制冷剂(冷媒)的替代

自 1987 年《蒙特利尔议定书》签订以来，各国纷纷展开了对 CFCs 和 HCFCs 物质的替代物的研究，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。但《京都议定书》签订以后，人们转而同时注重臭氧保护和减小温室效应，要求制冷剂不但要 OPD 值较小， GWP 值也要较小。

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。所有这些都对制冷剂的替代研究提出了更高的要求。因此理想的替代制冷剂除应有较低的 ODP 值和 GWP 值外，还应具有良好的安全性、经济性、优良的热物性等优点，争取做到既环保又节能。

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。

目前合成制冷剂方面主要有以下几种：

1.R-134a

R134a 的 ODP ＝ 0 ， GWP ＝ 420 ，不可燃，无毒，无味，使用安全，其热物性质与 R12 十分接近，可用来替代 R12 ，用于 汽车空调 和家用冰箱等领域。但使用 R134a ，会使 能耗 增大，且与 CFC—12 用的润滑油不相溶，与材料的兼容性方面也不同 CFC-12。另外它还是一种温室效应气体，所以仍然存在一定的缺陷。

2.R-152a

从物化性方面看 HFC-152a 也与 CFC-12 接近，用 R152a 替代 R12 后能耗可降低 3 ％～ 7 ％，但其在空气中含量达 4.8 ％－ 16.8 ％时具有可燃性，因此推广使用收到一定的限制。而它可与其它物质混合，组成非共沸混合物来替代 CFC-12。

3.R-410A

R410A 是 近共沸 混合制冷剂，是由质量分数为 50 ％ R32 和 50 ％ R125 组成。 ODP ＝ 0 ，主要用来替代 R22 ，单位容积制冷量较大，传热性能及流动性能较好，但同温度下压力值比 R22 高约 60 ％。

4.R-407C

R407C 是非共沸混合制冷剂，是由质量分数为 23 ％的 R32 、 25 ％的 R125 和 51 ％的 R134a 组成， ODP ＝ 0 ，单位容积制冷量大，但传热性能较差。

天然制冷剂方面主要有：

5.碳氢化合物[6]

目前作为制冷剂应用的碳氢化合物主要是丙烷（R290）、丁烷（R600）和 异丁烷（R600a）等，其中 R600a 已在欧洲和一些发展中国家广泛用于冰箱中，并且它符合《京都议定书》的要求， ODP ＝ 0 ， GWP ＝ 15 ，环保性能好，成本低，运行压力低，噪声小，但其易燃，易爆。此外 R290 和 R600a 组成的混合制冷剂也有一定的发展使用。

6.氨（R-717）

氨已被 使用达 120 年之久而至今仍在使用。其 ODP=0 、 GWP=0 ，具有优良的热力性质，价格廉且容易检漏。 不过氨有毒性 而且可燃，应当引起注意，不过一百多年的使用记录表明，氨的事故率是很低的，今后必须找到更好的安全办法，如减少充灌量，采用螺杆式 压缩机 ，引入板式换热器等等。然而，其油溶性、与某些材料不容性、高的排气温度等问题也需合理解决。看来， NH3 会有更大的市场份额。

7.二氧化碳（R-744）

CO2 是自然界天然存在的物质， ODP ＝ 0 ， GWP=1。来源广泛、成本低廉， CO2 安全无毒，不可燃，适应各种润滑油常用机械 零部件 材料，即便在高温下也不分解产生有害气体。 CO2 的蒸发潜热较大，单位容积制冷量相当高，故压缩机及部件尺寸较小；绝热指数较高 K=1.30 ，压缩机压比约为 2.5~3.0 ，比其它制冷系统低，容积效率相对较大，接近于 最佳经济 水平，有很大的发展潜力。

当然除了以上提到的制冷剂外还有很多新型的替代产品，如清华大学研制的清华三号，清华四号等混合制冷剂也取得了不错的效果。

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