关注当代制冷空调热点

一、 制冷的历史

我国是最早利用天然冷源的国家之一。3000多年前就懂得贮藏和利用天然冰，战国时就有专门的“冰房”，三国时代已把冰加以专门贮存，就象粮食、食盐一样。由于近代中国科技落后，1949年新中国建立时，仅上海、天津、汉口等几个口岸城市有几座冷库。制冷空调行业、制冷空调科学研究和教育完全是空白。一直到1956年我国才开始在大学中设立制冷学科。

利用天然冷源严格说还不是人工制冷，人工制冷始于十九世纪。1834年英国人波尔金斯制成了用乙醚为制冷剂的第一台制冷机，1844年美国人高斯发明了空气压缩式制冷机，1862年法国人卡尔里制成吸收式制冷机。1874年德国人林德发明了世界上第一台氨压缩机，使制冷技术进入实际应用的广阔天地。人工制冷不受季节、区域等的限制，可以根据需要制取不同的低温。随后，人们又发现了蒸汽喷射式制冷、半导体制冷等制冷方法。

二、 制冷空调的方法和原理

1. 制冷的通俗意义

在一般意义上，制冷意味着降低某对象的温度，使之低于环境温度的过程。在日常生活的常识中，大家知道，比环境温度高的物体，其温度会逐渐降低到环境温度。但物体的温度不可能升高到高于环境温度，除非用高温对物体加热。这就是说，热量只能从高温传递到低温。人工制冷就是使热量从低温传递到高温的技术。

2. 工程热力学角度的制冷

在自然界中，水只能从高处流到低处。但是，借助水泵对水做功，就能使水从低处流向高处。从工程热力学的角度，制冷技术的基本原理就是消耗功，使热量从低温传递到高温。因此，制冷机可以说是热泵，消耗功把热量从低温泵送到高温。放热到环境从制冷对象吸热

3. 工程上实用的各种制冷方法

制冷的具体实现有许多方法，工程上常用的有压缩式制冷、吸收式制冷、半导体制冷等制冷方法。每一种方法都有其特点，可以根据使用的条件进行选择。

4. 最广泛应用的制冷方法与原理—压缩式制冷

在各种制冷方法中，其中最常用的是压缩式制冷，大约占90%以上。压缩式制冷的原理是利用制冷剂（一种物质）在低温下沸腾吸热，由于沸腾吸热时的温度低于制冷对象的温度，制冷对象的热量就传递给了制冷剂，制冷对象的温度就降低。通过压缩机做功，使吸热后的制冷剂温度和压力升高（高于环境温度）。这时，制冷剂就可以把热量传递给环境。然后，通过节流降压，制冷剂重新在低温下沸腾吸热。不断循环制冷。图1为压缩式制冷循环原理图。

三、 制冷空调的应用

可能有些人会认为制冷空调用处不大，可有可无。实际上，制冷空调的水平是一个国家现代化的重要标志。在现代社会中，从国民经济各个行业、在高科技、在建筑水利、医疗卫生、日常生活等各个方面，制冷空调都是必不可少的。

1. 食品工业

食品工业是利用制冷最早最多的部门。大多数食品是容易腐败的，并且食品的生产有较强的季节性和地区性。到目前为止，制冷被认为是加工、贮存食品最好的方法。为此，人们提出了食品冷藏链的概念，即易腐食品的冷却与冻结加工、贮藏、运输、分配、零售直至消费者的每一个环节，并都必须处在规定的温度状态和环境。可以说，没有制冷技术，食品工业将无法运转。

2. 钢铁工业

炼钢需要氧气，氧气要靠制冷得到。机械加工中的低温冷处理，可以改变钢材的金相组织，提高钢材的质量。

3. 石油化工、有机合成

在石油化工、有机合成、基本化工中的分离、结晶、浓缩、液化、控制反应温度等，都离不开制冷。

4. 轻工业、精密仪表工业

纺织、印刷、精密仪表、电子工业都需要控制温度和湿度，进行空气调节。

5. 农业、水产业

农业中的良种保存、种子处理、人工气候室，都需要低温。没有制冷，海洋渔业将无法生产。

6. 建筑水利

对于大型混凝土构件，凝固过程的放热将造成开裂。例如葛洲坝的建筑过程就离不开制冷。在矿山、隧道建设中，遇到流沙等恶劣地质条件，可以用制冷将土壤冻结。

7. 医疗医药

许多医药的生产和保存需要制冷技术。冷冻医疗正在蓬勃发展。

8. 产品性能试验

许多产品需要进行低温性能试验。例如航空器、枪械等各种可能在低温下使用的器械，都必须进行低温性能试验。

9. 日常生活

日常生活中的冰箱，空调器，啤酒、胶卷的生产，都离不开制冷。没有制冷技术，卫星地面站就不能正常传输信号，电视节目就看不成了。

10. 高科技

在高科技领域，如激光、红外、超导、遥感、核工业，都离不开制冷。

综上所述，可见没有制冷空调，就没有现代社会。美国工程院2000年评出20世纪20项对人类社会和生活影响最大的工程技术成就，制冷空调技术就是其中的一项。

四、 制冷空调行业国内外关注的热点

1. 制冷剂破坏臭氧层问题

制冷剂是压缩式制冷中的工作介质，在系统中循环流动。 它在低温下吸热汽化，再在高温下凝结放热。历史上曾用过氨、二氧化碳、二氧化硫、空气等作为制冷剂。1930年美国开发出氟利昂，是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物的总称，氟利昂是一大类，有几十种。它们的热力性质有很大的区别，但它们的物理和化学性质又有许多共同的优点。因此，从1930年到1990年，氟利昂得到了广泛的应用。

1975年美国学者提出，含氯的氟利昂中的氯原子会破坏臭氧层。臭氧层在离地面25-40的平流层。它能够屏蔽对地球上生物有害的紫外线。太阳辐射的紫外线有各种波长，其中的波长为0.28-0.32微米以下的紫外线会危害生命。臭氧层能够阻挡这些有害的紫外线，保护地球上的人类和生物。氟利昂中的氯原子会破坏臭氧层的理论到九十年代被广泛接受，该理论于1995年得到了诺贝尔化学奖。根据该理论，含氯的氟利昂中的氯原子在平流层会分离出来，与臭氧分子作用生成氧化氯和氧分子。氧化氯能与臭氧作用，重又生成氯原子和氧分子。这样不断重复，使臭氧大量被破坏。

研究表明，臭氧层的臭氧每减少1%，则有害辐射增加2%。其后果是皮肤癌和眼病增加，人体的免疫系统性能下降、海洋生物的食物链被破坏、一些植物生长受影响（包括农作物减产）。有人提出，当臭氧层余下1/5 时，是地球生命的临界点。

应该说明，并不是所有的氟利昂都会破坏臭氧层。为了便于区分，现在经常把氟利昂分为氯氟烃（CFC）、含氢氯氟烃（HCFC）、含氢氟烃（HFC）三类。其中CFC类（如R11和R12）对臭氧有明显破坏作用，是当前淘汰的重点。HCFC的破坏作用比CFC类小的多，作为过渡物质目前还可以使用。第三类氢氟烃（HFC）不含氯，对臭氧层没有破坏作用。由此可见，破坏臭氧层的只是含氯的氟利昂。破坏臭氧层的实际上是氯原子，并不是氟原子。无氟冰箱的提法是错误的。

CFC与HCFC排入大气后即无国界。因此保护臭氧层需要世界各国协调行动。我国于1992年加入《蒙特利尔》议定书，对消耗臭氧层的物质进行控制。1993年我国批准了《中国消耗大气臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。应该说明，CFC并不是只用于制冷空调。从世界平均水平来看，用作制冷剂的CFC大约占30%，其余用于塑料发泡、各种行业的喷雾剂、清洗剂、溶剂。因此，淘汰CFC保护臭氧层涉及许多行业，是一个系统工程，是一个逐步进行的过程。

根据“国家方案”，对于我国的制冷空调行业，最终淘汰消耗臭氧层物质（ODS）的时间表如下：

--家电行业： 1999年实现40%新生产冰箱、冷柜的替代； 2003年完成70%新生产冰箱、冷柜的替代；

--汽车空调行业： 自2001年12月31日起禁止所有新空调车中使用CFC-12，并逐步削减在用车的CFC消费量。 2009年后只允许使用回收的CFC。

--工商制冷行业： 透平式制冷机生产在2003年停止CFC-11和CFC-12的新灌装； 2010年停止CFC-11和CFC-12维修补充的再灌装。

--泡沫行业： 2005年前完成挤出泡沫和聚氨酯垂直/水平泡沫工艺中使用的ODS替代； 2007年前完成聚氨酯板材、管材泡沫工艺中使用ODS替代； 2010年前实现聚氨酯喷涂和箱式工艺中使用的ODS替代。