制冷劑的發(fā)展歷史
十九世紀中葉出現(xiàn)了機械制冷。雅各布.帕金斯(Jacob Perkins)在1834年建造了首臺實用機器。它用乙醚做制冷劑,是一種蒸氣壓縮系統(tǒng)。二氧化碳(CO2)和氨(NH3)分別在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學(xué)制品包括化學(xué)氰(石油醚和石腦油)、二氧化硫(R-764)和甲醚,曾被作為蒸氣壓縮用制冷劑。其應(yīng)用限于工業(yè)過程。多數(shù)食物仍用冬天收集或工業(yè)制備的冰塊來保存。
二十世紀初,制冷系統(tǒng)開始作為大型建筑的空氣調(diào)節(jié)手段。位于德克薩斯圣安東尼奧的梅蘭大廈是第一個全空調(diào)高層辦公樓。
1926年,托馬斯.米奇尼(Thomas Midgely)開發(fā)了首臺CFC(氯氟碳)機器,使用R-12. CFC族(氯氟碳)不可燃、無毒(和二氧化硫相比時)并且能效高。該機器于1931年開始商業(yè)生產(chǎn)并很快進入家用。威利斯.開利(Willis Carrier)開發(fā)了首臺商用離心式制冷機,開創(chuàng)了制冷和空調(diào)的紀元。
20世紀30年代,一系列鹵代烴制冷劑相繼出現(xiàn),杜邦公司將其命名為氟利昂(Freon)。這些物質(zhì)性能優(yōu)良、無毒、不燃,能適應(yīng)不同的溫度區(qū)域,改善了制冷機的性能。幾種制冷劑在空調(diào)中變得很普遍,包括CFC-11.CFC-12. CFC-113.CFC-114和HCFC-22.20世紀50年代,開始使用共沸制冷劑。60年代開始使用非共沸制冷劑。
空調(diào)工業(yè)從幼小成長為幾十億美元的產(chǎn)業(yè),使用的都是以上幾種制冷劑。到1963年,這些制冷劑占到整個有機氟工業(yè)產(chǎn)量的98%。
到1970年代中期,對臭氧層變薄的關(guān)注浮出水面,CFC族物質(zhì)可能要承擔(dān)部分責(zé)任。這導(dǎo)致了1987年蒙特利爾議定書的通過,議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發(fā)HFC族,來擔(dān)當(dāng)制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續(xù)使用并將逐漸淘汰。
在1990年代,全球變暖對地球生命構(gòu)成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多,但因為空調(diào)和制冷耗能巨大(美國建筑物耗能約占總能耗的1/3),且許多制冷劑本身就是溫室氣體,制冷劑又被列入了討論范圍。雖然ASHRAE標準34把許多物質(zhì)分類為制冷劑,但只有少部分用于商業(yè)空調(diào)。