空调制冷剂的发展历史与分类选择
制冷剂种类
制冷剂种类制冷剂是一类用于制冷和空调系统的化学物质，其主要作用是通过吸收或释放热量来控制环境的温度。
制冷剂可以分为多种类型，包括氟氯碳化物（CFCs）、氟氢碳化物（HCFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、氨和碳化物等。
本文将对这些类型的制冷剂进行更详细的介绍。
1.氟氯碳化物（CFCs）氟氯碳化物是第一代制冷剂，最早被广泛应用于空调和制冷设备中。
然而，由于其高度破坏臭氧层的能力，CFCs在20世纪90年代被禁止使用。
其中最为知名的CFCs是氯氟烷（CFC-12），也被称为Freon-12、CFCs具有优异的物理性质，包括低沸点、低毒性和不易燃烧。
2.氟氢碳化物（HCFCs）作为CFCs的替代品，氟氢碳化物在20世纪90年代至今得到广泛应用。
与CFCs相比，HCFCs具有较低的臭氧层破坏潜能。
其中最常见的HCFCs是氟利昂22（R-22），也被称为Freon-22、由于臭氧层破坏的问题仍然存在，国际社会提出了逐步淘汰HCFCs的倡议。
3.氢氟碳化物（HFCs）由于CFCs和HCFCs的限制，并出于环境保护的考虑，氢氟碳化物作为新一代制冷剂得到广泛应用。
HFCs不会破坏臭氧层，且具有较低的全球变暖潜在潜能（GWP）。
其中常见的HFCs包括氟利昂134a（R-134a）和氟利昂410A（R-410A）。
然而，尽管HFCs对臭氧层的影响较小，但其对全球变暖的潜在影响仍然存在。
为了减少这种影响，国际社会在2024年签署了蒙特利尔议定书的基础上，又于2024年签署了基加利修正案，倡导逐步淘汰HFCs。
4.氨（NH3）氨是一种无公害、高效的制冷剂，广泛用于商业和工业制冷系统中。
氨的环境影响非常小，且具有良好的传热性能。
然而，由于氨有毒性，并且易燃易爆，使用氨作为制冷剂需要进行特殊的安全措施。
5.碳化物（CO2）碳化物（CO2）或称为二氧化碳，是一种环保的制冷剂。
相对于传统的制冷剂，CO2的环境影响非常小，且全球变暖潜在潜能较低。
第四代制冷剂发展历史
第四代制冷剂发展历史
第四代制冷剂是指氢氟碳化合物（HFCs），它们是一类不含氯的化合物，被广泛用于制冷和空调系统中。
为了更好地回答这个问题，我将从多个角度来介绍第四代制冷剂的发展历史。
首先，第四代制冷剂的发展历史可以追溯到20世纪末和21世纪初。
由于第一代和第二代制冷剂（氯氟烃和氨）对臭氧层的破坏以及对全球变暖的贡献，国际社会意识到了环保制冷剂的重要性。
这导致了对更环保的替代品的需求，进而推动了第四代制冷剂的研发和应用。
其次，第四代制冷剂的发展历史也与国际环保协议密切相关。
1997年，蒙特利尔议定书修订了其对制冷剂的规定，以减少对臭氧层的破坏。
这促使制冷行业加速寻找更环保的替代品，其中第四代制冷剂成为了主要选择之一。
此外，第四代制冷剂的发展历史还涉及技术创新和工程实践。
随着对环保性能和能效的要求不断提高，科研机构和制冷企业加大了对新型制冷剂的研发和应用。
HFCs作为第四代制冷剂，具有良好的制冷性能和较低的环境影响，因此得到了广泛的应用。
最后，需要指出的是，尽管第四代制冷剂在一定程度上解决了
氯氟烃和氨对环境的危害，但HFCs本身也存在全球变暖潜力。
因此，国际社会在不断努力寻找更环保的替代品，如天然制冷剂（如CO2、氨）和低全球变暖潜力的合成制冷剂，以进一步减少对环境的影响。
总的来说，第四代制冷剂的发展历史是一个与环保意识、国际
协议、技术创新和环境影响密切相关的过程。
随着环保要求的不断
提高，制冷剂领域的发展也将朝着更加环保和可持续的方向不断演进。
第二章 制冷剂、载冷剂和冷冻机油
机物液体。它们适用于不同的载冷温度。
各种载冷剂能够载冷的最低温度受其凝固
点的限制。
1．水
水可以用于蒸发温度高于0℃的制冷装 置中的载冷剂。由于水价格便宜、易 于获得、传热性能好，因此在空调装 置及某些0℃以上的冷却过程中广泛地 用作载冷剂。 水的缺点是只适合于载冷温度在0℃以 上的使用场合。
2．无机盐水溶液
查尔斯· 泰勒 （Charles Tellier) 二甲基乙醚
威德豪森 （Windhausen） CO2 1866年
乙醚 1834年
卡特· 林德 （Carl Linde) NH3 1870年
混合制冷剂 二十世纪 五六十年代
汤姆斯· 米杰里 （Thomas Midgley） 卤代烃 1929-1930年
第三节 载冷剂
直接冷却系统
间接冷却系统：被冷却物体的热量 是通过 载冷剂传给制冷剂
载冷剂的特性
优点：
（1）减小制冷机系统的容积及制冷剂的充灌量； （2）热容量大，被冷却对象的温度易于保持稳定， 蓄冷能力大； （3）便于机组的运行管理，便于安装。
缺点：
（1）增加了动力消耗及设备费用； （2）加大了被冷却物与制冷剂之间的传热温差， 需要较低的制冷机蒸发温度，总的传热不可逆 损失增大。
2．传输性质方面： （1）粘度、密度尽量小。 （2）热导率大。 （3）物理化学性质方面。 ① 无毒、不燃烧、不爆炸、使 用安全。 ② 化学稳定性和热稳定性好。 ③ 对大气环境无破坏作用。 （4）对材料的作用 ——“镀铜”现象。 （5）与润滑油的关系。 （6）对水的溶解性。 （7）泄漏性。 （8）抗电性。 （9）安全性。 （10）来源充足，制造工艺简单，价格便宜。
在大气臭氧层问题提出来以后，为了能 较简单地定性判别不同种类制冷剂对大气臭 氧层的破坏能力，氯氟烃类物质代号中的R 可表示为CFC，氢氯氟烃类物质代号中的R可 表示为HCFC，氢氟烃类物质代号中的R可表 示为HFC，碳氢化合物代号中的R可表示为HC， 而数字编号不变。例如，R12可表示为CFCl2， R22可表示为HCFC22，R134a可表示为 HFCl34a。
制冷剂
非共沸混合制冷剂的制冷循环图
（5）其它烃类
其它各种有机化合物规定按600序号 编号，其编号是任选的。
3、制冷剂的选用原则 制冷剂的选用原则
我们期望制冷剂的冷凝压力不太高， 1， 制冷性能 我们期望制冷剂的冷凝压力不太高，蒸发压力在大气压以上或不 要比大气压低的太多，压力比较适中，排气温度不太高，单位容积制冷量大， 要比大气压低的太多，压力比较适中，排气温度不太高，单位容积制冷量大， 循环的性能系数高。传热性好。 循环的性能系数高 。 传热性好 。 2， 实用性 制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程中不分解，不 制冷剂的化学稳定性和热稳定性好，在制冷循环过程中不分解， 变质。无毒，无害。来源广，价格便宜。 变质 。无毒 ， 无害 。 来源广， 价格便宜 。 应满足保护大气臭氧层和减少温室效益的环境保护要求， 3， 环境可接受性 应满足保护大气臭氧层和减少温室效益的环境保护要求，制 温室效益指数应尽可能小。 冷剂的臭氧破坏指数必须为 0 ， 温室效益指数应尽可能小 。
96.1.1全面限制 CFC 96.1.1全面限制 2030.1.1全面限制 HCFC 2030.1.1全面限制
HFC ODP=0 HCC
有毒
PFC ODP=0 PCC
强毒
(5).乙烷族 (5).乙烷族 氟利昂
C2H6 R170 C2H5Cl C2H5F R160 R161 C2H4Cl2 C2H4ClF C2H4F2 R150 R151 R152 C2H3Cl3 C2H3Cl2F C2H3ClF2 C2H3F3 R140a R141b R142b R143a C2H2Cl4 C2H2Cl3F C2H2Cl2F2 C2H2ClF3 C2H2F4 R130a R131 R132a R133a R134a C2HCl5 C2HCl4F C2HCl3F2 C2HCl2F3 C2HClF 4 C2HF5 R120 R121 R122 R123 R124 R125 C2Cl6 C2Cl5F C2Cl4F2 C2Cl3F3 C2Cl2F4 C2ClF5 C2F6 R110 R111 R112 R113 R114 R115 R116
制冷剂的发展历史和应用
制冷剂的发展历史和应用摘要社会生产力的随着快速发展和人民生活水平的显著提高，制冷技术在工程和生活中的应用越发的深入和广泛。
而在蒸汽压缩式制冷系统中，制冷剂被形象的称之为“血液”。
本文对制冷剂的发展历史进行了简单的介绍，并列举出了一些制冷剂在各个应用领域的最新研究和进展。
制冷剂随着制冷技术的发展而不断变迁，大致可分为4个阶段。
从最初能用即可的原则，因为工业发展的需要，进入到以安全及耐久性为主的第二阶段。
随着环境问题的加剧，制冷剂步入围绕臭氧层保护的第三阶段。
而今，对制冷剂的探索没有停止，防止全球变暖，低ODP,低GWP,短寿命，高效是我们对制冷剂的目标。
制冷剂在各个领域应用广泛，家用空调，中大型冰库，车载空调等，都可以看到制冷剂活跃的身影，而针对各个领域的制冷剂的技术革新研究也将会被提及。
关键词制冷剂发展阶段应用环境问题发展方向引言当前世界的环境问题主要是臭氧层遭受破坏和全球范围的变暖。
然而，CFC 与HCFC类制冷剂在制冷空调热泵等行业广泛的采用，它对臭氧层有一定的破坏作用还是温室效应的一个重要因素。
它对环境的负面影响使得这一行业在全世界都面临重大的压力。
但是，到现在为止，一些在国外使用的HFC类和碳氢类替代制冷剂还不太理想，多多少少都存在一些瑕疵。
比如说大部分的HFC类制冷剂及其混合制冷剂的GWP还是相当的高，对温室效应影响显著，对排放量还需要严格的控制;而碳氢类制冷剂的安全问题也普遍存在，它的强可燃性令人担忧，当在大中型制冷空调热泵设备使用时，安全措施很技术的要求很高。
所以，从制冷剂的发展历史中探索，吸收经验，寻求科学、正确地解决满足环保要求的制冷剂在各种生产和生活的应用的替代问题，避免我们走弯路是非常重要的。
为此，本文回顾了制冷剂的发展历史，综述了制冷剂在各个领域的应用及其相关最新研究，探讨了未来发展趋势。
根据J . M . Calm[1-2]的描述，目前人们将制冷剂的发展分为4个阶段，各阶段的特征如表1所示，以下对各发展时期的情况做一简述。
浅谈制冷剂的使用和发展
浅谈制冷剂的使用和发展王黛娜07建筑环境与设备工程专业0723203摘要：本文简要介绍了制冷剂的使用历史，及其种类和应用场合，也展望了制冷剂的替代物的发展前景。
关键词：制冷剂ODP GWP 氟利昂1 制冷剂的发展历史美国机械工程协会( ASME)评出20世纪十大工程成就，其中制冷空调技术名列第七，可见制冷空调的行业地位非常重要。
制冷剂作为空调制冷设备的“血液”，从20世纪80年代至今经历3个阶段的发展。
第一阶段：早期的制冷剂( 1 8 3 0 —1 9 3 0 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 ,CCL4,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，它的出现解决了当时对制冷剂各种需求的问题。
然而，随后科学家发现氟利昂对臭氧层有极大的破坏作用，于是人们又开始寻找新的制冷剂替代物。
第三阶段：绿色环保类制冷剂。
目前该阶段的研究还没有完全定型，各种研究试验都在积极进行。
2 制冷剂的性质及分类2.1 制冷剂的性质一种物质要成为制冷剂需要满足一定的热力学和物理性质。
⑴制冷效率高，提高制冷的经济性。
⑵压力适中。
制冷剂在低温状态下的饱和压力最好接近大气压力，甚至高于大气压力。
⑶单位容积制冷能力大。
产生一定制冷量时，所需的制冷剂的体积循环量就小，可以减少压缩机的尺寸。
⑷临界温度高，可以使用一般冷却水进行冷却。
⑸与润滑油的互溶性。
⑹导热系数，放热系数高。
⑺密度，粘度小。
⑻相容性好，对金属和其他材料应无腐蚀作用2.2制冷剂的分类⑴氟利昂氟利昂是饱和碳氢化合物卤族衍生物的总称。
是20世纪30年代出现的一种合成制冷剂，它的出现解决了对制冷剂的各种要求的问题。
由于对臭氧层的影响不同，根据氢氟氯组成情况可将氟利昂分成全卤化氯氟烃（CFCs）,不完全卤化氯氟烃（HCFCs）和不完全卤化氟烃化合物（HFCs）。
制冷空调用制冷剂的选择
Highly Toxic Toxic
500
Arsenic (58) Drain cleaner (500)
Aspirin (1,000)
Pesticide (methyl bromide) (846)
Carbon monoxide (3,614) Ammonia (4,000)
2,000
2,500
Salt (3,000) Vinegar (3,310)
目前没有完美的制冷剂
Propane丙烷 Butane丁烷
CO2 Ammonia氨
ODP -ODP Concerns 关注 GWP -GWP Concerns 关注
- Flammable 易燃
-Toxicity Concerns毒性问题 -Efficiency Concerns能效问题 -Cost Concerns 成本问题
安全性的关键问题是:
“暴露在危险毒性浓度 的可能性有多大?”
R22/R134a
R123
Decreasing Toxicity (Neither Toxic nor Highly Toxic)
Lethal Dosage LD50 Solids and Liquids (mg/kg)
Lethal Concentration LC50 (1hr) Gases (ppm)
特灵多级压缩HCFC-123离心式冷水机组
R-11 (3,725)
Baking soda (4,220)
•盐 •醋 • R-11
10,000
5,000
Window cleaner (5,000) Ethanol (20,000)
20,000
Ethanol (grain alcohol) (7,060) 7,500
制冷剂发展及替代
工况：蒸发温度7.2℃，吸气温度18.3℃，冷凝温度54.4℃，过冷度8.3℃，机械效率1.0
R22 R161
0.6254 0.5380 0.5874
2.146 1.893 1.883
158.9 290.9 277.0
3969.3 3464.6 3329.5
816.9 706.3 694.8
4.8593 4.9056 4.7924
冰淇淋生产商联合利华从2003年到2008年生产27万台冰柜（工质 R290），实践表明安全性、可靠性与R134a没有什么不同，且更节能。 应用CO2的关键技术之一是CO2压缩机。西安交大压缩机研究所已 掌握了设计技术，并已开发出一台半封闭式CO2压缩机的样机。 • NH3 新的制冷剂——氨和乙烷的混合物（55/45）在单级压缩时，蒸发 温度达－55℃，压缩机出口处温度明显低于纯NH3，与油的相溶性也好 于纯NH3。
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对我国低GWP制冷剂选用的一些看法
2、空调系统
家用空调器
汽车空调器
冷水机组
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对我国低GWP制冷剂选用的一些看法
家用空调器 R22的替代物有R161(氟乙烷)、R290、R32和R410A。
它们的环保性能见表4。
表4 HFC-161与其它 HCFC-22替代品的环保性能
工质 沸点（℃） ODP（臭氧消耗潜能值） GWP（温室效应值） POCP（光雾效应值） HCFC-22 -40.8 0.05 1810 ～1 HFC-161 -37.1 0 12 5.5 HC-290 -42.1 0 ～20 220 R410A -51.4 0 2100 / R417A -39.1 0 2300 / R32 -51.7 0 1100 /
3
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空调制冷剂的种类和性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂种类和性质要求的了解是十分必要的。
一、制冷剂的发展历史
制冷的历史可以追溯到古代，当时用以储冰和其一些蒸发进程。
乙醚是最早使用的制冷剂。
1866年，威德豪森(Windhausen)提出使用CO2作制冷剂。
1870年，卡尔林德(CartLinde)用NH3作制冷剂。
1874年，拉乌尔皮克特(RaulPictel)采用SO2作制冷剂。
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，主要采用NH3、HC、SO2、CO2、空气等作为制冷剂，有的有毒，有的可燃，有的效率很低，主要出安全代表性的考虑。
尽管使用了百年之久，当出现了CFC和HCFC制冷剂后，还是当机立断，实现了重大的第一次转轨。
第二阶段，从1930年到1990年，主要用CFC和HCFC制冷剂。
使用了60年后，人们认识到这些制冷剂对环境有害，并且出于环保的需要开始寻找代替品。
第三阶段，从1990年至今，进入以HFC制冷剂为主的时期。
我国已于2010年1月1日起全面禁用氟利昂类物质。
二、制冷剂的种类及符号
机房空调中使用的制冷剂又称制冷工质，俗称雪种。
它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。
制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水
或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。
它的种类和性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂种类
和性质要求的了解是不容忽视的。
制冷剂的种类具体命名与分类如下：
（1）无机化合物
命名方法：R7**（**为无机物的分子量）
例：氨NH3——R717，水H2O——R718，二氧化碳CO2——R744 （2）卤代烃（氟利昂）
分子式：CmHnFxClyBrz（满足2m+2=n+x+y+z）
①命名法一：R(m-1)(n+1)(x)B(z)
例：一氯二氟甲烷分子CHF2Cl------R22
一溴三氟甲烷分子CF3Br--------R13B1
四氟乙烷分子C2H2F4------------R134a
②命名法2：区分氟利昂对大气臭氧层的破坏程度。