工商业制冷设备 CFC11 CFC12 2002＊ 2006＊ 2010 2010 2006 CFC11 CFC12 化工生产 CFC113 注：＊允许维修使用到2010年。 表2-5某些物质的ODP值及GWP值

物质 CFC11（R11） CFC12（R12） HCFC22（R22） HFC32（R32） CFC113（R113） CFC114（R114） CFC115（R115） HCFC123（R123） HCFC124（R124） HFC125（R125） HFC134a（R134a） HCFC141b（R141b） HCFC142b（R142b） HFC143a（R143a） HFC152a（R152a） HC600a（R600a） ODP值（R11=1） 1.0 1.0 0.05 0 0.8 1.0 0.6 0.02 0.02 0 0 0.08 CWP值（CO2=1） 1500 4500 510 2100 5500 7400 29 150 860 420 150 是否受控物质 是 是 （否） 否 是 是 是 （否） （否） 否 （否） （否） 0.08 540 （否） 0 0 0 1800 47 15 是 是 是 2.1.4.3替代制冷剂的研究动向

CFCS的禁用使全球制冷、空调行业面临一场新的挑战，各国相继开展寻找替代物的研究。理想替代制冷剂除应有较低的ODP值和GWP值外，还应具有良好的使用安全性（如无毒、不燃、不爆等）、经济性、优良的热物性（饱和压力适中、容积制冷量大、低能耗、合适的临界温度和标准蒸发温度、低粘度、高热导率等）、与润滑油的可溶性、与水的溶解性、高电绝缘强度、低凝固点、对金属与非金属材料无腐蚀、易检漏等等。

1.CFC12的替代 CFC12目前被广泛应用于家用冰箱及汽车空调等领域。被研究的替代制冷剂中，有单一制冷剂，也有混合制冷剂。单一制冷剂主要有R134a、R152a、R600a、R290等。混合制冷剂主要有R22/R152a、R22/R152a /R124、R290/R600a等。最受到关注的是R134a和R600a。在美国与日本，替代物几乎全部为R134a。在欧洲如德国、意大利等，R600a则有更大的市场。中国的家用制冷工业中，R134a及R600a均被推荐为R12的替代制冷剂。在汽车空调上，全世界的生产厂商均一致选用R134a作为替代制冷剂。

R12、R134a、R600a的部分物性参数及性能对比列于表2-6。

表2-6 R12、R134a、R600a主要物性及性能对比

制冷剂代号 相对分子质量 标准蒸发温度/℃ 燃烧极限（体积分数）/% ODP值 GWP值 冷凝压力（40℃时）/MPa 蒸发压力（-30℃时）/MPa 理论排气温度/℃ 液体密度（-25℃时）/kg/m 3R12 120.92 -29.8 无 1.0 4500 1.01 0.10 120～125 1472.0 矿物油 敏感 极微 一般 R134a 102.0 -26.5 无 0 420 1.02 0.084 125～130 1371.0 酯类油 高度敏感 易容 较高 R600a 58.13 -11.7 1.8～8.4 0 15 0.53 0.047 100～105 608.3 矿物油 敏感 极微 一般 润滑油 对杂质的敏感性 容水性 真空度要求 材料兼容性 好 不好 好 R134a的ODP=0，GWP=420，不可燃，无毒、无味，使用安全，其热物理性质与R12十分接近，目前已达商品化生产。试验研究表明：在家用冰箱中用R134a替代R12后，制冷量下降，能耗比增加，但其热工性能及安全性能仍能符合GB8059.1—3—1987《家用制冷器具》的要求，冷却速度及耗电量均达到轻工部A级指标。如果针对R134a的特性，对压缩机加以改进，能耗比可望下降，甚至可优于R12。

进一步研究表明，R12冰箱中用的润滑油、干燥剂、橡胶和电动机绝缘漆都不适用于R134a，替换时必须改用酯类油或聚二醇（PAG）油。由于新润滑油具有极强的吸水性，且易与水反应生成酸，对系统产生腐蚀，故除在生产过程中严格控制系统内含水量外，还应更换吸水性更强的XH-7或XH-9型分子筛。压缩机电动机线圈及绝缘材料必须加强绝缘等级，严防腐蚀。R134a用于汽车空调时，由于压缩机的性能系数（COP值）较低，应强化冷凝器和蒸发器的传热，达到提高COP值的目的。

R600a的ODP=0, GWP=15，环保性能好，易于获得，成本低，运行压力低，噪声小，能耗可下降5％～10％，对制冷系统材料无特殊要求，润滑油可与R12通用。但R600a易燃、易爆，用于冰箱时，电器件应采用防爆型，避免产生火花。除霜系统（用于无霜冰箱时）可采用电阻式接触加热方式，使其表面温度远低于R600a的燃烧温度（494℃）。压缩机必须采用适合于R600a的专用压缩机。R6O0a的单位容积制冷量比R12低，要求压缩机的排气量至少增加1倍。试验结果表明：与R12相比，耗电量降低约12％，噪声降低约2dB(A）。

用R152a替代R12后，能耗降低3％～7％，单位容积制冷量下降，排温高，具有中等程度的可燃性，故其推广使用受到一定限制。

R22/R152a属近共沸混合制冷剂，替代后原有制冷系统不必做重大变动，泄漏对成分影响较小，在配比为50/50的质量分数下，ODP=0.05，GWP =105，均在可接受的范围之内。在选择合适配比后，具有较优良的热工性能，冷却速度快，耗电量略有下降。但它仍具有排气温度高、单位容积制冷量小，溶油性差、可燃等一系列缺陷，有待进一步探索和改进。

对于食品的冷冻与冷藏设备，制冷量为1～12KW的小型制冷设备，选择R22替代R12；制冷量在12～72KW的制冷机，可选择R22或R717（氨）来替代。对于单元式空调器

中制冷量在22～140KW的空调器，选择R22替代R12。对于运输用冷藏设备，则选择R22或R134a替代R12。

2.HCFC22的替代 HCFC22具有优良的热力性质，对金属、矿物油等具有相容性，因此目前几乎所有的空调机组中都使用R22作为制冷剂。但R22对大气臭氧层仍有一定的破坏作用，它已被列人过渡性物质之列，寻找R22的替代物也就成为当今世界的热门课题。

到目前为止，已被研究的替代物主要有R134a、R290、R410A、R407C、R32/R134a等。遗憾的是这些替代物的冷量和效率均比R22低，必须对系统及设备加以改进，才有可能达到与R22同样的效果。

R4lOA是近共沸混合制冷剂，是由质量分数为50％的R32和50％的R125组成。ODP=0，同温度下它的压力值比R22约高60％，因而制冷系统中的各设备及连接管路应重新设计。单位容积制冷量较大，传热性能及流动特性较好，COP值较R22略低。

R407C是非共沸混合制冷剂，是由质量分数为23％的R32、25％的R125和52％的R134a组成。ODP=0，同温度下它的压力比R22大10％左右。由于是非共沸混合工质，在换热器中存在明显的温度梯度，加上传热性能较差，为达到与R22同样的冷量，冷凝器和蒸发器的面积将需有较大的增加。单位容积制冷量大，但较R41A小，COP值也略有下降。

随着CFC、HCFC禁用的提出，人们对替代制冷剂的研究方兴未艾，可以预见，新的替代制冷剂将会不断地被研究和提出。但在商业化之前，对成分的可燃性、材料的相容性、润滑油、干燥剂、成分的迁移、压缩机和换热器的设计、生产和维修等一系列问题，必须得到解决。在研究替代制冷剂的同时，在制冷方式的替代研究方面也较为活跃，如吸收式制冷、吸附式制冷、磁制冷、脉管制冷、涡流管制冷等，均在进一步研究之中。另外，对现有蒸气压缩式制冷系统，如何提高系统的密封性，强化传热、传质过程，以减少传热面积，进而减少系统中制冷剂的充灌量，提高操作和维修水平，防止和减少CFCS、HCFCS的泄漏，以及提高制冷剂的回收技术等，均可减少CFCS、HCFCS，向大气的排放量，使臭氧层的破坏得到缓解和控制。