概念簡介
制冷機中完成熱力循環的工質。制冷劑的主要技術指标有飽和蒸氣壓強、比熱、粘度、導熱系數、表面張力等。1960年以後，人們對非共沸混合工質的應用進行了大量的試驗研究，并已将其用于天然氣的液化和分離等方面。應用非共沸混合工質單級壓縮可得到很低的蒸發溫度，且可增加制冷量，減少功耗。
發展曆史
1805年埃文斯（O.Evans)原創作地提出了在封閉循環中使用揮發性流體的思路，用以将水冷凍成冰。描述了這種系統，在真空下将乙醚蒸發，并将蒸汽泵到水冷式換熱器，冷凝後再次使用。1834年帕金斯第一次開發了蒸汽壓縮制冷循環，并且獲得了專利。在其所設計的蒸汽壓縮制冷設備中使用二乙醚（乙基醚）作為制冷劑。
早期的制冷劑，幾乎多數是可燃的或有毒的，或兩者兼而有之，而且有些還有很強的腐蝕和不穩定性，或有些壓力過高，經常發生事故。
十九世紀中葉出現了機械制冷。雅各布.帕金斯（JacobPerkins）在1834年建造了首台實用機器。它用乙醚作制冷劑，是一種蒸氣壓縮系統。二氧化碳(CO2)和氨(NH3)分别在1866年和1873年首次被用作制冷劑。其他化學制品包括化學氰（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。其應用限于工業過程。多數食物仍用冬天收集或工業制備的冰塊來保存。
二十世紀初，制冷系統開始作為大型建築的空氣調節手段。位于德克薩斯聖安東尼奧的梅蘭大廈是第一個全空調高層辦公樓.
1926年，托馬斯.米奇尼（ThomasMidgely）開發了首台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年開始商業生産并很快進入家用。威利斯.開利（WillisCarrier）開發了第一台商用離心式制冷機，開創了制冷和空調的紀元。
1930年代出現了—氯氟烴CFCs與含氫氯氟烴HCFCs制冷劑。
1930年梅傑雷和助手在亞特蘭大的美國化學會年會上終于選出氯氟烴12（CFC12,R12,CF2CI2)，并于1931年商業化，1932年氯氟烴11（CFC11,R11,CFCI3)也被商業化，随後一系列CFCs和HCFCs陸續得到了開發，最終在美國杜邦公司得到了大量生産成為20世紀主要的雪種。
20世紀30年代，一系列鹵代烴制冷劑相繼出現，杜邦公司将其命名為氟利昂（Freon）。這些物質性能優良、無毒、不燃，能适應不同的溫度區域，顯着地改善了制冷機的性能。幾種制冷劑在空調中變得很普遍，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。
空調工業從幼小成長為幾十億美元的産業，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産量的98%。
到1970年代中期，對臭氧層變薄的關注浮出水面，CFC族物質可能要承擔部分責任。這導緻了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HFC族，來擔當制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續使用并将逐漸淘汰。
在1990年代，全球變暖對地球生命構成了新的威脅。雖然全球變暖的因素很多，但因為空調和制冷耗能巨大（美國建築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，制冷劑又被列入了讨論範圍。雖然ASHRAE标準34把許多物質分類為制冷劑，但隻有少部分用于商業空調。
命名方法
制冷劑的代号最早是針對氟裡昂而規定的，發文時世界上通用的是美國供暖制冷工程協會于1967年制定的标準(ASHRAE Standard34-67)中的規定。這一标準的編号方法是将制冷劑的代号同它的種屬和化學構成聯系起來，隻要知道它的化學分子式，就可以寫出它的代号。代号是由字母“R”和其後邊的數字組成的。R代表制冷劑(制冷介質)“Refrigerant”,以前F代表氟裡昂“Freon”，發文時都用國際公認的R命名制冷劑。
其它分類
按成分有以下幾種。
（1）無機化合物。水、氨、二氧化碳等。
（2）飽和碳氫化合物的衍生物，俗稱氟利昂。主要是甲烷和乙烷的衍生物。如R12,R22,R134a等。
（3）飽合碳氫化合物。如丙烷，異丁烷等
（4）不飽和碳氫化合物。如乙烯，丙烯等。
（5）共沸混合制冷劑。如R502等。
（6）非共沸混合制冷劑。如R407c，R410等。
通常按照制冷劑的标準蒸發溫度，又分為高、中、低溫三類。标準蒸發溫度是指标準大氣壓力下的蒸發溫度，也就是沸點。
（1）高溫（低壓）：标準蒸發溫度（tS）>0℃,冷凝壓力(PC)≦0.2～0.3Mpa,常用的R123等。
（2）中溫（中壓）：0℃>tS>-60℃，0.3Mpa<2.0Mpa,常用的有氨，R12,R22,R134a,丙烷等。
（3）低溫（高壓）：tS≦-60℃，常用的有R13，乙烯,R744(CO2)等。
選用原則
在蒸汽壓縮式制冷機中，制冷劑選擇除了要有較好的熱力性質和物理化學性質外，更應具有優良的環境特性。具體要求如下：
（1）對人類生态環境無破壞作用。不破壞大氣臭氧層，不産生溫室效應。
（2）臨界溫度較高。在常溫或普通低溫下能夠液化。希望臨界溫度比環境溫度高的多，才能減少制冷劑節流損失，提高循環經濟性。
（3）在工作溫度範圍内，具有适當的飽合蒸汽壓力，最起碼蒸發壓力不得低于大氣壓力，以免外部空氣滲入系統中；冷凝壓力不宜過高，否則會引起壓縮機耗功增加，并要求系統具有較高的承壓能力，增加設備成本。
（4）單位容積制冷量大。可以減少壓縮機輸氣量。
（5）粘度和密度小。減少系統中流動阻力損失。
（6）熱導率高。可以提高換熱器的傳熱系數，減少換熱設備的傳熱面積降低材料消耗。
（7）不燃燒，不爆炸，無毒。對金屬材料不腐蝕，對潤滑油不發生化學作用，高溫下不分解。
（8）等熵指數小。可降低排氣溫度，減少壓縮過程耗功，有利安全運行和提高使用壽命。
（9）凝固溫度低。避免在蒸發溫度下出現凝固。
（10）具有良好的絕緣性能。
（11）價格低易獲得。
（12）單位容積壓縮功小。
目前，完全滿足以上十二項要求的制冷劑還未發現。但選擇時，可以根據用途使用條件等加以全面考量。如小型封閉壓縮機家用裝置，多選用氟制冷劑。大型工業制冷多選用氨，石油化工多選用碳氫化合物。
選用技巧
制冷劑的選用是一個比較複雜的技術經濟問題，需要考慮的因素很多，選擇時應根據具體情況，進行全面的技術分析。
1.考慮環保的要求。
必須選用符合國家環保法規的制冷劑。
2.考慮制冷溫度的要求。
根據制冷劑溫度和冷卻條件的不同，選用高溫（低壓）、中溫（中壓）、低溫（高壓）制冷劑。通常選擇的制冷劑的标準蒸發溫度要低于制冷溫度10℃。選擇制冷劑還應考慮制冷裝置的冷卻條件、使用環境等。運行中的冷凝壓力不應超過壓縮機安全使用條件的規定值。汽車空調隻能用車外空氣做冷卻介質，對其産生影響的氣溫、風速、太陽輻射、熱輻射等因素無不在頻繁發生變化，其運行條件決定它隻能選用高溫（低壓）制冷劑，過去選用R12，發文時大多選用R134a。
3.考慮制冷劑的性質。
根據制冷劑的熱力性質、物理性質和化學性質，選用那些無毒、不爆炸、不燃燒的制冷劑；選用制冷劑應傳熱好、阻力小、與制冷系統用材料相容性好。
4.考慮壓縮機的類型。
不同的制冷壓縮機的工作原理有所不同。體積式壓縮機是通過縮小制冷劑蒸氣的體積提高其壓力的，一般選用單位體積制冷量大的制冷劑，如R134a,R22等。制冷劑的種類很多，随着科學技術的進步．新工質不斷出現，以适宜于不同的制冷裝置。
前景預測
制冷劑又稱制冷工質，在南方一些地區俗稱雪種。它是在制冷系統中不斷循環并通過其本身的狀态變化以實現制冷的工作物質。制冷劑在蒸發器内吸收被冷卻介質（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中将熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。如氨和水、溴化锂（分子式：LiBr。白色立方晶系結晶或粒狀粉末，極易溶于水）和水等；蒸汽噴射式制冷機用水作為制冷劑。
由諾美咨詢完成的《2012-2017年制冷劑行業競争運行狀況調研與盈利模式咨詢報告》内容顯示，目前制冷劑價格上升主要有三個因素：首先是國家将螢石提升為戰略性資源，對其實行了保護性開發；其次是空調（包括汽車空調）消費量的增加帶動了對制冷劑的需求；最後還有資金炒作的因素。
制冷劑價格上升還有一個國際因素，根據《蒙特利爾議定書》，2010年發達國家的低端制冷劑（如R22）産能已基本關停，發達國家不再使用R22作為制冷劑，但R22作為下遊含氟聚合物的主要原料，其對R22的需求依然存在。由于發展中國家對R22完全淘汰還要等到2030年，因此這對發展中國家的制冷劑生産商來說也是一個利好。目前R22的供需缺口至少維持至2013年，也意味着制冷劑的行業景氣至少還能持續兩年時間。
目前中國空調行業使用較多的制冷劑是HCFC物質R22。R290與R22的标準沸點、凝固點、臨界點等基本物理性質非常接近，具備替代R22的基本條件。在飽和液态時，R290的密度比R22小，因此相同容積下R290的灌注量更小，試驗證明相同系統體積下R290的灌注量是R22的43%左右。
另外，由于R290的汽化潛熱大約是R22的2倍左右，因此采用R290的制冷系統制冷劑循環量更小。R290具有良好的材料相容性，與銅、鋼、鑄鐵、潤滑油等均能良好相容。未來中國還将進一步加大使用R290制冷劑的空調産線改造示範試點力度。随着對R290應用技術研究的不斷深入、使用經驗的不斷積累，環保型制冷劑R290未來将擁有廣闊的市場應用前景。
