你是否好奇在炎热的夏天，空调是怎么让我们感到凉爽的？冰箱又是怎么让食物保鲜的？没错，就是因为它们里面有制冷剂在工作！制冷剂，听起来好像是一个很陌生的东西，但其实它应用于我们生活的方方面面，包括家用冰箱、空调、冷藏车、冷冻仓库等。今天，我们就来一起探索制冷剂的神奇世界，看看它是如何运作的吧！

图1 制冷剂的应用

制冷剂是什么？如何发挥作用？

制冷剂是用来搬运能量的媒介物质，可以把“冷”或“热”搬运到我们需要降温或升温的地方。大多数制冷剂对温度变化比较敏感，就是可以在不同的温度下变化其状态，像我们熟知的二氧化碳、氨气等都可以作为制冷剂。它们可以从液态变成气态，从而实现蒸发吸热（即制冷），或者从气态变成液态，从而实现冷凝放热（即制热）。这就好像我们夏天刚洗完澡，身上没擦干的液态水蒸发为水蒸气，带走了身上的热量，身体就会感觉凉爽。下边的图片就展示了夏季时候，制冷剂在家用空调系统中的相态变化。蓝色的盘管就是我们房间里安装的空调室内机部分，低温的制冷剂在空调的室内机发生液态到气态的转变，从而蒸发吸收大量的热，降低了房间空气的温度。然后从房间室内机出来的低温低压制冷剂蒸气经过压缩机压缩，变为了高温高压的气态。红色的盘管就是挂在房间外墙上的空调室外机，高温高压的制冷剂在空调室外机发生气态到液态的转变，从而向室外释放热量。之后，液态的制冷剂经过膨胀阀进行膨胀降压之后，返回房间里边的室内机盘管。如此一来，便把房间内的热量“搬”到了房间外面。制冷剂通过温度变化来被动转变自己的相态，从而携带冷量和热量，通过温差释放冷、热量到我们想要的地方，是名副其实的冷和热的“搬运工”。

图2 制冷剂在空调系统中的相态变化原理图

制冷剂的发展

1834年由美国人珀金斯发明的世界上第一台制冷机采用乙醚作制冷剂。1866年二氧化碳被用作制冷剂[1]。1872年，英籍美国人波义耳又发明了以氨为制冷剂的压缩机。从19世纪30年代起，一系列的氟利昂(Freon，美国杜邦公司商标名)陆续出现。这些热力性能优良、无毒、不燃、能适应不同工作温度范围的制冷剂改善了制冷机的性能，大大促进了制冷与空调工业的发展[2]。除了氨在大型冷库中仍占有相当地位外，“氟利昂”（其化学成分主要由卤素氟、氯、碳和氢组成）几乎已风靡于制冷领域。直至19世纪八十年代，科学家们才发现这些氟利昂制冷剂，像CFCs和HCFCs，虽然很有效，但是却对环境造成了很大的伤害[3]。它们会破坏地球的臭氧层，这样一来，有害的太阳紫外线就会更容易地照射到地球上，对我们的健康和生态系统都是一个巨大的威胁。为了保护环境，我们需要选择更环保的制冷剂。

那么，什么样的制冷剂是环保的呢？首先，它们应该没有臭氧层破坏潜能（ODP），这样才不会破坏我们珍贵的臭氧层。其次，它们应该有较低的全球变暖潜能（GWP），也就是说，它们不会助长温室效应。

很多天然制冷剂对环境都比较友好，比如二氧化碳、氨、水，还有丙烷和异丁烷等。它们不仅环保，而且效率也很高。HFOs（氢氟烯烃）是近年来新开发的一类环保制冷剂，它们的GWP非常低，也是未来制冷剂的发展方向。

随着科技的发展，未来的制冷剂将会更加环保和高效，我们也可以为保护环境做出自己的贡献。了解和传播关于环保制冷剂的知识，鼓励家人和朋友选择使用环保制冷剂的设备。积极参与或发起环保活动，让更多的人意识到保护环境的重要性。通过我们的努力，促进社会对环保制冷技术的使用，共同保护我们美丽的地球！

参考文献

[1]吴业正. 小型制冷装置设计指导[M]. 北京：机械工业出版社，1998.

[2]马一太,孙志利,李敏霞.制冷剂发展历程综述[C]//2013中国制冷学会学术年会论文集.2013.DOI:ConferenceArticle/5af18d62c095d71bc8c6462e.

[3]许晨怡,郭智恺,史婉君,等.HFOs制冷剂在制冷空调领域的替代研究综述[J].制冷与空调, 2019, 19(8):13.

撰稿：北京制冷学会会员、中国家用电器研究院智能装备研究所项目工程师贾潇雅（入选北京市科协2024-2026年度青年人才托举工程）

审核：北京制冷学会理事、中国家用电器研究院智能装备研究所部长、高级工程师汪超

编辑：王晓童