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制冷系统在渔船特别是在远洋和国内大型渔船中占有重要地位，冷冻装置的性能和效果严重影响渔获物的保鲜质量，冷冻加工能力也决定了渔船的生产能力，直接影响渔船的经济效益。
制冷剂的选择
渔船制冷系统复杂，技术要求、质量要求、安全要求都较高。不同制冷剂的使用对应不同的法规、规范要求，设计和使用不合理会造成系统不能正常工作，轻者会给日常操作管理带来很多麻烦，降低系统的工作效率，重者可能造成爆炸、火灾、有毒物质泄漏等，对渔船和人员安全造成很大威胁。
01
国际公约/法规相关要求
根据《远洋渔船法定检验技术规则(2019)》和《国内海洋渔船法定检验技术规则(2019)》，我国现行船舶技术法规(以下简称法规)中允许使用的制冷剂包括：
(1)R717氨(NH3)；
(2)R22一氯二氟甲烷(CHClF2)；
(3)R404A：R125(44%)+R143a(52%)+R134a(4%)的混合物。R125为五氟乙烷(CHF2CF3)、R143a为三氟乙烷(CH3CF3)、R134a为四氟乙烷(CH2FCF3)。
根据中国海事局按规定程序公布认可的渔业船舶建造规范(以下简称规范)，规范中许可使用的制冷剂与法规保持一致，但新版《钢质远洋渔船建造规范(2021)》中对许可使用制冷剂删减了R22，同时补充了部分环保型制冷剂，具体包括：
(1)R717：氨(NH3)；
(2)R134a：四氟乙烷(CH2FCF3)；
(3)R404A：R125(44%)+R143a(52%)+R134a(4%)的混合物。R125为五氟乙烷(CHF2CF3)、R143a为三氟乙烷(CH3CF3)、R134a为四氟乙烷(CH2FCF3)。
(4)R507A：R125(50%)+R143a(50%)的混合物。R125为五氟乙烷(CHF2CF3)、R143a为三氟乙烷(CH3CF3)。
(5)R407C：R32(23%)+R125(25%)+R134a(52%)的混合物。R32为二氟甲烷、R125为五氟乙烷(CHF2CF3)、R134a为四氟乙烷(CH2FCF3)。
现行法规中允许使用的制冷剂中R22一氯二氟甲烷(CHClF2)属于氢氯氟烃，由于氟利昂类制冷剂对大气臭氧层破坏严重，国际上已完全禁用含消耗臭氧物质逐渐限制使用氢化氯氟烃类制冷剂，R22即将在全球范围内面临被淘汰。《国际防止船舶造成污染公约》附则Ⅵ“关于防止船舶造成空气污染规则”对海洋船舶使用消耗臭氧层的制冷剂也加大限制使用力度。
《远洋渔船法定检验技术规则》(2019)和《国内海洋渔船法定检验技术规则(2019)》中第十五篇第5章有如下要求：
在下列情况下，应禁止使用含消耗臭氧物质(氢化氯氟烃除外)的装置：
(1) 在2005年5月19日或以后建造的渔船；
(2) 对于2005年5月19日以前建造的渔船，设备合同交付船上的日期为2005年5月19日或以后，或者无合同交付日期，实际设备交付船上的日期为2005年5月19日或以后。
在下列情况下，应禁止使用含氢化氯氟烃的装置：
(1) 在2020年1月1日或以后建造的渔船；
(2) 对于2020年1月1日以前建造的渔船，设备合同交付船上的日期为2020年1月1日或以后，或者无合同交付日期，实际设备交付船上的日期为2020年1月1日或以后。
因此，现有远洋渔船(400总吨及以上)上已经安装的制冷设备如使用制冷剂R22，可以继续使用，但应保证与使用、维修、维护、氢氯氟烃(HCFCs)消耗有关的事项在《消耗臭氧物质记录簿》中记录并保存在船上；
对于现有远洋渔船和国内渔船，如对船舶制冷系统因自然消耗后进行充注，应使用2020年1月1日前已生产的制冷剂库存(即：禁止继续购买2020年1月1日之后生产的氢氯氟烃HCFCs一类的制冷剂)。
02
制冷剂的应用趋势
环境和能源问题是当今人类面临的两大问题，而臭氧层消耗和全球气候变暖则是世界关注的两大主要环境问题。2016年10月，《蒙特利尔议定书》第28次缔约方大会以协商一致的方式通过了《基加利修正案》，将氢氟碳化物纳入管控范围，开启了协同应对臭氧层损耗和气候变化的新篇章。2021年，我国正式接受《基加利修正案》并生效，根据《基加利修正案》的要求，我国需在2024年将氢氟碳化物生产量和消费量冻结在基线水平，从2029年开始逐步削减氢氟碳化物生产和消费。因此，我国在法规编制方面也倾向在渔船制冷系统选择更环保的制冷剂(图1.图2)。
图 1 法规规范中许可的制冷剂臭氧层破坏能力潜能值(ODP)的比较
图 2 法规规范中许可的制冷剂全球变暖潜能值(GWP)的比较
通过图1和图2对几种常用制冷剂的臭氧层破坏能力潜能值(ODP)和全球变暖潜能值(GWP)的比较，可知氨制冷剂(R717)最为环保，对自然环境不存在破坏性。
03
氨(R717)制冷剂的特点
氨是一种天然的中温制冷剂，因为其优良的热物理性能、制冷效率高、低廉的价格和绿色环保，而被工业冷冻冷藏领域所青睐。
氨的优点有：
(1)标准沸点较低(33.3℃)，临界温度较高(132.5℃)，可用工作范围广，在常温和普通低温范围内压力适中；
(2)单位容积制冷量大，汽化潜热大，节流损失小，传热性能好，制冷系统热泵的循环性能系数高；
(3)吸水性强，能防止管路“冰堵”；
(4)与润滑油基本上不互溶，且比油轻，系统排油容易；
(5)价格便宜，制取容易；
(6)常温及低温下化学和热稳定性高；
(7)有刺激性气味，一旦泄漏，极易检测出，空气中含有20ppm的氨时，人的嗅觉即可分辨，可以在达到危险浓度之前及时采取防护措施；
(8)不破坏臭氧层，无温室效应。
氨的缺点有：
(1)有毒，易挥发——对人体粘膜组织(如眼、鼻、咽和肺等部位)有强烈的刺激作用，当它在空气中的体积含量达到1,700 ppm以上时，人在其中停留30 min就会中毒甚至死亡，若有泄漏，还会污染食品或产品；
(2)可燃，易爆——当氨在空气中体积浓度达到11%~14%时即可点燃(燃点651℃)，当体积浓度达到15.7%~27.4%时遇明火可引起爆炸。
氨在制冷系统中的安全应用
鉴于氨对自然环境的友好性，我国渔业专家提倡将氨作为制冷剂在渔船制冷系统推广。《钢质海洋渔船建造规范(2015)》取消了“有限航区的渔船，其冷藏鱼舱总舱容如小于500m³ 时，可使用氨直接蒸发的排管冷却系统”的限制，允许氨制冷剂直接蒸发式制冷应用于任何舱容。加大了氨制冷剂在渔业船舶上的适用范围。
当制冷系统应用于船上时，安全性是首要考虑的因素。由于氨的有毒易爆特性，导致一些渔船不愿意使用氨作为制冷剂。如果设计建造时能正确认识制冷剂的特性，设计合理可靠的系统方案，船舶运营时能够进行定期维护、保养，船上相关操作人员能够接受相应的培训、遵守操作规程，那么使用氨这种天然制冷剂的危险性就会大大降低。
现行《远洋渔船法定检验技术规则》(2019)和《国内海洋渔船法定检验技术规则(2019)》中对制冷系统的要求主要涉及制冷设备的安全控制、舱室的气密分隔、通风设置、水喷淋系统、泄漏报警装置、消防设备、操作程序指南实施等，具体的氨制冷压缩机室和氨气泄漏监控、报警系统分别指向了中国海事局按规定程序公布认可(经认可)的《钢质远洋渔船建造规范》和《钢质国内海洋渔船建造规范》的相关要求。
01
气体探测及报警设置
气体探测主要针对毒性，而不是针对爆燃性，因为在火灾报警之前毒性的报警和相应安全控制均已启动。
表1 经认可的渔船建造规范中对氨(R717)制冷系统探测器的要求
GBZ 1-2010《工业企业设计卫生标准》中规定了毒物报警值应根据有毒气体毒性和现场实际情况至少设警报值和高报值。预报值为MAC或PC-STEL的1/2；警报值为最高容许浓度(MAC)或PC-STEL；高报值应综合考虑有毒气体毒性、作业人员情况、事故后果、工艺设备等各种因素后设定。GBZ2.1 2019《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》中规定了氨的短时间接触容许浓度(PC-STEL)，即15分钟内容许浓度为30mg/m³(39.5ppm)。因此，建议我国渔船氨制冷装置报警系统中的1级报警值不超过39.5ppm。
02
气体泄漏的应急要求
可能存在或产生有毒物质的工作场所应根据有毒物质的理化特性和危害特点配备现场急救用品，设置通风装置、水喷淋设备、应急撤离通道、应急泄放以及防护标识。
表2 经认可的渔船建造规范中对氨(R717)泄漏的应急要求
国内渔船目前只对制冷机室提出了各项应急、防护要求，但对经常有人进行渔产品加工作业的速冻加工间和冷藏鱼舱并没有做相应的要求，实际这些地方属于氨制冷剂泄漏的高风险区域，相应的应急要求同样需要明确。
按照现行行业标准HG/T 4686-2014《液氨泄漏的处理处置方法》中泄漏的应急处理要求，发生少量泄漏时，应现场通风；大量泄漏时应利用水源或消防水枪建立水幕墙，喷含盐酸雾状水中和、稀释、溶解，然后抽排或强力通风。因此，冷藏鱼舱和速冻加工间也应设置通风装置，明确通风标准。
因为氨和水有极高的亲和力，在0℃、1.3 bar时，1L水大约能吸收约560L氨蒸气。一旦发生氨气体的泄漏，水喷淋系统或水幕起到了重要的作用，因此在渔船上除了制冷机室需设置水喷淋系统，还应在包括冷藏鱼舱、速冻加工间在内的所有可能涉及氨泄漏的区域设置水幕。
03
氨制冷剂的加注
目前法规规范中除了对备用制冷剂的储存空间进行了要求，并未涉及制冷剂重新加注。当采用备用制冷剂进行加注时，氨的防泄漏技术和措施也是必须重点关注的。除了按照现行法规规范中对制冷系统进行建造、营运外，还应从防漏技术、个人防护和安全程序方面考虑：
(1)加注管路、加注接头等部位合理设置泄漏收集装置；
(2)针对氨制冷剂的毒性，为加注人员配备个人防护设备和洗消设施；
(3)制定制冷系统制冷剂加注程序和指南，张贴于加注处。
渔船制冷系统对渔获储存、运输至关重要。在使用氨制冷剂的过程中，既要怀有敬畏心理，杜绝人为滥用，又要树立正确合理利用的自信，不能把氨“妖魔化”，因噎废食。渔船应按照法规、规范要求申请各类检验，持有有效渔船证书，船员应遵照制冷系统设备方要求定期维护、保养，确保制冷系统尤其是制冷压缩机组安全、可靠运行。
参考文献：
[1]Alexander Cohr PACHAI,齐晓霞,奚晔,徐小娇.氨制冷系统的安全设计和维护分析[J].制冷技术.2014,6
[2]黄建.船舶氨制冷机舱氨气浓度报警限值分析[J].中国水运,2021(10):42-44
浙公网安备 33010602000006号
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