摘要：空调作为现代生活中必不可少的家用电器，对于为人们提供一个舒适的居住空间必不可少。本文通过介绍制冷剂的发展历史，结合制冷空调行业制冷剂现状分析了我国制冷空调行业制冷剂的发展趋势。
关键词：空调行业；制冷剂；发展趋势
前言
近年来环境问题日益受到人们的关注，制冷剂的发展也向着环保的方向发展。空调作为一个对密闭空间温度、湿度、空气流速等进行控制的设备。制冷剂是其发挥功能的重要组成部分，环保型制冷剂的研究和发展越来越活跃。
1.制冷空调的常见类型及早期制冷剂特点
壁式空调是目前应用最广泛的空调。通常被称为分体壁挂式空调，不受安装位置的限制，更容易与城市装修相结合。具有在城市中易于装修、不受安装位置的限制、噪音较小等优点。一些分体式空调还具有多种净化功能，可以净化室内空气；立式机柜式空调器能够满足调节大面积空间的温度的需要，一般应用在如大型起居室或商业场所。这些场所选择时更注重负离子的传递功能，因为它能清洁空气，保证健康。有的柜机具有锁定功能，操作条件由业主控制，对商业场所或有子女的家庭都有帮助，避免不必要的损坏；目前，垂直柜式空调系统的最大送风距离可达15米，广角送风系统可以涉及更大的面积；窗户空调（窗机）是可以安装在窗户上的小型空调。窗式空调有冷风型、电热型和热泵型三种；顶棚空调器是一种特殊的冷桥、漏风、漏水处理。具有占地面积小、安装方式灵活、维修保养方便等优点。适用于各类酒店、商场、机场、医院、工厂、科研单位等舒适场所。NH3、HC、CO2、空气等制冷剂的使用。从 19世纪到20世纪初期，主要采用 NH3、HC、CO2、空气等作为制冷剂，存在有毒、可燃、效率低的缺点，约用了 100 年之久；CFC 和 HCFC 制冷剂的使用，20世纪中后期主要用 CFC 和 HCFC 制冷剂。使用了 60年后，逐渐发现这些制冷剂破坏臭氧层，基于环保的需要，新的制冷剂开始出现。
2.环境问题与制冷剂发展
氯氟烷烃（CFCs）广泛用于冰箱和空调制冷。被称为消耗臭氧层物质，为了保护臭氧层，已经将这些物质列入过时或受控用途清单。臭氧层破坏是当今人类生存面临的主要全球环境威胁之一。20世纪末，国际社会签署了“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”，限制使用氟氯化碳。截至2009年9月，世界各地已有196个国家成为该议定书的缔约方；近一个世纪以来，地球表面温度上升了约1度，“联合国气候变化框架公约”第三次缔约方会议通过了“京都议定书”，“蒙特利尔议定书”和“京都议定书”的双重作用将对制冷剂的发展产生巨大影响。
3.近现代环保制冷剂及发展趋势--新型可燃性冷媒替代R22、R410A等冷媒
3.1近现代环保制冷剂
3.1.1 HFCs制冷剂
2CFC和HCFC制冷剂由于氯的存在许多环境破坏问题，无氯氟利昂制冷剂被称为HFC。这种制冷剂对臭氧没有损害，因此也被称为环保制冷剂。目前，发达国家采用氢氟碳化合物逐步淘汰氟氯烃的计划已在实施中。在氟氯化碳的生产和消费被淘汰之后，发展中国家逐渐采用了氢氟碳化合物而不是氟氯烃。虽然ODP为零，但其大气停留时间较长，其广泛应用将导致全球变暖，仍需进一步消除。R410A：是一种新型环保制冷剂，工作压力为普通空调R22的1.6倍左右，提高空调性能，不破坏臭氧层。R410A新冷媒由两种准共沸的混合物R32和R125各50%组成，主要有氢，氟和碳元素组成（表示为hfc），具有稳定、无毒、性能优越等特点。
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3.1.2 烷烃卤素
R12是一种烷烃卤素，其科学名称为二氯甲烷二氟甲氯甲烷。R12是中温制冷剂的标准蒸发温度，在我国中小型制冷装置中得到了广泛的应用。标准蒸发温度为-29.8℃，冷凝压力一般为0.78~0.98MPa，凝固温度为-155℃，单位体积标准制冷量为288 kcal/m3.R12，为无色透明。无臭，几乎无毒，无燃烧，无爆炸，安全的制冷剂；R22也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，标准蒸发温度约为－41℃，凝固温度约为－160℃，冷凝压力同氨相似，单位容积标准制冷量约为454kcal/m3。R22的许多性质与R12相似，但化学稳定性不如R12，毒性也比R12稍大。但是R22的单位容积制冷量却比R12大的多，接近于氨。当要求－40～－70℃的低温时，利用R22比R12适宜，故目前R22被广泛应用于－40～－60℃的双级压缩或空调制冷系统中。
3.1.3二氧化碳（R744）、氨（R717）
CO2热泵就是采用CO2作为制冷剂的热泵或空调，普通热泵一般采用氟利昂作为制冷剂，两者的工作原理基本是一样的，都属于蒸汽压缩式，但也稍有不同，CO2热泵属于超临界循环，即在冷凝器端，CO2是不会被冷凝成液体的，而氟利昂冷媒在冷凝器端是被冷凝成液体再节流的。CO2广泛应用最主要的原因是目前大量使用的氟利昂如R12、R22等被证明对环境有破坏作用，一个破坏作用是对臭氧层的破坏，一个是具有温室效应，而CO2是地球本身就有的气体，来自于地球，即使排放到地球对环境也没有影响。但CO2作为制冷剂的热泵系统，其工作压力超高，高压超过100kgf/cm2，而R22的热泵系统高压一般为2kgf/cm2多，因此CO2热泵系统的配件、铜管等都需要耐高压，由此导致其成本比一般的热泵系统高很多。
但作为热泵来说，采用CO2还有一个好处就是其排气温度较高，而且在低温下的效果也比较好，作为热泵热水器来说，就意味着可以烧更高温度的热水，如90℃，也可以在更低环境温度下工作，如-15℃等。氨制冷剂合成工艺成熟，制取容易，价格低廉；氨制冷剂在冷凝器和蒸发器中的压力适中（冷凝压力一般为0.981MPa，蒸发压力一般为0.098-0.49MPa）；单位容积制冷量较CFC-12、HCFC-22大；制冷系数高，放热系数大，相同温度及相同制冷量时，氨压缩机尺寸最小。氨制冷剂在大型冷库、超市食品陈列柜中有广泛应用。氨制冷剂易燃、有毒，遇水后对锌、铜、青铜合金（磷青铜除外）有腐蚀作用、有刺鼻气味。采用氨作制冷剂的制冷系统需具备两个特点：安全性，要有完善的密封系统和检漏系统以及完善的报警系统。耐腐性，在氨制冷装置中，其管道、仪表、阀门等均不能采用铜和铜合金材料。
3.2发展趋势
就目前家用空调而言，发展趋势是用碳氢化合物如：R290、R32等新型可燃性冷媒替代R22、R410A等冷媒。从最初的2CFC 和 HCFC这类具有毒性和环境污染性的制冷剂到氟氯昂的改进产品HFCs制冷剂、氟利昂－12、氟利昂－22等。环境问题和国际公约都促使制冷剂向着环保天然方向发展。然而新型的制冷剂如：碳氢化合物、氨（R717）、二氧化碳（R744）都存在一个致命缺陷。其制冷效果不及污染性高的制冷剂。所以目前制冷剂发展还是停留在氢氟碳化合物及其改进产品、氨等。今后新型环保型、天然制冷剂的开发和利用是一个重要方向。技术创新、工艺创新、制冷效率提高都是未来研究的重要方向。
4.结语
目前人们对制冷剂的要求不尽相同，为了给人们提供更加舒适的生活环境，还需要研发更加高效、安全、环保的制冷剂。同时需要进一步加强投资或者寻找制冷剂的替代物。
参考文献：
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[3]张朝晖，陈敬良，高钰，刘晓红.制冷空调行业制冷剂替代进程解析[J].制冷与空调，2015，15（01）：1-8+12.
论文作者:文俊源
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/15
标签：制冷剂论文; 空调论文; 臭氧层论文; 氟利昂论文; 热泵论文; 温度论文; 议定书论文; 《基层建设》2018年第19期论文;