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摘要：冷媒的選擇是很簡單的-或至少是較為簡單的-直至1989年后期。過去離心式(渦輪)冰水可逆錘式破碎機(jī)機(jī)的冷媒選擇是R-11、R-12、R-22及R-500。在特別的需要下，例如為適合低容量使用或因應(yīng)熱回收而運(yùn)轉(zhuǎn)在高冷凝溫度狀況下，則R-113或R-114會被使用。大部份的工程師大多未指明要求的冷媒或在審標(biāo)時經(jīng)建議修正為它種冷媒。他們通常只規(guī)定容量、操作規(guī)格及必要的配管、動力及控制特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：冰水機(jī)　冷媒 凍水機(jī)，工業(yè)冷凍機(jī)，工業(yè)冷水機(jī) 　　冷媒的選擇是很簡單的-或至少是較為簡單的-直至1989年后輸送機(jī)期。過去離心式(渦輪)冰水機(jī)的冷媒選擇是R-11、R-12、R-22及R-500。在特別的需要下，例如為適合低容量使用或因應(yīng)熱回收而運(yùn)轉(zhuǎn)在高冷凝溫度狀況下，則R-113或R-114會被使用。大部份的工程師大多未指明要求的冷媒或在審標(biāo)時經(jīng)建議修正為它種冷媒。他們通常只規(guī)定容量、操作規(guī)格及必要的配管、動力及控制特點(diǎn)。 　　從提升機(jī)械前的選擇 　　R-11，一種氟氯碳化合物(CFC)，是一個經(jīng)常被使用的冷媒，主要是因?yàn)樗?fù)壓特性所帶來的效率及冰水機(jī)的成本優(yōu)勢。大約每3個離心機(jī)中就有2個使用這種冷媒。目前使用的R-11冰水機(jī)仍多過所有其它離心機(jī)的總數(shù)，即使他們已于1994年在已開發(fā)國家停產(chǎn)。這個矛盾是由于R-11機(jī)組已大量的安裝使用而機(jī)組設(shè)備之更新與機(jī)組冷媒轉(zhuǎn)換(CFC CONVER- SION)緩慢所致。 　　另一個最常用的選擇是R-12，它能擴(kuò)大離心機(jī)的范圍至低容量，在不強(qiáng)調(diào)高效率時能有很好的成本優(yōu)勢。R-500被當(dāng)成離心式冰水機(jī)的冷媒使用是因其能在50Hz馬達(dá)轉(zhuǎn)速時達(dá)到與R-12于60Hz電力的相似設(shè)計(jì)中得到相同容量。而后持續(xù)被使用于60Hz之設(shè)備，因其可以擴(kuò)大容量范圍。在歐洲、日本的一部分及亞洲其它地區(qū)的電力標(biāo)準(zhǔn)是50Hz；在大部分北美及日本其它地區(qū)的電力標(biāo)石料破碎準(zhǔn)是60Hz。 　　大部份的冰水機(jī)使用渦卷式、活塞式或螺旋式(均為容積式)壓縮機(jī)，使用R-22為冷媒，它是一種高壓的氫氟氯碳化合物(HCFC)。這種多功能冷媒同時獨(dú)占使用于最大的冰水機(jī)-超過5MWt(1400 ton)-使用離心壓縮機(jī)。有少數(shù)的系統(tǒng)-總數(shù)少于10%-使用R-717(氨)或吸收式(absorption- cycle)冰水機(jī)。吸收式冰水機(jī)多數(shù)利用水及溴化鋰分別充當(dāng)冷媒及吸收劑。 　　目前氣旋篩的選擇 　　現(xiàn)今之離心式冰水機(jī)的選擇，R-22使用在較小容量及非常大的容量，另外則是R-123及R-134a。使用R-123及R-134a的比例是類似于R-11及R-12的比例。幾乎三分之二的新裝置設(shè)備使用R-123(一種低壓的HCFC)。 　　其余的大部分設(shè)備使用R-134a (一種中壓的氟碳?xì)浠衔?，HFC)。R-134a在其它用途的接受度是相當(dāng)高的，且它很有可能取代R-22而成為最廣泛使用的冷媒。 　　軍艦中老舊R-114冰水機(jī)的轉(zhuǎn)換，尤其是潛水艇，使用R-236fa(一種中壓的HFC)，但是沒有制造商有使用它來做一般空調(diào)用之冰水機(jī)。 　　雖然R-22在容積式冰水機(jī)中仍占絕大多數(shù)，但是情況已經(jīng)改觀。使用R-134a以及R-407C、R-410A(兩者都是HFCs混合物)的設(shè)計(jì)已經(jīng)被引入以取代R-22。少數(shù)的小型冰水機(jī)，特別是歐洲，使用R-404A(亦是HFCs混合物)。雖然R-407C的壓力與溫度特質(zhì)類似于R-22，它的使用需要變更設(shè)計(jì)(例如去掉了滿溢式蒸發(fā)器)以避免混合物分餾成份的轉(zhuǎn)變。一些為R-407C所做的新設(shè)計(jì)利用它的溫度滑落差之特性，使用Lorenz循垂直振動提升機(jī)環(huán)來增進(jìn)效率。 　　一個正在增加但是為數(shù)依然很少的小型冰水機(jī)使用R-717(氨)以及-雖然談不上是經(jīng)常-碳?xì)浠衔锢鏡-290(丙烷)、R-600(正丁烷)、R-600a(異丁烷)或他們的混合物。在歐洲的接受度是較其它地區(qū)為高。 　　吸收式冰水機(jī)，大部分使用水及溴化鋰，其數(shù)目不到北美地區(qū)冰水機(jī)銷售量的2%。這個比例沒有包括可與冷氣機(jī)匹敵的小型氨/水冰水機(jī)，但在該應(yīng)用上其市場占有率少于0.2%。雖然在日本對離心式冰水機(jī)的興趣有恢復(fù)的跡象，在那兒吸收式冰水機(jī)仍舊較離心式冰水機(jī)為普遍。此種地區(qū)性的偏好主要是由于能源資源、成本及建筑規(guī)定的不同所致。 　　什么改變帶式輸送機(jī)械了？ 　　傳統(tǒng)上是設(shè)備制造商，而不是系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師或是建筑物所有人，固定式輸送機(jī)選擇使用的冷媒。業(yè)主及工程師對該項(xiàng)選擇只比對其它內(nèi)部構(gòu)造多一些的注意。大部份業(yè)主是根據(jù)成本、性能、本地制造商可供應(yīng)及維修之選擇、操作的偏好及感受的信賴度而做冰水機(jī)的選擇。在適用的范圍內(nèi)，他們會排除一些冷媒，以避開當(dāng)?shù)靥貏e許可的規(guī)定或是需要操作人員在場的特定的冷媒或設(shè)備。 　　這個規(guī)則在1987年隨著國際協(xié)議蒙特婁議定書(Montreal Protocol)之簽定而改變了，這是歷YBZD防爆振動電機(jī)史上保護(hù)同溫層中臭氧層的重要公約。隨著后續(xù)的修訂版本他們再次改變，尤其是在19礦用碎石機(jī)90年及1992年，及稍后因氣候變化而制訂的京都議定書(Kyoto Protocol)。未來對這兩項(xiàng)環(huán)境條約的修正實(shí)際上是受到科多錘頭破碎機(jī)學(xué)直線篩機(jī)發(fā)展沖擊式石頭制砂機(jī)及輕型皮帶輸送機(jī)政治的影響；這些變化將會推動反擊破碎機(jī)產(chǎn)生更多的管制措施。 　　環(huán)境問題 　　兩項(xiàng)重大的議題，同溫層臭氧耗竭及氣候變化，都是全球共通的問題。 　　臭氧層的破壞 　　臭氧，氧的一種形態(tài)，吸收從太陽射入的紫外線(UV-B)可防止對人類、動物及植物造成傷害。 M.I. Mopna及F.S. Rowland在1974年的論文指出CFCs是氯的來源而其會破壞自然的臭氧形成及消滅的平衡。這份論文及后來的調(diào)查升高對同溫層中臭氧層因?yàn)閬碜匀嗽旎衔锏穆燃颁宥鴾p少變薄的關(guān)切。從使用這些化學(xué)物質(zhì)的預(yù)計(jì)成長率來看，這些研究顯示了臭氧耗竭會更嚴(yán)重的可能性。 　　蒙特婁公約要求有計(jì)劃分階段的管制這些破壞臭氧的物質(zhì)。他們包括含有氯及溴的化學(xué)制品，他們被用作冷媒、溶劑、發(fā)泡劑、煙霧劑、滅火劑及作為其它的用途。 　　氣候變化 　　預(yù)期全球溫暖化之趨勢已經(jīng)有一段很長的歷史。在1827年數(shù)學(xué)家J-B. Fourier指出大氣中氣體的角色是在決定大氣及地面的溫度。他將此種全球溫度暖化的行為比喻成為"溫室"。S. Arrhenius在1896年的論文警告從逐漸增加使用化石能源作為燃料而排放出來的二氧化碳將會增強(qiáng)自然界的溫室效應(yīng)。 　　氣候變化由于涉及的各種形成原因、自然的抵減及對此二者的敏感性及不確定性太多，所以臭氧的耗竭的現(xiàn)象更為復(fù)雜。不管如何，多數(shù)的科學(xué)家現(xiàn)在都同意，暖化正在發(fā)生當(dāng)中而結(jié)果是愈來愈能夠預(yù)測到更嚴(yán)重。 　　不像臭氧的耗竭，一些地區(qū)將會因氣候變化而受益。不幸的是，全球暖化將會造成疾病的蔓延及由于海平面的上升造成居住在海平面附近大量的人口冒著被洪水吞噬的危險(xiǎn)。而且，快速的變化將會傷害大部分的農(nóng)作物及其它植物。 　　主要的科學(xué)家們，例如國家海洋及大氣管理機(jī)構(gòu)(National Oceanic and Atmospheric Administration) (NOAA)的J.D. Mahlman認(rèn)為到2001年時，我們已確定將產(chǎn)生2倍-及也許是4倍-大氣中的二氧化碳。而它是最主要值得關(guān)切的溫室氣體。 　　另一位NOAA科學(xué)家-D.L. Albritton，早已是臭氧問題的先鋒，提出一個獨(dú)到的見解。他建議歷史學(xué)家可以將同溫層臭氧耗竭的反應(yīng)當(dāng)成是必要的見習(xí)，以為更困難的氣候變化問題作準(zhǔn)備。 　　環(huán)境問題的爭辨范圍從否認(rèn)、或詳述氣候變化的益處以至滅亡命運(yùn)的警示皆示。在其最近的評估中，氣候變化政府間的專門小組(Intergovernmental Panel on Cpm- ate Change)(IPCC)報(bào)告結(jié)論中表示，氣候變化已經(jīng)開始有明顯證據(jù)。 　　目前的HFCs對造成整個溫室氣體的排放并無太大的貢獻(xiàn)。就算是以等同二氧化碳計(jì)算，它也低于2%，以全球暖化指數(shù)(GWP)而言。因冷媒所造成的部分更小。但是，整體HFC的影響，是以全球?yàn)榛A(chǔ)，比京都議定書所提及的其它氣體影響的成長更為快速。 　　其它 　　從臭氧耗竭及氣候變遷得到的一項(xiàng)課題是化學(xué)物質(zhì)的排放在問題被確認(rèn)或證實(shí)之前就已累積。 　　有愈來愈多對持續(xù)的化學(xué)污染物(persistent chemical pollutants) (PCPs)的累積及其對生態(tài)系統(tǒng)的沖擊的關(guān)切。該問題在某方面是威脅到有限的適于飲用之水的供給。 　　另一受到關(guān)切的問題是農(nóng)業(yè)上密集的施肥、燃料的燃燒及豆科植物廣泛的栽培而累積大量的氮。一部分的解決方法將要求改善所有能源使用效率，包含冰水機(jī)的運(yùn)作。 　　空氣污染，受到使用石化燃料的使用，例如提供電力給冷凍系統(tǒng)，及資源的利用似乎成為令人擔(dān)憂的事，但還是會持續(xù)的發(fā)生。他們將會隨著世界人口的增加-現(xiàn)今已超過60億-及經(jīng)濟(jì)及工業(yè)的發(fā)展而提高。 　　我們不能正確地預(yù)測未來的問題，但是我們應(yīng)該預(yù)期到一些事情將會發(fā)生。因此，在得知他們或他們的分解產(chǎn)物將會隨著時間累積而破壞環(huán)境，我們必須采取適當(dāng)?shù)牟襟E以避免長期破壞自然的化學(xué)物質(zhì)的排放。 　　冷媒 　　雖然冷媒會造成所提及的環(huán)境問題，他們的角色所影響的相對地不大。一項(xiàng)與同樣的化學(xué)物質(zhì)用于其它用途的區(qū)別是冷媒并不需要被釋出以產(chǎn)生作用。實(shí)際上，避免釋出冷媒能改善系統(tǒng)效率及降低成本。冷媒這個問題不是在于系統(tǒng)內(nèi)部的冷媒而是在于他們的釋出。 　　冷凍提供了不可或缺的社會利益。一些是使氣候酷烈的地區(qū)變得適合人居，使得食物能夠被儲藏及運(yùn)輸，使得醫(yī)療品及藥物能夠被生產(chǎn)及儲藏，以及避免疾病的散布。冷凍同時使得許多重要的生產(chǎn)過程變成可能，增加工人的生產(chǎn)力，及提供舒適的生活。 　　冷媒是冷凍系統(tǒng)最重要的構(gòu)成成份。由冷媒的蒸發(fā)所移走的熱量就是制冷的能力。將冷媒與空氣或其它被冷卻的物質(zhì)隔離需要某種熱交換器-蒸發(fā)器-以隔離冷媒。 　　其它在冷凍系統(tǒng)回路中件只是使冷媒能夠不斷循環(huán)。一個壓縮機(jī)(或是一個吸-放回路及一個溶液幫浦)可提升冷媒的壓力，以使得熱量得以在較高溫的溫度排放出來。一個冷凝器液化冷媒而使得它能再次沸騰或蒸發(fā)。一個減壓的設(shè)計(jì)，如膨脹閥或限流孔，控制流量以分離系統(tǒng)回路的高壓端及低壓端。 　　冷凍系統(tǒng)剩下的其它部件則分別在不同的負(fù)載量及熱量排放情況下控制運(yùn)轉(zhuǎn)，將熱從產(chǎn)生的地方傳輸至蒸發(fā)器，傳輸冷凝器熱量至排放裝置，供應(yīng)能源以驅(qū)動系統(tǒng)，或是改進(jìn)系統(tǒng)的安全、耐用性及可靠度。 　　幾乎任何的流體，通常借著階段性的變化，都能被當(dāng)成冷媒使用。實(shí)際上的差別是在于穩(wěn)定性、安全性、效果及兼容性。 　*冷凍有其它的方法例如使用magnetocaloric或thermoacoustic過程或利用Seeback效應(yīng)。這些方法未來有發(fā)展的空間，但是現(xiàn)今并不實(shí)用，除非在特別的應(yīng)用上，如magnetocaloric系統(tǒng)的溫度必須趨近絕對0度。這里的討論提出Joule-Thomsom效應(yīng)，因?yàn)槠湫Ч岸嘤猛臼亲畛１皇褂玫摹? 　　冷媒歷史 　　第一個百年中所使用的冷媒是由在幾近典型的機(jī)器中對熟悉的液體創(chuàng)新努力使用來主宰-"不論是什么只要能用即可"。目標(biāo)是提供冷凍用途，以及后來的，持久性。幾乎所有早期的冷媒都是可燃的、有毒的或兼有二者，且有一些同時是有劇烈作用的。意外事件是常常發(fā)生的。就此觀之，丙烷當(dāng)時因此被當(dāng)成無味的安全冷媒出售。 　　第二代的冷媒是源自1928年為尋求較為安全的冷媒、能夠廣泛的被使用于家用冰箱而來的。T.Midgley,Jr.及他的同事A.L.Henne及R.R.McNary由物質(zhì)組成表及特性表中找尋適當(dāng)?shù)暮蜻x者，其特性必需是穩(wěn)定的，既沒有毒也不可燃，并且有著他們需要的沸點(diǎn)。 　　這個結(jié)果使得他們的注意力轉(zhuǎn)移至先前的尚未使用的有機(jī)氟化物，但是由于數(shù)據(jù)的不足迫使他們轉(zhuǎn)向其它的方法。Midgley轉(zhuǎn)向元素周期表中去尋求。他快速地舍棄那些揮發(fā)性不足的元素。他然后根據(jù)元素的低沸點(diǎn)的需求除去那些會產(chǎn)生不穩(wěn)定及有毒的化合物及惰性氣體的元素。他剩下8種元素可以選擇：碳、氮、氧、硫、氫、氟、氯及溴。他們聚集在元素周期表相交的行與列上，氟是在接近中央的位置。 　　經(jīng)過他人反復(fù)的篩檢，使用較新的數(shù)據(jù)及技術(shù)，都得到相同關(guān)于Midgley元素適合的結(jié)果。很有趣的，所有在1928年以前所使用的冷媒就是由這8種元素中的7種元素所組成-除了氟以外。參考文獻(xiàn)4至7詳細(xì)描述了這個歷史。 　　理想的冷媒 　　除要具備特定的熱力特性外，一個理想的冷媒應(yīng)是無毒的、不可燃的，及在系統(tǒng)內(nèi)完全地穩(wěn)定。它應(yīng)是環(huán)保的-即使其分解后的產(chǎn)物-而且是豐富的或容易制造的。它應(yīng)是具有潤滑性的且與其它被用來制造及維修冷凍系統(tǒng)的材料是兼容的。它應(yīng)是容易處理及偵測，并且不需要極端的壓力，不論是高壓或低壓。 　　還有額外的評估標(biāo)準(zhǔn)，但是目前的冷媒?jīng)]有一個是理想的，就算是只從部分標(biāo)準(zhǔn)來看?；瘜W(xué)及熱物理分析顯示出在需求的分子組成及特性方面的不一致性，實(shí)質(zhì)上已排除理想冷媒的可能存在或是可以被人工合成的可能性。 　　圖2表示出有機(jī)鹵化物的分子間之消長關(guān)系，特別是碳化合物與包含氯、氟及氫原子間之關(guān)系。增加氫的成分將會縮減其在大氣中的壽命，但是卻使物質(zhì)具備可燃性。增加氟的成分將會減少可溶混性，至完全氟化時冷媒通常需要合成的潤滑劑以回油。增加氯的成分通常會增加其毒性。然而，許多毒性的形式是如致命的、刺激心臟的、致癌的及導(dǎo)致遺傳因子突變，以及麻醉的、影響生殖的及呼吸的效果等。一些毒性是本質(zhì)上就實(shí)際存在的而其它的則是因?yàn)榛瘜W(xué)變化；氯的成份只許多決定性變量其中之一。 　　增加氟或氯的成份會增加在大氣中的穩(wěn)定性，將延長其大氣存活壽命。就如圖3所示，增加冷媒分子中氯的成分通常會提高臭氧破壞之能力(ozone depletion potential) (ODP)。 　　化合物中不包含溴或氯者，其ODPs值通常很接近于0。同樣地，增加氟的成分通常會提升溫室效應(yīng)的潛能(GWP)。用氫來取代者通常會減少其大氣的壽命?；衔镉兄^短的大氣壽命者，將有很低的ODPs值，因?yàn)樵诘竭_(dá)同溫層之前大部分的排放的物質(zhì)將會被分解。他們亦將有很低的GWP值，因?yàn)樗麄冊诖髿庵械某掷m(xù)存在期間是相當(dāng)短的。 　　選擇標(biāo)準(zhǔn) 　　在認(rèn)知沒有理想的冷媒及不可能發(fā)現(xiàn)理想的冷媒后，使用者必須在它可利用的冷媒中加以運(yùn)用。從它們其中來挑選是很令人有挫折感的，因?yàn)槲磥韺@些冷媒的選擇之接受度似乎是不確定的。而且，所知的選擇標(biāo)準(zhǔn)需要檢驗(yàn)多項(xiàng)因素。它們包含從環(huán)境的、安全的考量以至于效果及兼容性的議題均需加以衡量。 　　設(shè)備制造商對其產(chǎn)品中所使用的冷媒，通常會描述為其唯一合乎邏輯的選擇。化學(xué)品制造商及獨(dú)立維修公司也都會致力于市場行銷，但是他們對冷媒的選擇并無太大影響。不令人意外的，矛盾、誤導(dǎo)及有時不正確的信息會充塞于市場中。這個結(jié)果通常會在市場上造成一些恐懼的、不確定的及懷疑的(fear, uncertainty and doubt)(FUD)氣氛。這些FUD因素包含： 　　根據(jù)環(huán)境保護(hù)管制(分階段或禁用)的未來之可利用性， 　　效率， 　　毒性， 　　可燃性，及 　　未來成本的上升。 　　未來可利用性 　　R-22及R-123都是蒙特婁公約及國家規(guī)定中計(jì)劃要分階段管制的而停用的。公約呼吁工業(yè)國家在2030年之前，開發(fā)中國家在2040年之前停止生產(chǎn)。它更進(jìn)一步規(guī)定所有的HCFCs的ODP加權(quán)總值的減低步驟。國家對使用于新設(shè)備、生產(chǎn)或進(jìn)口及-在極端的情形下-對所有的用途，規(guī)定相同或較早的期限。R-22的期限通常較早，因它的ODP值較高。 　　HCFC主要令人憂心的是在于他們作為發(fā)泡劑時會排放出R-141b及R-142b。這個應(yīng)用原本就會排放出氣體，且他們的ODPs分別為0.086及0.043，以HCFCs而言，是偏高的。相對之下，冰水機(jī)使用的冷媒則排放的很少，且R-22及R-123的ODPs分別為0.034及0.012，是較為低的。 　　嚴(yán)密的分析顯示R-123被當(dāng)成冷媒使用對臭氧破壞的影響是很小的，最多也低于尖峰值的0.001%。進(jìn)一步的研究顯示它對環(huán)境的益處超過它對臭氧的影響并且證明重新考慮分階段管制是合理的。 　　雖然暫緩或放松管制R-123有科學(xué)上修正的根據(jù)，但政治層面上是很難去預(yù)測的。公約中準(zhǔn)許繼續(xù)生產(chǎn)HCFC 30年(開發(fā)中國家則是40年)還是沒有被重新考慮延長?，F(xiàn)存的及新的R-123冰水機(jī)所需要的冷媒數(shù)量應(yīng)該至少是要足夠另外的數(shù)十年使用才是。注意到R-11在已開發(fā)國家于1994年或更早的時期已經(jīng)停產(chǎn)，但是維修存量仍然很高。設(shè)備洮汰及替換的冷媒回收再利用，這是蒙特婁公約所準(zhǔn)許的，應(yīng)該能提供較足夠的數(shù)量更多且負(fù)擔(dān)的起的成本。主要的關(guān)鍵是在于機(jī)組泄漏率之降低及維修的改善以降低所需冷媒補(bǔ)充的數(shù)量。 　　HFCs并不在蒙特婁公約規(guī)定的范圍內(nèi)，因?yàn)樗麄兊腛DPs值幾乎是0。HFC的排放是被規(guī)定在京都議定書中，但是這個條約尚未實(shí)施而且看起來在開發(fā)中國家提出實(shí)施管制方法前將不會施行。 　　目前的京都議定書所訂出之減低排放的目標(biāo)，根據(jù)6種特定氣體或族群的GWP加權(quán)計(jì)算值來做排量久管制，其中也包含了HFCs。HFCs是總數(shù)的一小部分，但卻是增加最快速的一種成分。 　　沒有其它的方法可以預(yù)測是否在未來將會有特定的生產(chǎn)上限。一些國家-特別是歐洲-正單方面的朝向制訂一些使用HFC的限制及甚至是禁令。設(shè)備制造商已經(jīng)避免使用R-236fa于新的設(shè)備，因?yàn)樗蟹浅８叩腉WP值 9400 (相對于R-123及R-134a其分別為120及1600)。