制冷剂的发展现状与趋势

制冷剂的发展现状与趋势

摘要：本文主要论述制冷剂的发展和分类及目前使用最广泛的几种制冷剂，制冷剂对环境的影响，制冷剂的发展趋势。

关键词：制冷剂环保发展趋势

1 制冷剂的概述

制冷剂是制冷系统中的工作流体，它在制冷系统中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的，制冷剂又被称为制冷工质。制冷系统中必须要有制冷剂才能连续不断地稳定地向外界供冷。制冷剂主要可以分为几大类：无机化合物制冷剂（如水、氨、二氧化碳等）、氟利昂类制冷剂（如R12、R22和R134a等）和碳氢化合物类制冷剂（如丙烷、异丁烷、乙烯、丙烯等）。制冷剂又可分为单一制冷剂和混合制冷剂（如R502、R407C等）。

2 制冷剂的发展

早期使用的制冷剂有乙醚、二氧化碳、氯化钾、二氧化硫等。由于其本身的缺点，现在除了二氧化碳还是用于制冷系统外，其余的均被淘汰。一般认为，制冷剂的发展主要分为三个阶段：

第一阶段，从1830年到1930年，主要采用氨、二氧化碳、水等作为制冷剂，它们有的有毒，有的可燃，有的效率低，用了约有100年。

第二阶段，从1930年到1990年，主要使用CFCs和HCFCs制冷剂，使用了约60年。

第三阶段，从1990年至今，出现了多种制冷剂，但主要是以HFCs制冷剂。

3 简述几种制冷剂的现状

氨的性质简介氨，制冷剂代号R717，是一种理想的制冷工质，具有良好的热力学性质。在限制和禁止使用CFC物质的形势下，氨由于对臭氧层无破坏作用，使用较广泛。氨（NH3）为无色、有剌激性辛辣味恶臭的气体，分子量17.03。比重0.597。沸点―33.33℃。溶点―77.7℃。爆炸极限为15.7%～27%（容积）。急性毒性：LD50350mg/kg(大鼠经口)；LC501390mg/m3，4小时，(大鼠吸入)。氨在常温下加压易液化，称为液氨，接触液氨可引起严重冻伤。与水形成氨水（NH3+H2O=NH3·H2O），呈弱碱性。氨水极不稳定，遇热后分解，1%水溶液PH 值为11.7。浓氨水含氨28%～29%。氨在常态下呈气体，比空气轻，易逸出，具有强烈的刺激性和腐蚀性，故易造成急性中毒和灼伤。

氨的价格低廉，又易于获得，目前广泛应用于蒸发温度在-65℃以上的大型或中型单级、双级活塞式制冷系统中，国内大中型冷库用氨作为制冷剂的比较多。

R22无色、无味、不燃烧、不爆炸，其毒性比R12稍大，但仍然是安全的制冷剂。它的传热性能与R12差不多，流动性比R12的要好，溶水性比R12的稍大，但仍属于不溶于水的物质，水的质量分数仍限制在0.0025%以内。安全分类为A1；加压可液化为无色透明的液体。R22的化学稳定性和热稳定性均很高，特别是在没有水存在的情况下，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。

R22对金属有较好的稳定性，无腐蚀。但R22含水时，易发生镀铜现象。R22对天橡胶和塑料有机材料有一定的侵蚀性密封材料可采用氯乙醇橡胶。主要用途: 用于往复式压缩机，使用于家用空调、中央空调、移动空调、热泵热水器、除湿机、冷冻式干燥器、冷库、食品冷冻设备、船用制冷设备、工业制冷、

商业制冷，冷冻冷凝机组、超市陈列展示柜等制冷设备等，是目前应用量最大、应用范围最广的一个制冷剂品种；HCFC-22也大量用作聚四氟乙烯树脂的原料和气体灭火剂1121的中间体，以及用于聚合物（塑料）物理发泡剂。还可用来做杀虫剂和喷漆的气雾喷射剂，是生产各种含氟高分子化合物的基本原料。R22属于HCFC类制冷剂，根据蒙特利尔协议书规定，将于2020年前全面淘汰。

R134a被认为是最有可能代替R12的制冷剂，其ODP=0，GWP=0.27。R134a 的许多特性与R12相似，无色、无味、无毒、不燃烧、不爆炸。R134a的化学稳定性很好，它的溶水性却比R12要强得多。主要作为R12的环保替代品，广泛用于汽车空调、冰箱、中央空调、商业制冷等制冷空调系统；还可作为医药、农药、化妆品、清洗等产品的气雾推进剂、阻燃剂以及发泡剂。此外，R134a 也是一些共沸混合制冷剂（如R404A等）的配制原料。

R134a在国内普遍被视为环保制冷剂。但是由于GWP过高，在欧洲存在很大争议，目前已经被列入淘汰程序。所以R134a只是作为向环保产品过渡中的替代品，全面淘汰只是时间问题。

4 制冷剂的替代

目前使用的制冷剂对环境产生巨大的破坏作用，促使着人们积极的寻求能够保护环境的新型替代制冷剂。为了保护臭氧层和减小温室效应，必须要求制冷剂的OPD 值和GWP 值都要比较小。新型的替代制冷剂主要包括人工合成型和天然型两大类，有单一工质和混合工质两个方面，混合工质又可分为共沸混和物、近共沸混和物和非共沸混和物三种。常用的替代物有R134a，R407c，R410a，氨，CO2，R600a 等碳氢化合物。市场上主要有两大类：格林柯尔公司认可的只有

R4l1A、R4l1B，并具有低可燃性，在替代R22 时应充分考虑可行性。。由于人工合成制冷剂对环境的影响，人们开始重新将目光转向对地球生态系统无害的水、氨、二氧化碳、空气、碳烃化合物等自然工质。其中CO2尤其受到重视，CO2制冷剂是一种安全无毒、不可燃的自然工质，不破坏臭氧层，温室效应系数（GWP=1），价格低廉，不需回收，可降低设备报废处理成本。CO2的热力性质很好，单位容积制冷量为人工制冷剂的3～10倍。经过汽车空调的实验，CO2系统的效率虽然比R12系统的效率低一些，但是CO2系统具有很大的提高潜力，未来可望达到与R12 相当的效率水平。

5 制冷剂的发展趋势

当前环境变暖引起的气候变化，臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题，如果任其发展下去将会对人类的生存和发展构成严峻的挑战。因此今后对制冷剂的研究不再只是注重制冷剂的热物性，而更加注重制冷剂环保性，是否长期可持续发展。制冷剂的发展方向主要是两方面：一是环保，使用绿色环保的制冷剂已经是大势所趋，绿色环保制冷剂可以是合成的，也可以是天然的，虽然合成的环保制冷剂对臭氧层不会有破坏，但从地球生态的可持续发展看天然制冷剂是最理想的选择。二是节能，人们对于制冷设备的需求越来越大，因此，我们除了改进制冷技术外，还可以从制冷剂出发研究新型节能制冷剂，从而降低能耗。同时,新的制冷剂能否满足现代制冷设备的要求,不仅是各大制冷设备生产商考虑的问题,还直接决定着这些新型制冷剂能否顺利代替旧的制冷剂。我们国家需要大力提倡和鼓励新型制冷剂的科研和发展，努力培养一大批具有高素质的科研人才，推进制冷行业的发展，这其中当然要包括制冷剂的发展。希望在未来有新型的环保的制冷剂，我们的生活也因此变得和谐、舒适。