汽车空调制冷剂发展史解读

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制冷剂的诞生

[汽车之家技术] 上周我们报道了这样一则新闻，宝马i3的空调系统加注了新型的制冷剂——R1234yf，而奔驰则在为拒绝使用新型制冷剂（经过试验，他们发现R1234yf制冷剂存在起火隐患）跟法国政府争得不可开交。如果你不了解这件事的缘由，可以点击《又一场革命？宝马i3使用新型空调制冷剂》。两个德系品牌为什么在R1234yf制冷剂的使用方面持有不同的态度我们暂先不论，可以肯定的是，汽车空调制冷剂即将迎来新一轮变革，这在历史上已经经历过3次了。

●第一代：制冷剂诞生关键词：能用即可

★发明制冷系统的人曾经是位金匠

人类的需求是推动历史前进的源动力，制冷技术就是这样应运而生。1834年，Jacob Perkins这个来自美国的发明家向外界展示了它所研制的蒸汽压缩制冷循环技术，这算是开启了人类在制冷技术的大门，当时使用的制冷剂为乙醚。

★使用什么样的制冷剂则仍处探索之中

在这之后，围绕制冷剂的发明和变革始终没有停息过。当时那个年代所采用的制冷剂大多为比较容易获得的流体（液体和气体的总称），比如，乙醚、水/硫酸、酒精、氨/水等，而让我们关注的是，在那时就有人提出用二氧化碳作为制冷剂的方案，不过，由于技术的限制，二氧化碳的特性并没能被充分挖掘出来。总体来看，这一阶段所诞生的制冷剂种类均以化合物（两种或两种以上的元素组成的纯净物）为主。到了1885年，有个叫Pictet的人提出的见解与大多数人不同，他的设想是将硫酸与碳氢化合物的混合物作为制冷剂。

同年，有个叫卡尔·本茨的德国工程师制造了世界上第一辆汽车，并于1886年1月29日申请专利，当然，在那时，人们对于汽车的需求仅仅停留在能跑的基础上。

经过大量的论证，Carrier和Waterfill两个人将一直停留在纸上谈兵阶段的理论基础于1924年进行了实践，在制冷剂的选择上，他们排除了一些有着明显缺陷的物质，比如，上面提到二氧化碳以及对金属有腐蚀的四氯化碳等，最终，二氯乙烷成为在第一台离心式压缩机中循环的制冷剂。

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发展至汽车领域

●第二代：制冷剂正式投入使用

关键词：稳定性，汽车装配空调

以“能用即可”为需求的第一个时代就这样走过了百年，而随着商业化的不断推进，制冷技术在1931年进入第二个时代，在接下来的的几十年里（1930年至1990年），新开发的制冷剂无论是在安全性还是在耐久性方面都超越了第一个时代里诞生的产品，因此，新旧交替势在必行。

★制冷技术的运用

20世纪初，制冷技术开始在大厦中投入使用，它开始成为调节大厦内部温度的主要手段，位于美国德克萨斯州的梅兰大厦是第一个整体装配空调的高层建筑。

第一辆装有空调的汽车则要等到1939年才出世，它出自美国的Packard汽车公司，Packard在当时是一个豪华汽车品牌。

★制冷剂技术逐渐成熟并广泛投入使用

在技术上，新型的制冷剂已经具备实际应用并广泛推广的条件，与此同时，人们在制冷方面的需求也急剧增加，这促使了一个黄金时代的出现，毫无疑问，对于制冷剂制造业而言，它开启了一个非常好的年代。

几乎是在同一时间，新型制冷压缩机也被研制了出来并很快投入商业化生产，随即，制冷设备进入家庭。为了更进一步优化制冷设备性能，一系列新型制冷剂的研发工作也一并展开，杜邦公司是推动其发展的重要角色，它们将这种含有氯元素的制冷剂命名为氟利昂。

事实上，在接下来的30年里，有很多种氟利昂被研制出来，其中一种名为R12的制冷剂（二氯二氟甲烷）是我们所熟悉。如今，在一些年头较长的汽车上，我们还是能见到加注有R12制冷剂的空调系统。当时，它被广泛的应用于家用冰箱等低温储藏设备中，而在汽车空调领域使用的唯一制冷剂也是R12。

★人们发现第二代制冷剂在环保方面存在很大问题

这样的发展持续了50年，1974年，Molina和Rowland发现，氟利昂泄漏到空气中后会释放破坏大气臭氧层的氯，人们也发现了在南极上空出现的臭氧层空洞，这无疑会加剧温室效应的程度。有关氟利昂的一些负面声音开始涌现，进而引发了整个社会对于氟利昂的关注，这也促使制冷剂又一次变革的到来。

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为R12制冷剂寻找替代品

●第三代：降低制冷剂对温室效应的影响

关键词：放弃含有氯元素的R12

第三代制冷剂将侧重点放在环保方面，在确保制冷剂效果的同时，还要尽可能的避免其对环境的危害。于是，为了适应未来发展需要，制冷剂的生产厂商开始投入到环保型制冷剂的研发之中。

★环保型制冷剂是如何认定的

所谓环保型制冷剂，它基本以两个数值作参考，一个是评估臭氧层损耗物质的ODP值，另一个是GWP值（全球变暖潜能值），它是以二氧化碳对温室效应的影响为标准，比如，GWP＞150，那就意味着这个制冷剂给温室效应带来的影响是二氧化碳的150倍。上面说到的R12制冷剂的GWP则在10000以上。

1985年3月通过的《保护臭氧层维也纳公约》以及1987年9月通过的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》对新型制冷剂的研发和发展起到了正面的作用，它主要明确了卤代烃类制冷剂（氟利昂）会对环境造成不良影响，一些发达国家在这方面的表现比较积极，最终确定没有氯元素的氢氟烃类制冷剂将作为第三代制冷剂的标准产品。

★应用于汽车空调的新型制冷剂诞生

对于汽车空调系统来说，无毒且状态稳定的R134a作为R12制冷剂的替代品。R134a制冷剂的GWP值为1430左右，这已经比第二代制冷剂对温室效应的影响减轻了许多。自从R12制冷剂在我国被取缔后的10余年里，R134a制冷剂都是汽车空调的唯一制冷剂。

★ R134a制冷剂的环保问题也被暴露出来

虽然第三代制冷剂的出现成功地减少了对大气臭氧层的影响，但在这期间，温室效应仍呈现出日趋严重的态势，全球平均气温上升以及两极冰川融化都在催促着人类要为这一切做出改变。