探讨制冷剂的选用与制冷剂的替代与发展

西南交通学院

毕业设计论文

题目：探讨制冷剂的选用与制冷剂的替代与发展系别：车辆工程系

专业：制冷与冷藏技术

学制：三年

姓名：

学号：

指导教师：

二0一一年十月二十日

目录

摘要 (4)

第一章引言 (5)

第二章当前的制冷剂 (6)

2.1 制冷剂的发展 (6)

2.2 制冷剂的使用现状 (6)

第三章制冷剂的替代 (8)

第四章制冷剂的发展趋势与环境的可持续发展 (10)

4.1 制冷剂的发展趋势 (10)

4.2 可持续发展的概念 (11)

4.3 制冷剂替代中的可持续发展观 (12)

第五章几种制冷剂的应用 (13)

5.1 二氧化碳(R744) (13)

5.2HFO-1234yf (13)

5.3 添加纳米材料的新型制冷剂 (14)

结束语 (16)

参考文献 (17)

摘要

中国第一台窗式空调器诞生在1965年的上海。现在，我国空调行业的房间空调器产量已经跃居为全球第一，成为名副其实的空调大国。家用空调器的市场竞争已经进入白热化，能效比、高空气品质成为竞争的焦点。回顾了制冷剂使用与发展的历程，阐述了现行制冷剂存在的问题与制冷剂替代的现状。探讨了未来方向与一些候选制冷剂。提出了对现有国际协定相关方案的展望，其中包括了分别为防止平流层臭氧耗损与全球气候变化的蒙特利尔与京都议定书的分析。提出了不能孤立的看待各个环境问题，应把若干环境问题作为整体而采取综合协调的的措施，实现可持续发展。

本文主要阐述制冷剂的替代物与环境的可持续发展。

关键词:制冷剂；环境；可持续发展；纳米材料、

第一章引言

随着时代的发展，制冷与空调行业已经成为衡量一个社会经济实力、科技水平与人民生活质量的重要标志之一，制冷技术在工业、农业、科学技术及国防等领域具有越来越重要的作用。与其他的技术型产业一样，环境保护、经济发展与技术进步的要求也是制冷空调产业发展的推动力。目前制冷空调业所面临的最重要的问题，也可以说最大的挑战与机遇就是如何实现制冷剂与环境的可持续发展目标。

在制冷技术飞速发展的过程中，制冷剂的发明与发展起着至关重要的作用，然而臭氧层的破坏和全球范围气候变化，成为当前世界所面临的主要环境问题。根据《蒙特利尔议定书》的要求，从2010年元月起，我国将全面禁用氟利昂类物质，特别是新生产的家电产品中将全面禁止使用氟利昂。目前，使用氟利昂的白色家电主要有空调、冰箱、冷柜。由于早在2007年国家就禁止销售含氟冰箱、冷柜，因此，目前国家禁止使用氟利昂影响最直接的就是空调业。在1997年签订《京都议定书》以前，CFCs和HCFCs类的制冷剂替代研究主要以保护臭氧为目的，主要研制HCFs类制冷剂，根据《蒙特利尔议定书》CFCs在发达国家已经被禁用，HCFCs因为对臭氧仍具有破坏作用也即将被淘汰。由于GWP较高，《京都议定书》将替代CFCs和HCFCs的HFCs物质列入限控物质清单中，要求发达国家控制HFCs的排放。由于制冷空调热泵行业广泛采用的CFC与HCFC 类制冷剂对臭氧层有破坏作用以及能产生温室效应．所以绿色环保制冷剂的替代和发展成为众多从事制冷剂研究的科研人员关注的热门话题。

本文通过对制冷剂的使用现状及替代物与环境的可持续发展进行分析。从而比较各种新型制冷剂对环境的影响。

第二章当前的制冷剂

2. 1制冷剂的发展

制冷的历史可以追溯到古代，当时用以储冰和一些蒸发进程。从历史上看，制冷剂的发展经历了三个阶段：

第一阶段：从1830年至1930年，1834年帕金斯第一次开发蒸汽压缩制冷循环，其制冷剂为二乙醚（乙基醚），后来又有NH3、HC、CO2,等作为制冷剂，然而它们多数是可燃的或有毒的，或者两者兼有，甚至有很强的腐蚀性和不稳定性，经常发生事故，出于安全性的考虑。尽管用了100年之久，当出现了CFC 和HCFC制冷剂后，还是当机立断，实现了第一次转轨

第二阶段：从1930年至1990年，1931年梅杰雷从众多碳氢化合物中选出R12，随后一系列卤代烃制冷剂相继出现，这些物质性能优良、无毒、不燃，能适应不同的温度区域，显著地改善了制冷剂的性能。几种制冷剂在空调中变得很普遍，包括CFC11、CFC12、CFC113、CFC114和HCFC22。到1970年代中期，对臭氧层变薄的关注浮出水面。出于环保的需要，不得不被迫实现第二次转轨。

第三阶段：从1990年至今，进入以HFC制冷剂为主的时期。

2. 2制冷剂的使用现状

目前使用较多的制冷剂是CFCs和HCFCs，其次是HFCs。对于CFCs发达国家已于1996年1月1日起禁止生产和使用，但一些发展中国家仍然在使用。CFCs的禁用是因为CFCs会在大气中分裂并释放出破坏臭氧层的氯原子。据UNEP （联合国环境规划署）提供的资料，如果平流层的臭氧总量减少1％，预计到达地面的有害紫外线将增加2％。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害：

（1）使患皮肤癌的可能性增加。

（2）使患白内障的机会增加。

（3）破坏人体免疫系统。

（4）降低农作物产量和使质量劣化。

（5）对浮游植物的生长产生不利的影响。

（6）可能导致某些生物物种的突变。

因此保护臭氧已经引起了各国的高度重视，成为一项全球性的紧迫任务。同时CFCs，HCFCs和新一代HFCs制冷剂都被认为是温室气体，它们对全球气候变暖影响的大小，取决于它们吸收红外能量的能力和它们在大气中延续的时间，可用GWP（全球变暖潜值）来度量它们对全球变暖作用的大小，其大小是相对于CO2的温室效应而言的，规定CO2的GWP值为1。

由于温室效应将引起气候变化，目前国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖的气候变化问题，近年来，世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大经济损失。人类对气候变化，特别是气候变暖，所导致的气象灾害的适应能力是相当弱的，需要采取行动防范。按现在的一些发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有：

（1）海平面上升。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，沿海地区可能会遭受淹没或海水入侵，海滩和海岸遭受侵蚀，土地恶化，海水倒灌并影响沿海养殖业。

（2）影响农业和自然生态系统。全球气温和降雨形态的迅速变化，可能使世界许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很快适应这种变化，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。

（3）加剧洪涝、干旱及其他气象灾害。全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害——过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大规模的灾害损失。

（4）影响人类健康。气候变暖有可能加大疾病危险和死亡率，增加传染病。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的增加。