| 浅谈制冷剂现状及发展趋势 |
| 2012-9-29 中国冷链物流网www.cclcn.com |
制冷技术在当今社会飞速发展，其应用日益广泛，无论是家用电冰箱、空调器，还是商用冷冻、冷藏及医疗、科研等领域无所不及。而制冷剂作为制冷设备的“血液”，我们有必要对其的发展历史、现状及未来发展趋势进行探讨。
1 制冷剂发展历史
制冷剂的发展历史大致可分为三个阶段。第一阶段：早期的制冷剂 （1830-1930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CO2、SO2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。因此制冷剂的注意力转向安全性能方面。第二阶段：氟利昂阶段。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。这导致了1987年蒙特利尔议定书的通过，议定书要求淘汰CFC和HCFC族。新的解决方案是开发HFC族，来担当制冷剂的主要角色。HCFC族作为过渡方案继续使用并将逐渐淘汰。第三阶段：绿色环保类制冷剂。目前该阶段的研究还不够成熟，各种研究试验都在积极进行中。
2 制冷剂使用现状
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：降低人的免疫力，使皮肤癌和白内障患者增加，使传染病的发病率增加；破坏生态系统，使植物的生长和光合作用受到抑制，使农作物减产。可能导致某些生物物种的突变，引起新的环境问题。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。
而HCFCs与HFCs同样能够破坏臭氧，两者只不过是所含的氯原子多少不同而已。同时CFCs、HCFCs和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。物质对于臭氧层破坏能力的大小是以ODP（大气臭氧层损耗潜能值）来衡量的，以CFC11为基准，规定CFC11的ODP值为1。部分制冷剂的ODP和GWP值见表1。
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：海平面上升；影响农业和自然生态系统；加剧洪涝、干旱及其他气象灾害；影响人类健康。
3 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。清华系列环保制冷TH R03 b（R290/R22/R152a混合物），T HRO3 b的环保性并不强，主要是COP指数比R22高一些，因此主要优势在节能上。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。
4 制冷剂发展趋势
为了保护环境，减小温室效应，那么制冷剂的发展趋势应符合两方面的要求：
一是环保。纵观制冷剂的发展历史，我们不难看出环保是其中的决定性因素。未来的制冷剂不论是天然的还是合成的，首先都应是环保的，这样才不会被淘汰。但是最好还是采用天然的制冷剂，对环境没有危害也节省能源。二是节能。随着人们生活水平不断提高，对空调设备的需求也会越来越大。而每年的用电高峰空调耗能也是很大的一项，而电能的产生又要消耗大量的矿石能源，带来更严重的温室效应。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。
5 总结
从制冷剂的发展反映了人类社会科学技术的发展，也体现了人们对环境保护意识的加强。由此可见，制冷剂今后的发展一定是朝着环保，节能的方向。 |
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