概述
隨著工業(yè)的發(fā)展伴之產(chǎn)生的對(duì)地球的污染越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)已成為全球關(guān)注的重要問(wèn)題，而防止大氣臭氧層的破壞和全球氣候變暖，更是引起世界各國(guó)的普遍重視，并使國(guó)際上政府間達(dá)到共識(shí)，簽署了有關(guān)協(xié)議。
而在制冷與空調(diào)領(lǐng)域中CFCS和HCFCS對(duì)大氣臭氧層的破壞以及能源消耗造成的全球變暖，都是壓縮機(jī) 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)高度重視的問(wèn)題。
眾所周知，制冷劑的選用是影響壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的諸多因素中應(yīng)予高度重視的一個(gè)。
為了開發(fā)使用替代制冷劑的新壓縮機(jī)，設(shè)計(jì)者首先遇到兩個(gè)問(wèn)題：
其一，壓縮機(jī)必須把其工作容積的尺寸重新劃定，以適應(yīng)不同流量的壓力的要求；
其二，壓縮機(jī)中與制冷劑接觸的各種材料之間的相容性，如合成橡膠和潤(rùn)滑油，必須給予解決。
在過(guò)去的歷史中，有五十余種物質(zhì)曾被用作制冷劑。二次大戰(zhàn)后，除了在大冷量范圍內(nèi)還用氨以外，幾乎所有制冷空調(diào)領(lǐng)域中都被鹵代烴CFCS 和HCFCS 所主宰，1974年蒙特利爾協(xié)議書中所規(guī)定的CFCS替代已在工業(yè)化國(guó)家中實(shí)現(xiàn)，而HCFCS的替代計(jì)劃將要在2020年完成；而對(duì)發(fā)展中國(guó)家，則將分別在2010年和2040年停用。但是，在某些發(fā)達(dá)國(guó)家中則準(zhǔn)備提前實(shí)現(xiàn)。圖6表示了歐洲原來(lái)常用的CFC-11、CFC-12、HCFC-22和R502的應(yīng)用領(lǐng)域及其可能采用的替代劑（箭頭橫線之下）。
CFC-11
CFC-11是一種低壓制冷劑，主要用于離心式冷水機(jī)組中，其過(guò)渡替代劑為HCFC-123。另外，HFC-245ca或HFC-245fa也屬低壓制冷劑，但它具有可燃性，故而對(duì)其減燃方法和毒性尚待研究，而且它的使用不及CFC-11 和HCFC-123效率高。因而，許多企業(yè)已改用HFC-134a于離心式冷水機(jī)組中。
CFC-12
CFC-12由于它的應(yīng)用面廣和在汽車空調(diào)中的泄漏問(wèn)題，因而是首先考慮要替代的對(duì)象。在家用電冰箱和汽車空調(diào)中可用HFC-134a來(lái)替代。用于中溫和高溫范圍里，HFC-134a具有和CFC-12相近的制冷量和效率。但在低于-23℃的工況下，則因其制冷量和效率都比CFC-12低而失去其吸引力。雖然HFC-134a的臭氧消耗潛能ODP值為零，但其全球變暖潛能GWP值高達(dá)1300（以CO2的GWP值為基準(zhǔn)的比較值），從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，這也會(huì)影響其發(fā)展使用。
HCFC-22
HCFC-22已廣泛用于商業(yè)制冷及商業(yè)和住宅空調(diào)及熱泵中，其ODP值遠(yuǎn)小于CFC-11和CFC-12的，僅為0.055。但其GWP值卻相當(dāng)高，約為1700。正是由于這些原因，已經(jīng)在歐洲一些國(guó)家，如德國(guó)，正在被迅速淘汰。已經(jīng)有好幾種混合制冷劑作為HCFC-22的替代物。美國(guó)制冷協(xié)會(huì)在其制冷劑替代物的評(píng)估計(jì)劃（AREP）中已推薦了4種：HFC-134a、R407C、R410A和R410B。但是，其中HFC-134a比之其它三種，其制冷量和壓力都較小，用它作制冷劑需要對(duì)系統(tǒng)作較大的重新設(shè)計(jì)，故由它來(lái)替代HFCF-22的可能性似乎最小，但用在較大的冷水機(jī)組中的可能性還是存在的。非共沸工質(zhì)R407C很可能是一種對(duì)現(xiàn)有機(jī)器的“可用”（drop in）替代劑，因它與HCFC-22最相近，替代后對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備只需作最小的改動(dòng)，且采用酸類潤(rùn)滑油來(lái)取代礦物油，還應(yīng)注意適應(yīng)工質(zhì)的較大溫度滑移（可達(dá)5～7℃）。近共沸工質(zhì)R410A和R410B是兩種相同的HFCS的混合物，不同的僅是混合比例而已。R410A適用于分體式小型空調(diào)器，但其蒸發(fā)壓力約為HCFC-22的1.5倍，因此，用這種工質(zhì)的系統(tǒng)需要全部重新設(shè)計(jì)，故僅用于新的制冷空調(diào)系統(tǒng)中。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的這種系統(tǒng)可使其效率提高5%。
R502
R502曾廣泛用于低溫的制冷系統(tǒng)里。AREP推薦了兩種可能的替代物：R404A和R507。R404A具有與R502相近的制冷量和效率，但在采用時(shí)尤需對(duì)系統(tǒng)的部件作較多的試驗(yàn)，特別是壓縮機(jī)。R507的混合組份中有一種成分起著阻燃的作用，它與R502的性能相似，但在美國(guó)還在繼續(xù)進(jìn)行毒性試驗(yàn)；可是在歐洲，它已被應(yīng)用于超市冷凍設(shè)備中。
天然制冷劑
在自然界中大量存在的“天然制冷劑”，例如氨、碳?xì)浠衔�、二氧化碳等。氨的�?yīng)用已有百余年的歷史，至今還有許多國(guó)家用在大型工業(yè)制冷、食品冷凍冷藏中。但其易燃、易爆、有毒和具有強(qiáng)烈的刺激味等限制了它的應(yīng)用范圍。
碳?xì)浠衔锞哂惺趾玫臒崃π再|(zhì)和傳熱特性，它和所有機(jī)械材料和油類完全相容。而實(shí)際上，這種工質(zhì)早就在石油化學(xué)工業(yè)的大型制冷系統(tǒng)中使用。影響這類制冷劑大量推廣的阻力來(lái)自它的可燃性。在歐洲，這種制冷劑已開始進(jìn)入家用制冷設(shè)備的市場(chǎng)，如德國(guó)已在產(chǎn)品中有90%的覆蓋率。我國(guó)電冰箱行業(yè)亦已有使用異丁烷的R600a的產(chǎn)品。
可燃性制冷劑的應(yīng)用范圍和前景是一個(gè)十分重要的問(wèn)題，它的普遍解決尚需有一個(gè)國(guó)際上比較統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因?yàn)檫@影響到制冷空調(diào)設(shè)備的國(guó)際貿(mào)易。但是，要做到這一步尚等更多的試驗(yàn)研究和各國(guó)對(duì)此問(wèn)題所采取的政策，看來(lái)還需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間方見端倪。
由于傳統(tǒng)的適用于CFC-12等CFCS工質(zhì)的礦物油和合成油與新工質(zhì)R134a等HFCS的相溶性差，人們遂研究開發(fā)出新型的極性潤(rùn)滑油，該潤(rùn)滑油的基體有的是多元酯POE（稱之為酯類油），有的是聚乙二醇PAG（稱之為乙二醇油），它們與HFCS新工質(zhì)有良好的相溶性，這樣才能避免在換熱器中聚集潤(rùn)滑油以及保證油能順利回流到壓縮機(jī)中去。
