制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。它在低温下吸取被冷却物体的热量，然后在较高温度下转移给冷却水或空气。在蒸气压缩式制冷机中，使用在常温或较低温度下能液化的工质为制冷剂，如氟利昂（饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物），共沸混合工质（由两种氟利昂按一定比例混合而成的共沸溶液）、碳氢化合物（丙烷、乙烯等）、氨等。它的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，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。

概念简介

制冷机中完成热力循环的工质。制冷剂的主要技术指标有饱和蒸气压强、比热、粘度、导热系数、表面张力等。1960年以后，人们对非共沸混合工质的应用进行了大量的试验研究，并已将其用于天然气的液化和分离等方面。应用非共沸混合工质单级压缩可得到很低的蒸发温度，且可增加制冷量，减少功耗。

发展历史

1805年埃文斯（O.Evans)原创作地提出了在封闭循环中使用挥发性流体的思路，用以将水冷冻成冰。描述了这种系统，在真空下将乙醚蒸发，并将蒸汽泵到水冷式换热器，冷凝后再次使用。1834年帕金斯第一次开发了蒸汽压缩制冷循环，并且获得了专利。在其所设计的蒸汽压缩制冷设备中使用二乙醚（乙基醚）作为制冷剂。

早期的制冷剂，几乎多数是可燃的或有毒的，或两者兼而有之，而且有些还有很强的腐蚀和不稳定性，或有些压力过高，经常发生事故。

十九世纪中叶出现了机械制冷。雅各布.帕金斯（JacobPerkins）在1834年建造了首台实用机器。它用乙醚作制冷剂，是一种蒸气压缩系统。二氧化碳(CO2)和氨(NH3)分别在1866年和1873年首次被用作制冷剂。其他化学制品包括化学氰（石油醚和石脑油）、二氧化硫(R-764)和甲醚，曾被作为蒸气压缩用制冷剂。其应用限于工业过程。多数食物仍用冬天收集或工业制备的冰块来保存。

二十世纪初，制冷系统开始作为大型建筑的空气调节手段。位于德克萨斯圣安东尼奥的梅兰大厦是第一个全空调高层办公楼.

1926年，托马斯.米奇尼（ThomasMidgely）开发了首台CFC（氯氟碳）机器，使用R-12.CFC族（氯氟碳）不可燃、无毒（和二氧化硫相比时）并且能效高。该机器于1931年开始商业生产并很快进入家用。威利斯.开利（WillisCarrier）开发了第一台商用离心式制冷机，开创了制冷和空调的纪元。

1930年代出现了—氯氟烃CFCs与含氢氯氟烃HCFCs制冷剂。

1930年梅杰雷和助手在亚特兰大的美国化学会年会上终于选出氯氟烃12（CFC12,R12,CF2CI2)，并于1931年商业化，1932年氯氟烃11（CFC11,R11,CFCI3)也被商业化，随后一系列CFCs和HCFCs陆续得到了开发，最终在美国杜邦公司得到了大量生产成为20世纪主要的雪种。

20世纪30年代，一系列卤代烃制冷剂相继出现，杜邦公司将其命名为氟利昂（Freon）。这些物质性能优良、无毒、不燃，能适应不同的温度区域，显着地改善了制冷机的性能。几种制冷剂在空调中变得很普遍，包括CFC-11.CFC-12.CFC-113.CFC-114和HCFC-22.20世纪50年代，开始使用共沸制冷剂。

60年代开始使用非共沸制冷剂。

空调工业从幼小成长为几十亿美元的产业，使用的都是以上几种制冷剂。到1963年,这些制冷剂占到整个有机氟工业产量的98%。

到1970年代中期，对臭氧层变薄的关注浮出水面，CFC族物质可能要承担部分责任。这导致了1987年蒙特利尔议定书的通过，议定书要求淘汰CFC和HCFC族。新的解决方案是开发HFC族，来担当制冷剂的主要角色。HCFC族作为过渡方案继续使用并将逐渐淘汰。

在1990年代，全球变暖对地球生命构成了新的威胁。虽然全球变暖的因素很多，但因为空调和制冷耗能巨大（美国建筑物耗能约占总能耗的1/3），且许多制冷剂本身就是温室气体，制冷剂又被列入了讨论范围。虽然ASHRAE标准34把许多物质分类为制冷剂，但只有少部分用于商业空调。

命名方法

制冷剂的代号最早是针对氟里昂而规定的，发文时世界上通用的是美国供暖制冷工程协会于1967年制定的标准(ASHRAE Standard34-67)中的规定。这一标准的编号方法是将制冷剂的代号同它的种属和化学构成联系起来，只要知道它的化学分子式，就可以写出它的代号。代号是由字母“R”和其后边的数字组成的。R代表制冷剂(制冷介质)“Refrigerant”,以前F代表氟里昂“Freon”，发文时都用国际公认的R命名制冷剂。

其它分类

按成分有以下几种。

（1）无机化合物。水、氨、二氧化碳等。

（2）饱和碳氢化合物的衍生物，俗称氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12,R22,R134a等。

（3）饱合碳氢化合物。如丙烷，异丁烷等

（4）不饱和碳氢化合物。如乙烯，丙烯等。

（5）共沸混合制冷剂。如R502等。

（6）非共沸混合制冷剂。如R407c，R410等。

通常按照制冷剂的标准蒸发温度，又分为高、中、低温三类。标准蒸发温度是指标准大气压力下的蒸发温度，也就是沸点。

（1）高温（低压）：标准蒸发温度（tS）>0℃,冷凝压力(PC)≦0.2～0.3Mpa,常用的R123等。

（2）中温（中压）：0℃>tS>-60℃，0.3Mpa<2.0Mpa,常用的有氨，R12,R22,R134a,丙烷等。

（3）低温（高压）：tS≦-60℃，常用的有R13，乙烯,R744(CO2)等。

选用原则

在蒸汽压缩式制冷机中，制冷剂选择除了要有较好的热力性质和物理化学性质外，更应具有优良的环境特性。具体要求如下：

（1）对人类生态环境无破坏作用。不破坏大气臭氧层，不产生温室效应。

（2）临界温度较高。在常温或普通低温下能够液化。希望临界温度比环境温度高的多，才能减少制冷剂节流损失，提高循环经济性。

（3）在工作温度范围内，具有适当的饱合蒸汽压力，最起码蒸发压力不得低于大气压力，以免外部空气渗入系统中；冷凝压力不宜过高，否则会引起压缩机耗功增加，并要求系统具有较高的承压能力，增加设备成本。

（4）单位容积制冷量大。可以减少压缩机输气量。

（5）粘度和密度小。减少系统中流动阻力损失。

（6）热导率高。可以提高换热器的传热系数，减少换热设备的传热面积降低材料消耗。

（7）不燃烧，不爆炸，无毒。对金属材料不腐蚀，对润滑油不发生化学作用，高温下不分解。

（8）等熵指数小。可降低排气温度，减少压缩过程耗功，有利安全运行和提高使用寿命。

（9）凝固温度低。避免在蒸发温度下出现凝固。

（10）具有良好的绝缘性能。

（11）价格低易获得。

（12）单位容积压缩功小。

目前，完全满足以上十二项要求的制冷剂还未发现。但选择时，可以根据用途使用条件等加以全面考量。如小型封闭压缩机家用装置，多选用氟制冷剂。大型工业制冷多选用氨，石油化工多选用碳氢化合物。

选用技巧

制冷剂的选用是一个比较复杂的技术经济问题，需要考虑的因素很多，选择时应根据具体情况，进行全面的技术分析。

1.考虑环保的要求。

必须选用符合国家环保法规的制冷剂。

2.考虑制冷温度的要求。

根据制冷剂温度和冷却条件的不同，选用高温（低压）、中温（中压）、低温（高压）制冷剂。通常选择的制冷剂的标准蒸发温度要低于制冷温度10℃。选择制冷剂还应考虑制冷装置的冷却条件、使用环境等。运行中的冷凝压力不应超过压缩机安全使用条件的规定值。汽车空调只能用车外空气做冷却介质，对其产生影响的气温、风速、太阳辐射、热辐射等因素无不在频繁发生变化，其运行条件决定它只能选用高温（低压）制冷剂，过去选用R12，发文时大多选用R134a。

3.考虑制冷剂的性质。

根据制冷剂的热力性质、物理性质和化学性质，选用那些无毒、不爆炸、不燃烧的制冷剂；选用制冷剂应传热好、阻力小、与制冷系统用材料相容性好。

4.考虑压缩机的类型。

不同的制冷压缩机的工作原理有所不同。体积式压缩机是通过缩小制冷剂蒸气的体积提高其压力的，一般选用单位体积制冷量大的制冷剂，如R134a,R22等。制冷剂的种类很多，随着科学技术的进步．新工质不断出现，以适宜于不同的制冷装置。

前景预测

制冷剂又称制冷工质，在南方一些地区俗称雪种。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。如氨和水、溴化锂（分子式：LiBr。白色立方晶系结晶或粒状粉末，极易溶于水）和水等；蒸汽喷射式制冷机用水作为制冷剂。

由诺美咨询完成的《2012-2017年制冷剂行业竞争运行状况调研与盈利模式咨询报告》内容显示，目前制冷剂价格上升主要有三个因素：首先是国家将萤石提升为战略性资源，对其实行了保护性开发；其次是空调（包括汽车空调）消费量的增加带动了对制冷剂的需求；最后还有资金炒作的因素。

制冷剂价格上升还有一个国际因素，根据《蒙特利尔议定书》，2010年发达国家的低端制冷剂（如R22）产能已基本关停，发达国家不再使用R22作为制冷剂，但R22作为下游含氟聚合物的主要原料，其对R22的需求依然存在。由于发展中国家对R22完全淘汰还要等到2030年，因此这对发展中国家的制冷剂生产商来说也是一个利好。目前R22的供需缺口至少维持至2013年，也意味着制冷剂的行业景气至少还能持续两年时间。

目前中国空调行业使用较多的制冷剂是HCFC物质R22。R290与R22的标准沸点、凝固点、临界点等基本物理性质非常接近，具备替代R22的基本条件。在饱和液态时，R290的密度比R22小，因此相同容积下R290的灌注量更小，试验证明相同系统体积下R290的灌注量是R22的43%左右。

另外，由于R290的汽化潜热大约是R22的2倍左右，因此采用R290的制冷系统制冷剂循环量更小。R290具有良好的材料相容性，与铜、钢、铸铁、润滑油等均能良好相容。未来中国还将进一步加大使用R290制冷剂的空调产线改造示范试点力度。随着对R290应用技术研究的不断深入、使用经验的不断积累，环保型制冷剂R290未来将拥有广阔的市场应用前景。