/R134a |
可替代品 | R22 | R12 | — | R22 |
分子量 | 106.7 | 102.04 | 86.50 | 86.2 |
沸点 (1ATMS) ℃ | -41.8 | -26.5 | -40.8 | -44 |
露点 (1ATMS) ℃ | -36.7 | — | — | -36.3 |
蒸气压力(25℃)psia | 142.8 | 95.42 | 151.2 | 172 |
大气压 | 10.2 | 6.82 | 10.8 | 12.3 |
临界温度 ℃ | 89.9 | 101.2 | 96.0 | 86.05 |
绝对温度 K | 363.1 | 374.2 | 369.3 | 359.2 |
临界压力 psia | 615 | 589.3 | 723.6 | 671.4 |
液体密度（25 ℃） Kg/m3 | 1152 | 1206 | 1194 | 1142 |
液体比热（25 ℃） KJ/Kg.K | 1.42 | 1.43 | 1.40 | 1.53 |
比热比率（25 ℃） Cp/Cv | 1.11 | 1.12 | 1.18 | 1.14 |
气化热 KJ/Kg | 203.4 | 216.4 | 233.1 | 241.2 |
蒸气黏度(1ATMS 25℃)cP | 0.0121 | 0.012 | 0.0131 | 0.013 |
液体黏度（25 ℃）cP | 0.162 | 0.2 | 0.216 | 0.153 |
臭氧消耗潜能 ODP | 0 | 0 | 0.05 | 0 |
温室效应系数 HGWP | 0.49 | 0.33 | 0.43 | 0.4 |
可燃性 | 不燃 | 不燃 | 不燃 | 不燃 |
美国供暖、制冷及空调协会 (ASHRAE) 毒性与可燃性测试 | 毒性与可燃性测试评定为 A1/A1 等级 | A1 等级 | A1 等级 | A1/A1 等 |
R417A与其它制冷剂的主要物化性质对比（2）
制冷剂 | 成份 | 沸点℃ | 临界温度℃ | 临界压力(bar) | 气化热kJ/kg |
R417A | 混合物 | -41.8 | 89.9 | 42.42 | 203.4 |
R407C | 混合物 | -44 | 86.05 | 46.3 | 241.2 |
R12 | 单一成份 | -30 | 112 | 41.1 | 145 |
R134a | 单一成份 | -26.5 | 101.2 | 40.6 | 216.4 |
R22 | 单一成份 | -44 | 86.5 | 49.9 | 233.1 |
* 沸点/临界温度在 1ATMS 下测试 |
★ R417A配套用冷冻机
R417A兼容传统的、和新型的冷冻机润滑油，包括：矿物油（MO）、烷基苯冷冻润滑油（AB）、及酯类冷冻润滑油（POE）。大多数情况下，替换过程中不需要更换冷冻润滑油类型。
制冷剂 | 冷冻机润滑油 |
R417A | MO, POE, PAG or AB |
R12 | MO |
R134a | POE |
R22 | MO or AB |
R502 | MO or AB |
R407C | POE |
MO=矿物油 PAG=聚二醇类 AB=烷基苯类 POE=合成酯类 |
★ R417A与相关材料的相容性
正常使用条件下，该制冷剂可与大多数冷冻压缩机油（PAG、POE、矿物油、合成冷冻油）和制冷系统的部件相适应。对钢、铸铁、黄铜、锡、铅锌、铝、密封橡胶、绝缘漆无腐蚀性。
材料 | 型号 | 相配 | 不推荐使用 |
氯丁二烯橡胶 | 70 CR 746 | ● |
|
乙烯 - 丙烯 - 二烯烃橡胶 | EPDM 155 892 | ● |
|
乙烯 - 丙烯 - 二烯烃橡胶 | 70 EPDM 281 | ● |
|
氟化橡胶 | 75 FKM |
| ● |
氟化橡胶 | 70 FKM | ● |
|
氢化丙烯晴 - 丁二烯橡胶 | 70 NEM 150 531 | ● |
|
氯丁二烯橡胶 |
| ● |
|
丙烯晴 - 丁二烯橡胶 | 72 NBR 872 | ● |
|
丙烯晴 - 丁二烯橡胶 | 72 NBR 872 | ● |
|
★ R417A在维修过程中的再添加
由于充填过程制冷剂成分比例不变，所以无需采用特别的充填程序和设备。 R417A制冷剂在充填或泄漏时成份比例相当稳定；通常情况下，充注使用后，若发现系统内制冷剂容量不足时，可以直接重新补足，而无须排走全部已灌充的制冷剂。 试验表明：当泄漏达到原来的 85% 以上时成份才会有约 5% 的变化。 而且其不燃性使其使用更安全。
6、R-22 二氟一氯甲烷制冷剂
Freon22 (二氟一氯甲烷 Chlorodifuoromethane) ，分子式CHClF，分子量 86.47。R-22在常温下为无色，近似无味的气体，不燃烧、无腐蚀、毒性极微，加压可液化为无色透明的液体，为HCFC型制冷剂。R-22的化学稳定性和热稳定性均很高，特别是在没有水份存在的情况下，在200 ℃以下与一般金属不起反应。在水存在时，仅与碱缓慢起作用。但在高温下会发生裂解。
R-22是一种低温制冷剂，可得到-80℃的制冷温度。适用于家用空调、中央空调和其它商业制冷设备。也可用作聚四氟乙烯树脂的原料和灭火剂1121的中间体。
适用的冷冻机油有：烷基苯AB （Alkybenzene）合成油、 POE （Polyol Ester）多元醇酯合成油、环烷基矿物油MO（Mineral oil）。
R22 的技术指标
指标名称 | 优级品 | 一级品 | 合格品 |
|
外观 | 无色、不浑浊 |
气味 | 无异臭 |
纯度 % ，≥ | 99.8 | 99.5 | 99.0 |
|
水份 % ，≤ | 0.001 | 0.002 | 0.005 |
|
酸度（以HCI计）% ，≤ | 0.00001 | 0.0001 | 0.0001 |
|
蒸发残留物 % ，≤ | 0.01 | 0.01 | 0.02 |
|
END
往期回顾：
空气能供暖一学就会 — 引言（1）
空气能供暖一学就会 — 引言（2）
空气能供暖一学就会 — 引言（3）
空气能供暖一学就会 — 空气能热泵（1）
空气能供暖一学就会 — 空气能热泵（2）
空气能供暖一学就会 — 空气能热泵（3）
空气能供暖一学就会 — 空气能热泵（4）
下期预告：
第二节 空气能氟路系统的设计要领及对策
一、设计空气能氟路系统匹配基础要领
二、主机系统设计匹配的一般要求和对策
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作者简介
张金祥，男，南通人。南京太阳能学会理事，国家级高级企业培训师。
2003年，出版《热泵热水器应用报告》科普手册，杜撰了逆卡诺循环原理。
2004年，出版《热泵热水器玩家心得》科普报，空气能小循环热水系统推动人。
2009年，成功主持国内第一款超低静音、超低振动“双超机”的开发；成功指导北京等热水工程；协助开发R744热泵热水器；自主开发国内第一款R410a双系统分歧箱单相电民用地暖冷气机。
《空气能供暖一学就会》将在3月10日正式出售，有购买兴趣的亲们，欢迎联系小编预订购买↓↓↓
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