概述
隨著工業(yè)的發(fā)展伴之產(chǎn)生的對(duì)地球的污染越來越嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)已成為全球關(guān)注的重要問題，而防止大氣臭氧層的破壞和全球氣候變暖，更是引起世界各國的普遍重視，并使國際上政府間達(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，如合成橡膠和潤滑油，必須給予解決。
在過去的歷史中，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)展中國家，則將分別在2010年和2040年停用。但是，在某些發(fā)達(dá)國家中則準(zhǔn)備提前實(shí)現(xiàn)。圖6表示了歐洲原來常用的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)在歐洲一些國家，如德國，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)，且采用酸類潤滑油來取代礦物油，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，如德國已在產(chǎn)品中有90%的覆蓋率。我國電冰箱行業(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)十分重要的問題，它的普遍解決尚需有一個(gè)國際上比較統(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)研究和各國對(duì)此問題所采取的政策，看來還需要相當(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)出新型的極性潤滑油，該潤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滑油以及保證油能順利回流到壓縮機(jī)中去。