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第1章 环境保护和替代工质
的研究动向
• 环境问题与制冷工质
• 制冷工质的发展历程及替代路线
• 替代工质研究现状及发展趋势
• 绿色环保制冷剂的展望
8/5/2022 1
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1 制冷工质
分类
按化学成分
按组成
无机物
氟里昂
烷烃类
He、NH3、H2O、CO2
R22、R134a、
R407C、R410a
R290、R600a
单一组分
CO2、R22、
R600a
混合工质
共沸工质
非共沸工质
R502、
R507
R407C、R410A
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制冷工质命名
无机化合物：R7( XX )
XX－分子量的整数部分。
例如：4He： R704
H2： R702
NH3：R717
H2O：R718
CO2：R744
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制冷工质命名
氟利昂和烷烃类
烷烃类分子通式：CmH2m+2
氟利昂分子通式：CmHnFxClyBrz
简写符号： R(m-1)(n+1)(x)B (z)
n+x+y+z=2m+2
数值为零时省去不写
同分异构体在其最后加小写英文字母
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制冷工质命名－氟利昂和烷烃类
例：CmHnFxClyBrz R(m-1)(n+1)(x)B (z)
二氟二氯甲烷: CF2Cl2 m=1，n=0，x=2 R12
三氟一溴甲烷: CF3Br m=1，n=0，x=3 R13B1
二氟一氯甲烷: CHF2Cl m=1，n=1，x=2 R22
四氟乙烷： C2H2F4 m=2，n=2，x=4 , R134a
两个例外：
正丁烷：R600
异丁烷：R600a
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制冷工质命名－氟利昂和烷烃类
以上命名方式的问题：
未表示出化合物元素
不能直观的看出制冷剂对环境的影响
把 R→可表示出化合物元素的符号
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制冷工质命名－氟利昂和烷烃类
R ￫ CFC、
HCFC、
HFC、 HC:
氯氟烃类物质: R ￫ CFC：
R12 ￫ CFCl2
氢氯氟烃类物质: R ￫ HCFC：
R22 ￫ HCFC22
氢氟烃类物质: R ￫ HFC：
R134a ￫ HFCl34a
碳氢化合物: R ￫ HC：
R600a ￫ HC600a
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制冷工质命名
非共沸混合制冷工质：R4( XX)
XX－命名的先后顺序号，从00开始。
例如：R407B、R407C 等。
共沸混合制冷工质：R5(XX)
XX－命名的先后顺序号，从00开始
例如：R502、…、R507 等。
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2 制冷工质对环境的影响
2. 1 对臭氧层的破坏和耗损
1974 ：M. J. Molina ＆ . Rowland 发现，
CFCs类物质会产生改变自然界臭氧生长和
消亡平衡的氯，从而造成对臭氧层的破坏。
2. 2 温室效应
全球气侯变化
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对臭氧层的破坏和耗损
大气层
0～15KM：对流层
15～50KM：平流层
50～85KM：散逸层
>85KM：电离层
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臭氧层
臭氧：O3
O2＋UV→O＋O
O2＋O →O3
含量：>1／106
10～50km：90％
20～30km：1／105
－臭氧层
吸收有害紫外线（UV-
B）
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臭氧层空洞
1985年英国科学家
J·Fuman 发现：
1980~1984年，南极
上空春季臭氧含量
大幅度下降－臭氧
空洞
每年8月开始逐渐形
成，10达到最大，
并于11～12月初消
失
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臭氧层空洞
臭氧层空洞逐年
扩大
1989：2000万平
方公里。
1999：2500万平
方公里。
2000年：2800万
平方公里＝4个澳
大利亚。
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臭氧层空洞
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臭氧层破坏的危害
臭氧层破坏威胁人类生存 ：
臭氧总量 ↓1％ →UV-B↑2％
皮肤癌发病率 ↑2～4％；白内障患者↑ ～
％
损坏人的免疫系统
破坏生态系统，农作物歉收、植物和动物的生
态链失衡、某些物种灭绝
引起新的环境问题
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臭氧层破坏的危害
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臭氧层破坏的危害
2000年9月臭氧空洞直接笼罩在智利南端的彭塔阿
雷纳斯上空时，125000居民出门时即使天气暖和，
也要穿外套或者长袖衬衣，阴天也戴遮阳眼镜。
电视台每日以太阳信号灯的形式播出紫外线强度
预告，如果信号灯是红色，家长们就不让孩子们
外出。有的学校升起标识紫外线强度的旗帜，向
家长发出警告。有关部门还在贫民区免费分发防
晒油。人们的生活方式完全改变了。
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臭氧层的破坏和耗损的原因
宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层
地球每隔27天就有天要受到宇宙高能粒子簇射
大量废气的排放使臭氧层出现空洞
喷气式飞机、火箭、导弹
氟氯化物引起的化学反应造成臭氧层空洞
氟利昂、喷雾剂、发泡剂
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CFCs是元凶
1986、1987 年NASA组织了数十个科学家两次赴
南极进行臭氧探险活动，寻求揭示臭氧空洞形成
的机理
到目前为止，基于大量研究结果，科学家们已基
本上取得了共识，南极臭氧洞是人类向大气中排
放的氟氯烃化合物（CFCs）等导致了大气臭氧层
的破坏。
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CFCs如何破坏臭氧层？
1974 ：＆
发现：
CFCs分解产生氯原子
氯原子分解臭氧分子
氯原子重生，继续分
解臭氧
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温室效应
什么是温室效应？
允许太阳短波辐射
进
阻止其反射
室内温度↑
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温室效应－温室气体
大气层中有些气
体（ H2O、CO2、
CH4、O3、氟利
昂等）具有和玻
璃相似的性质：
短波辐射几乎无
衰减地通过
吸收地球的长波
辐射。
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温室效应
温室气体↑
吸收地球辐射↑
地球辐射净量↓
全球变暖
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温室效应
温室气体
＝
暖房玻璃
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温室效应
全球变暖的危害
两极冰雪融化，海平面上升，给沿海国家带来
灾难
自然灾害加剧，出现频率也将提高：飓风、洪
灾、干旱
全球某些地区雨量增加，某些地区出现干旱
生态系统破坏，某些物种灭绝
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全球变暖的危害
2005年11月21
日，北京的气
温创历史同期
最高点
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全球变暖的危害
全球继续
升温 ，
100年内北
极夏天冰
雪将消失
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全球变暖的危害
最后一只北极熊
绝望地坐在最后
一块冰面上
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全球变暖的危害
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全球变暖的危害
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全球变暖的危害
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全球变暖的危害
非洲第
一高峰
—乞力
马扎罗
山（60
年代）
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全球变暖的危害
全球变
暖导致
非洲最
高山峰
冰雪融
化
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全球变暖的危害
南极
第二
大冰
山发
生崩
裂
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部分制冷工质的ODP ＆ GWP
为了评价制冷剂对环境的影响，引入两个参数：
ODP：臭氧层消耗指数(Ozone Depletion
Potential) －相对于R11
GWP：全球变暖潜能值(Global Warming
Potential)－相对于CO2
有些资料使用相对于R11的值－HGWP
GWP／HGWP＝3500
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部分制冷工质的ODP ＆ GWP
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部分制冷工质的ODP ＆ GWP
CFCs：CFC-11、12、113、114、115，ODP↑，
GWP ↑。
→ CFCs需要被控制和淘汰
HFCs：HFC-32、125、134a、143a
ODP＝0，GWP ↑。
不破坏臭氧层，但对全球变暖有较大影响，
→对其排放量需加控制
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3 环境保护的发展
：《保护臭氧层维也纳公约》, 176国签署
（)
要求缔约国采取适当措施减少对臭氧层的破坏
：《关于臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,
175国签署（)
CFCs、哈龙－受控物质，HCFC－过渡物质
发达国家在前停止受控物质的使用，并逐步
削减过渡物质的使用量
发展中国家在2010年淘汰受控物质的使用。
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3 环境保护的发展
1990：《伦敦修正案》，147国签署（)
规定了逐年削减与禁用CFCs类和哈龙类物质的要求和
时间表
1993：《哥本哈根修正案》，120国签署
（)
HCFCs－受控物质，并规定了相应的逐步削减与禁用
时间表
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3 环境保护的发展
所有国家的HCFC类物质生产量
� 于1996年1月1日起冻结
� 至2004年1月1日削减35%
� 2010年1月1日削减65%
� 2020年1月1日削减%（%仅用于现有设备的
维修）
� 到2030年1月1日，削减100%。
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3 环境保护的发展
1997：《蒙特利尔修正案》，56国签署（)
发达国家：进一步将原定的HCFCs最后禁用时间从
2030年提前到2020年，并把“基准”从原来1989年
CFCs消费量的%改为%。
发展中国家：规定冻结在2015年的消费水平上，
并于2030年1月1日起禁止生产与使用。
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3 环境保护的发展
1999：《北京修正案》，5国签署（)
发达国家：于2004年将其HCFCs生产冻结在其1989年
生产和消费的水平上，并在其后可以生产不超过其冻
结水平的15%来满足其国内基本需求
发展中国家：于2016年将其HCFCs生产冻结在其2015
年生产和消费水平上，并在其后可以生产不超过其冻
结水平的15%来满足国内基本需求。
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3 环境保护的发展
美国环境保护署（US EPA）：
起禁用HCFC-141b发泡剂
起冻结HCFC-22和HCFC-142b的生产，不再
制造使用HCFC-22的新制冷空调设备
起冻结HCFC-123和HCFC-124的生产
起禁用HCFC-22和HCFC-141b，不再制造使
用HCFC-123和HCFC-124的新设备
起禁用HCFC-123和HCFC-124
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3 环境保护的发展
欧盟国家限制使用HCFCs的政策
起严禁在新生产的制冷和空调产品中使用
HCFCs
起严禁在维修过程中使用新生产的HCFCs，允
许使用回收的HCFCs
起严禁使用所有的HCFC类物质
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3 环境保护的发展
：《气候变化框架公约》（里约热内卢）
到2000年GHG（Green House Gas）的排放量应控制在
1990年的水平上
1995：《公约》第一次缔约国大会（柏林）
工业发达国家在2000年以后采取更严格的措施减少二
氧化碳的排放量
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3 环境保护的发展
：《公约》第二次缔约国大会（日内瓦）
敦促各缔约国政府采取具体行动
：《公约》第三次缔约国大会（东京）－
《京都协议书》
对发达国家进一步减少温室气体排放做出了第一步的
规范
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