制冷剂（Refrigerant）是制冷循环中用于传递热量并实现制冷效果的工作介质，其通过相变（蒸发吸热、冷凝放热）循环完成热量转移。以下是一些常见制冷剂的作用、用途及特点：

1. 氟利昂类（CFCs、HCFCs、HFCs）

- 代表物质：R12（CFC-12）、R22（HCFC-22）、R134a（HFC-134a）、R410A、R32。

- 作用与用途：

  - 广泛用于家用空调、冰箱、汽车空调等。

  - R12（已淘汰）：早期用于冰箱和汽车空调，因破坏臭氧层被禁用。

  - R22（逐步淘汰）：曾广泛用于家用空调，因含氯被限制。

  - R134a：替代R12，用于汽车空调和商用制冷设备，臭氧消耗潜能（ODP）为零，但全球变暖潜能（GWP）较高。

  - R410A/R32：新型环保制冷剂，用于家用空调，GWP较传统制冷剂低。

- 特点：

  - 稳定性高、无毒、不易燃，但部分含氯物质（如CFCs、HCFCs）会破坏臭氧层，逐步被淘汰。

2. 氨（Ammonia，R717）

- 作用与用途：

  - 主要用于工业制冷系统（如冷库、食品加工厂、化工厂）。

  - 因其高制冷效率，常用于大型低温制冷设备。

- 特点：

  - 优点：ODP和GWP均为零，环保；制冷效率高，成本低。

  - 缺点：具有毒性、可燃性和刺激性气味，需严格密封和安全措施。

3. 二氧化碳（CO₂，R744）

- 作用与用途：

  - 新兴环保制冷剂，用于超市冷藏柜、热泵、汽车空调及冷链物流。

  - 在跨临界循环中表现优异，适合高温环境。

- 特点：

  - 优点：ODP=0，GWP=1（极低），无毒不可燃，环保性能极佳。

  - 缺点：工作压力高，系统设计复杂，低温环境下效率较低。

4. 碳氢化合物（HCs）

- 代表物质：R600a（异丁烷）、R290（丙烷）。

- 作用与用途：

  - 主要用于家用冰箱、小型制冷设备。

  - R600a常见于环保型冰箱，R290用于空调和热泵。

- 特点：

  - 优点：ODP=0，GWP极低（约3），制冷效率高。

  - 缺点：易燃易爆，需严格安全设计。

5. 氢氟烯烃（HFOs）

- 代表物质：R1234yf、R1234ze。

- 作用与用途：

  - 新一代环保制冷剂，用于汽车空调、商用制冷设备。

  - R1234yf逐步替代R134a，符合欧盟环保法规。

- 特点：

  - 优点：ODP=0，GWP极低（接近CO₂），不可燃或低可燃性。

  - 缺点：成本较高，需配套新型设备。

制冷剂的核心作用

1. 热量传递：在蒸发器中吸热汽化，在冷凝器中放热液化，实现热量转移。

2. 相变特性：通过液态与气态转换高效传递能量。

3. 环保与安全：现代制冷剂需平衡制冷性能、安全性和环境友好性。

选择制冷剂的考虑因素

- 环保性：ODP（臭氧消耗潜能）和GWP（全球变暖潜能）。

- 安全性：毒性、可燃性、工作压力。

- 效率：制冷量、能效比（COP）。

- 法规要求：如《蒙特利尔议定书》《基加利修正案》对制冷剂的限制。

未来趋势

- 天然制冷剂：CO₂、氨、碳氢化合物因环保优势成为主流。

- 低GWP合成制冷剂：HFOs和新型混合制冷剂逐步替代HFCs。

- 技术创新：提升系统能效并降低泄漏风险。

通过合理选择制冷剂，可在满足制冷需求的同时减少对环境和气候的影响。