做个明白消费者 探究无氟产品制冷奥秘

问题1：氟利昂是什么？

　　氟里昂，氟氯烃，几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称 。氟里昂在常温下都是无色气体或易挥发液体，略有香味，低毒，化学性质稳定。其中最重要的是二氯二氟甲烷CCl2F2（F-12）。二氯二氟甲烷在常温常压下为无色气体；熔点－158℃ ，沸点－29.8℃，与酸、碱不反应。二氯二氟甲烷可由四氯化碳与无水氟化氢在催化剂存在下反应制得，反应产物主要是二氯二氟甲烷，还有CCl3F和CClF3，可通过分馏将CCl2F2分离出来。

　　1926年， 托马斯.米奇尼（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（Willis Carrier）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。

问题2：臭氧是又是什么？

　　臭氧（O3）是氧（O2）的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中。它吸收对人体有害的短波紫外线，防止其到达地球。

问题3：氟利昂如何破坏臭氧层

　　冰箱、空调使用的氟利昂制冷剂会上升至空气中的对流程，在对流层的氟利昂分子很稳定，几乎不发生化学反应。但是，当它们上升到平流层后，会在强烈紫外线的作用下被分解，含氯的氟利昂分子会离解出氯原子（称为“自由基”），然后同臭氧发生连锁反应（氯原子与臭氧分子反应，生成氧气分子和一氧化氯基；一氧化氯基不稳定，很快又变回氯原子，氯原子又与臭氧反应生成氧气和一氧化氯基……），不断破坏臭氧分子。

　　Cl+O3===O2+ClO ClO+O3===O2+Cl

　　如此周而复始，结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达10万个臭氧分子。即一千克氟利昂可以捕捉消灭约七万千克臭氧。总的结果，可以用化学方程式表示为： 　　2O3===3O2 （在反应中氟里昂分子起到催化剂的作用）。

问题4：臭氧层被破坏的危害

常用的氟利昂制冷剂

　　前面我们谈到，氯元素会破坏空气中的臭氧层，所以含氯的氟利昂制冷剂是明确进行使用的。那常用氟利昂制冷剂有哪些？各自又有哪些优缺点？

氟利昂12（CF2CL2，R12）

　　氟利昂制冷剂中应用较多的一种，CFC制冷剂，主要以中、小型食品库、家用电冰箱以及水、路冷藏运输等制冷装置中被广泛采用。R12具有较好的热力学性能，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷凝压力约0.8-1.2KPa。R12的标准蒸发温度为-29℃，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机可获得-70℃的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80℃的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134a。

空调产品宣传强调“无氟”

氟利昂22（CHF2CL，R22）

　　HCFC制冷剂，是氟里昂制冷剂中应用较多的一种，主要以家用空调和低温冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标准气化温度为-40.8℃，通常冷凝压力不超过1.6MPa。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的单位容积比R12约高60%，其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用R134a来代替。

氟里昂502（R502）

　　R502是由R12．R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115．R22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6℃，正常工作压力与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大，但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达-55℃。R502在冷藏柜中使用较多。

R134a（C2H2F4，R134a）

　　是一种较新型的制冷剂，HFC制冷剂，其蒸发温度为-26.5℃。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，是近年来鼓吹的环保冷媒，但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。

新冷媒机型产生背景（图片源自佳维）

R407C

　　是一种新型环保制冷剂，HFC制冷剂，由二氟甲烷R32(CH2F2)，五氟乙烷R125(C2HF5)，四氟乙烷R134a(C2H2F4)以23%，25%，52%的质量百分比混合而成的非共沸制冷剂，温度滑移较高。

R410A

　　是一种新型环保制冷剂，HFC制冷剂，由二氟甲烷R32(CH2F2)，五氟乙烷R125(C2HF5)以50%，50%的质量百分比混合而成的非(近)共沸制冷剂，温度滑移较小，发生相变时两组分比例基本保持恒定，物性接近单组分制冷剂。工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，制冷（热）效率更高，不破坏臭氧层。另外，采用新冷媒的空调在性能方面也会有一定的提高。R410A是目前为止国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒，并在欧美，日本等国家得到普及。

R600a（C4H10）

现售空调使用制冷剂—R410a

　　氟利昂R134a本来是种不错的制冷剂，不破坏臭氧层。但是“温室效应”不得不成为了R134a制冷剂退出的主要原因。目前空调产品已经选择了R410a作为其首选制冷剂。

　　R410A：是一种新型环保制冷剂，工作压力为普通R22空调的1.6倍左右，
制冷（暖）效率更高。 提高空调性能，不破坏臭氧层。R410A新冷媒由两种准共沸的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素组成（R32（二氟甲烷）和R125（五氟乙烷）组成的混合物）。具有稳定，无毒，性能优越等特点。同时由于不含氯元素，故不会与臭氧发生反应，即不会破坏臭氧层。

　　氟利昂优点在于可以根据具体的使用要求，对各种性质，如易燃性、容量、排气温度和效能加以考虑，量身合成一种制冷剂。R410A外观无色，不浑浊，易挥发，沸点-51.6℃，凝固点-155℃；其主要特点有：

（1） 不破坏臭氧层。其分子式中不含氯元素，故其臭氧层破坏潜能值（ODP）为0。全球变暖系数值（GWP）小于0.2。

（2） 毒性极低。容许浓度和R22同样，都是1000ppm。

（3） 不可燃。空气中的可燃极性为0。

（4） 化学和热稳定性高

（5） 水分溶解性与R22几乎相同。

（6） 是混合制冷剂，由两种制冷剂组成

现售冰箱使用制冷剂—R600a

　　R410a是一种不错的制冷剂，但由于空调和冰箱的制冷性质不同，空调使用空间宽阔，同时不要求低温；冰箱使用空间狭小，同时需要冷冻温度。R410a制冷性质并不适用于冰箱，因为冰箱使用了R600a作为制冷剂。另外，R410a具有一定毒性，不适合储存食物，而R600a是完全无毒的。

　　制冷剂R600a是一种性能优异的新型碳氢制冷剂，取自天然成分，不损坏臭氧层，无温室效应，绿色环保。其特点是蒸发潜热大，冷却能力强；流动性能好，输送压力低，耗电量低，负载温度回升速度慢。与各种压缩机润滑油兼容。

R600a制冷剂物理性质

　　制冷剂R600a当然也是有它不足的地方，R600a在制冷系统中含量不足时，会造成压力值过大，机器声音异常，压缩机寿命缩短。

延伸阅读：制冷剂发展简记

　　十九世纪中叶出现了机械制冷。雅各布.帕金斯（Jacob Perkins）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。

　　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，显著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。

蓝色区域为南极上空的臭氧层空洞（图片源自OZNE）

　　1985年2月英国南极考察队队长发曼（J.Farman)首次报道，从1977年起就发现南极洲上空的臭氧总量在每年9月下旬开始迅速减少一半左右，形成“臭氧洞”持续到11月逐渐恢复。

　　2010年后我国将全面禁止使用氟利昂。一项旨在保护臭氧层的措施日前在我国出台。按照有关部门制定的日程表：到2010年，我国将全面禁止生产和使用消耗臭氧层的物质--氟里昂。按照这个日程表，我国将从1999年7月1日开始把氟里昂的生产和消费水平冻结在1995-1997 年的平均水平上，以后逐年减少。2010年1月1日，氟利昂被我国禁止使用。