第五期 2010 年 技术篇
船用替代制冷剂比较
朱 鸿
(海军驻沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室，上海 200129)
摘 要: 船用替代制冷剂的选择需要符合国际社会关于环境保护的规定以及我国的国情 ，
这决定了替代制冷剂选择是一个长期的过程. 替代制冷剂呈现出多元化 、区域化的特点. 基于对
这些替代制冷剂的对比和分析，本文给出了一些建议.
关键词: 替代制冷剂; 船用; 比较
中图分类号:S9 文献标识码:A 文章编号:1005-8354(2010)05-0020-03
Comparative Rearch on the Substitute Refrigerant in
Marine Refrigerating Facilities
ZHU hong
(Reprentative Office at Hudong Zhonghua Shipbuilding (Group) Co. ，Ltd，Shanghai 200129，China)
Abstract:The lection of the substitute refrigerant in marine refrigerating facilities should accord with the in-
ternational requirements of environmental protection and the specific conditions of our country，which makes sure
that the substitute refrigerant will be long life and help to the stable development. The replacement of refrigerant
tends to be pluralism and regionalism. Bad on comparative analys to some major substitutes，the paper of-
fers some uful references to the substituting.
Key words:Substitute refrigerant; Marine; Comparative
收稿日期:2010-07-05
作者简介:朱鸿(1968-)，男，硕士，研究方向船舶动力.
随着氟利昂的大规模使用，它所导致的环境问题
受到人们的关注.1987 年在加拿大签署了《关于消耗
臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，该协议正式规定了
逐步消减CFCs 的生产和消费的日程表. 中国政府于
1993 年批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家
方案》. 目前R12 已被淘汰，R22 的使用正在逐渐减
少，寻找新的替代制冷剂满足海洋船舶的需要迫在
眉睫.
1 替代制冷剂的分类
为了适应环保的需要，特别是为了适应保护臭氧
层的需要，近十多年来，制冷行业已做出了积极响应，
采取了许多措施和行动. 从目前情况看，替代工质可
分为纯质和混合物两种. 纯质替代物有天然制冷剂
(氨、水及CO2 等)和新合成的化合物(如HFCs)，混
合物替代制冷剂可 分为共沸、近共沸以及非共沸
三种.
2 船用替代制冷剂
2.1 选择船用替代制冷剂的主要考虑因素
选择替代制冷剂主要从环境、安全性、热工性能、
实用性等几个方面加以权衡. 相对于陆用空调制冷设
备，船用制冷装置对制冷剂可燃性及运行压力等方面
有着更高的要求. 首先，船用制冷设备要求制冷剂安
全性好，无毒或低毒，充注量较大时要求制冷剂不具
有可燃性，以免船舶颠簸行驶中发 生危险. 练字图片船用制冷
剂运行压力要低，不易泄露. 因为船用制冷设备的体
积和重量受到限制，因此要求船用制冷剂传热性能
好，容积制冷量大，避免装置体积或重量方面受到
限制.
02
技术篇 2010 年 第五期
2.2 天然制冷剂
氨是一种传统的天然制冷剂，其循环效率、传热
系数、临界温度均比R22 高，且价格低廉，所以不仅
适用船舶制冷设备中的R12、R22 的替代，而且可在
渔船鱼品加工、冷藏船和冷藏舱的食品冷藏运输等方
4月11日
面使用. 然而，氨的运行压力过高、具有爆炸危险性、
易燃性、腐蚀性、毒性及较小的亲油性，总的来讲，其
并不是一种理想的替代工质，不适合大面积推广
使用.水作为制冷剂主要应用在溴化锂-水吸收式制冷
循环当中，以低势热能为动力，水为制冷剂，利用溴化
锂水溶液对水蒸气的吸收特性制冷. 溴化锂水溶液的
实习报告前言特点是ODP =0，GWP =0;耗电量仅为压缩式制冷机
的15%，运行时无噪音、无振动，且温度高于75℃的
低压蒸汽和热水均可作为热源. 从提高船舶动力装置
的经济性能和环境保护出发，推广利用废气废热的吸
收式制冷机作为空调装置是极为明智的. 文献中对碳
氢化合物(HCs)如R290、R600a 等的循环特性做出了
研究，其物理和热力学特性和R12 非常相似，但具有
可燃性，可用于充注量小的船用小型封闭式制冷设备
和独立的空调装置，因为它属于封闭系统，制冷量小，
因此其安全性尚可. 如将其用于大范围替代R12 用
于船舶，因船舶的振动、制冷剂用量较大和由于系统
是密封装置存在着泄露的可能，这些都是不安全因
素，因此绝对不可以将碳氢化合物做船用R12 的替
代物.
2.3 合成替代工质
R134a 是第一个提出的非臭氧破坏替代制冷剂，
是高温和中温制冷装置中替代R12 的主要制冷剂.
在中高温制冷装置中，R134a 因为的英文怎么写的制冷能力及性能系数
与R12 相当. 鉴于制冷剂R134a 的单位容积制冷能
力比R12 低，为确保系统的制冷能力，在提高压缩机
排量的同时，还需对换热器进行改进. 如安装空间许
可，可适当增大换热器的换热面积，以确保系统匹配.
如空间不允许，可以从改进换热效率方面入手 ，采用
换热能力更强的换热器. 总的来讲，R134a 是目前替
代制冷剂中性能最好的，但其属于《东京议定书》中
认定的温室气体，对环境仍然具有一定的破坏.
欧洲在2011 年之后将全面禁止使用GWP >150
的制冷剂，R134a 也在被禁之列. 在这种情况下，
R1234yf 成为人们选择未来替代制冷剂的主要目标
之一. R1234yf 的ODP =0，GWP 为4-6，与R134a 相比
其能效高，只需对系统做极少改变就可以直接替代
R134a，与已有系统的通用性、兼容性及可靠性高，维
护费用低. 但目前对其毒性仍有争议，R1234yf 温度较
高时可以被点燃，且燃烧过程中分解出毒性很高的物
质，其推广使用仍需要进一步的验证.
对R11 的替代，从其标准蒸发温度及热力性质
相近的角度出发，优先考虑的是R123. 已有较成熟的
报告认为，在离心式冷水机组中用R123 替代R11，效
果十分良好. 但从R123 的毒性试验结果来看，似乎人
们对R123 的大量使用还有所保留. R123 允许使用的
时限到2020 年，并将于2030 年停止生产，因此它并
不能够作为船舶离心式冷水机组的替代制冷剂. 在离
心式制冷机中，用R134a 来替代R11 也是一种途径，
但它们与R11 的性能相差较大.
R236fa 无可燃性，只有微小的毒性，主要用作制
冷剂、灭火剂和发泡剂，目前正被考虑用作高温热泵
中R124 的替代物，其运行压力比R124 更接近于
R114，某国海军考虑将其用于军用冷水机组中 作为
一种很有潜力的替代物. R236fa 的分子量为152，与
R11 接近，适用于离心式压缩机，在制冷系统工作温
度范围内始终为正压，且与大气压压差较其他替代制
冷剂为小，不易产生泄漏，未来在船用离心式冷水机
组中可能有一定的应用前景.
2.4 混合制冷剂
混合制冷剂的性质取决于其组分的性质以及各
组分在混合物中所占的比例，可以通过组分物质的选
择和成分搭配调整混合物制冷剂的性能，以达到用于
制冷系统的性能要求. 目前使用较广的混合制冷剂有
R410A、R407C 和R404A 等. 混合工质在制冷工 质替
代技术中越来越显示出它的优越性，实验研究和实践
经验都表明，和其他替代工质相比 ，混合制冷剂在能
量消耗与制冷效率等方面有着明显的优势.
R407C 是R32、R125 和R134a 按照质量比23:
25:52 混合的三元非共沸混合制冷剂，属于氟化碳氢
化合物，ODP =0，其蒸发压力和冷凝压力与R22 非常
接近，在替代R22 时无须对现有系统做大的改动，这
是R407C 替代R22 的最大优点. R407C 的运行压力
和R22 相近，这就意味着用R407C 飞机托运规定代替R22，压缩机
和热交换器等主要部件不必重新设计 和更换. 但是，
由于R407C 属于非共沸混合物，在换热器的定压相
变过程中存在约7℃的温度滑移，需要设计新的蒸发
盘管和选择不同的使用场合来发挥其温度滑移. 当系
统存在泄漏时，制冷剂的成分会发生变化 ，使得
R407C 制冷系统的维修和保养存在一定的困难，同时12
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也会对其传热性能产生影响，引起热交换器性能的
恶化.R410A 是近共沸混合物，标准沸点为-52. 5℃，相
变温度滑移只有0. 1℃左右，可以忽略不计. 近共沸
是它作为替代制冷剂的长处. R410A 的压力明显高于
R22，大约高出50%，所以它的容积制冷量大，相同制
冷量所需的压缩机输气量比用R22 小得多. 因为它
有高密度和高压力，用口径小得多的管道仍能保持合
理压降. 理论上，R410A 循环的COP 值不如R22 高，
但是它的传热性能很好，在用R410A 替代R22 时，要
达到相同的制冷效果，R410A 系统所需的换热面积要
小于R22 系统的换热面积 ，在船舶制冷装置体积和
重量受到限制的情况下有明显的优势. 不过为了适应
高压以及优化热交换器，必须对原有系统重新设计 ，
包括压缩机和大部分部件.
R236ea 的 GWP 值为710，远远小于 R236fa
(GWP =6300)，因此R236ea 具有更好的环保性能 ，
基于R236ea 开发的混合物作为替代制冷剂可应用于
R12 及R22 的替代. Korea Inst Science Technology 开
发了一种含有R236ea 的混合工质，性能测试结果表
明该混合工质的能效比、容积制冷量、蒸发压力和冷
凝压力均介于R407C 和R410A 之间，可以替代R22
用作制冷剂.
中国专利报道了一种可直接用于R134a 热泵机
组中，由 R134a、R227ea 和 R236ea 组成的或由
R134a、R227ea、R236ea 和R600 组成的混合工质，该
混合工质的ODP 值均为零，且具有与R134a 相近或
更低的GWP 值，应用时压缩机与系统中的主要部件
无需改动.
3 结论
目前，替代制冷剂的发展呈现“百花齐放”格局，
新开发出的各种替代制冷剂在陆用设备中经过实践
验证后，仍要满足船舶设备的使用要求才能够在船舶
小学生个人简历制冷系统中得到应用，以免产生安全性、经济性方面
的问题. 在近段时间内，制冷剂的替代将呈现出多元
化、区域化的趋势，在我国应利用较长的时间作进一
步的观察和研究.
参考文献:
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檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿
2-9.
(上接第16 页)
2)GCU 的结构
气体燃烧装置主要有以下几个部件
［2，4］:
(1)一个燃烧器和它的点火器，在蒸发气流量和
氮气含量方面提供更宽的工作范围;
(2)一套电机驱动的风机，它给蒸发气燃烧提供
空气，同时通过稀释相应的热气来冷却热气;
(3)一个燃烧室，它用来容纳火焰和新鲜空气稀
释的燃烧气体;
(4)一个气体供给系统，它用来控制在气体燃烧
装置中被处理的蒸发气的流量. 整套装置一般安放在
四层甲板之内:一层用于安装风机和“空气室我的人生哲学”的风
机甲板;一层用于安装燃烧器、燃烧室、气体供应和控
制系统的燃烧室甲板;两层甲板把排气管引导到烟囱
外壳的顶部
［5］.
参考文献:
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22
