摘要：介绍了制冷剂发展史中三个具有代表性的阶段，论述了当前使用的制冷剂以及其存在的问题 ，指出现行制冷剂对臭氧层的破坏作用及引起的温室效应，将严重影响环境的可持续发展 ,并由此提供了几种常用制冷剂的替代方案并展望了制冷剂的未来。

关键词： CFC替代 制冷剂可持续发展

目前制冷空调行业中使用的制冷剂多为 CFC （氯氟烃的统称）和 HCFC （含氢氯氟烃）。这些物质由于对臭氧层具有破坏作用并产生温室效应，因此其替代研究已成为热点课题。回顾制冷剂发展的历史，发现制冷剂的替代发展有两条主线：一条是提高系统的能效比，另一条就是可持续发展的环境观。随着人们环保意识的增强，可持续发展的观点越来越深入人心。因此作者认为，在当前的制冷剂替代研究中，应首先考虑对环境的可持续发展。制冷剂的发展经历了三个阶段：

第一阶段，从 1830年到1930 年，主要采用 NH3 、CO2 、H2O 等作为制冷剂，它们有的有毒，有的可燃，有的效率低，用了约 100 年的时间。

第二阶段，从 1930 年到 1990 年，主要采用 CFCs 和 HCFCs 制冷剂，使用了约 60 年。

第三阶段，从 1990 年至今，进入了以 HFCs （含氟烃）为主的时期。

由于行业发展的惯性，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 ％空调对臭氧层的破坏，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 ：

1.使皮肤癌和白内障患者增加，损坏人的免疫力，使传染病的发病率增加。

2.破坏生态系统。过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，使农作物减产。紫外线辐射也可能导致某些生物物种的突变。

3.引起新的环境问题。过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。

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 CFCs 同样能够破坏臭氧，只不过是所含的氯原子多少不同而已。同时 CFCs 、 HCFCs 和新一代 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。

由于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。

现行的制冷剂对环境的巨大的破坏作用，促使着人们积极的寻求能够与环境的可持续发展相适应的新型替代制冷剂。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。国际上,为了应对环保要求的挑战,在寻找、开发替代制冷剂的过程中,逐渐形成了下列两种基本思路和两种替代路线,即:

1)仍以元素周期表中的“Ｆ”元素为中心,在剔除了ＣＩ和Ｂｒ元素后,开发了以Ｆ,Ｈ,Ｃ元素组成的化合物,即ＨＦＣｓ制冷剂,如ＨＦＣ-134ａ、ＨＦＣ-32、ＨＦＣ-152ａ、ＨＦＣ-143ａ、ＨＦＣ-125等及其混合物Ｒ407Ｃ和Ｒ410Ａ等。但除ＨＦＣ-152ａ、ＨＦＣ-32外,其他ＨＦＣ制冷剂的ＧＷＰ值都在1000以上,而被《京都协议书》(1997)列为“温室气体”,需控制它们的排放量。

2)以元素周期表中的Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｏ等元素组成的天然工质为对象,重新回到了早期制冷剂中的碳氢化合物ＨＣｓ、ＣＯ2、和ＮＨ3等制冷剂。但其中ＨＣｓ制冷剂具有强可燃性,ＣＯ2的压力很高,制冷效率较低,在实际应用中还受到一定的限制。

当前环境变暖引起的气候变化，臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题，如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战。因此在制冷剂的替代研究过程中应该加强对生态环境的保护意识，让子孙后代能够享有充分的资源和良好的自然环境。

通过近年来制冷剂替代工作的进展，我们可以看到人们不再只注重制冷剂的热物性，而更加注重其环保性。在《蒙特利尔议定书》签订以前制冷剂的研究一般以良好的热力学性质和物理、化学性质等为主，如 CFC 系列的 R11 ， R12 等都具有良好的热力性能和化学稳定性，且无毒，不燃，不爆等，但对臭氧层有很大的破坏作用，且能够引起温室效应。在《蒙特利尔议定书》签订以后，在制冷剂的研究替代中首先考虑到的是减小制冷剂对臭氧的破坏作用空调对臭氧层的破坏，比如 HCFC 系列的 R22 虽然仍对臭氧有破坏作用但比 R11 和 R12 小的多。而 HFC 制冷剂如 R134a 已对臭氧没有任何破坏作用。1997 年签订的《京都议定书》对于制冷剂的替代提出了很高的要求，也更加顺应了环境的可持续发展的要求，其不但要求替代制冷剂要有较低的 ODP ，而且具有较低的 GWP ，这样 HFCs 也面临淘汰的危险。从上面这些内容可以看出，在制冷剂的替代中是环境的可持续发展这只无形的大手在起着作用，它不但推动这制冷剂的替代研究工作的发展，而且也为制冷剂的发展指明了发展方向：

1.环保，使用绿色环保的制冷剂已经是大势所趋，绿色环保制冷剂可以是合成的，也可以是天然的，虽然合成的环保制冷剂也对臭氧不会造成破坏，但从地球生态的可持续发展来看天然制冷剂是最理想的选择，相信随着技术的不断进步，天然制冷剂必将大有发展。 1998 年以来的研究表明，破坏同温层臭氧层的气体水平几乎已经达到顶点，但是破坏对流层内臭氧层的化学物质总量正在以缓慢的速度下降。其表现形式是：南极上空的臭氧层空洞近几十年来一直在扩大，但近年来速度已经放慢低于上世纪 80 年代水平；北极上空的臭氧层空洞正在缩小，表明臭氧层正在恢复。

2.节能，随着人们生活水平的提高制冷空调等设备越来越普及，同时其消耗的大量的能源也越来越引起人们的注意。而电能的产生又要消耗大量的化石燃料，如煤、石油等，不但造成大量的不可再生能源的消耗，而且燃烧产物如 CO2 等还可引起温室效应等环境问题。因此除了改进制冷技术外还可从制冷剂上下手，通过研制新型节能制冷剂降低制冷空调设备的能耗也是一个发展方向。

综上所述，制冷剂的发展是与环境保护和地球生态环境的可持续发展密切相关的，制冷剂的发展趋势体现了环境的可持续发展的要求。

参考文献：

朱明善：21 世纪制冷空调行业绿色环保制冷剂的趋势与展望

韩宝琦，李树林．制冷空调原理及应用

张忠民：浅谈环境保护与可持续发展