1.未来的制冷剂的特点
目前应用中的制冷剂，有一些仍然对环境有害，包括破坏大气臭氧层，产生温室效应等。未来的制冷剂应该是现在主要使用的制冷剂陆续淘汰而留下来的制冷剂。天然制冷剂、氨与二氧化碳应该会继续保留下来。由于巴黎气候协议的签订，给还在继续使用的氟利昂制冷剂留下的时间非常有限了。现在还在使用的这些制冷剂，大部分面临最终被淘汰的命运。
2.现有可以选择的制冷剂
目前使用的制冷剂如图11-5所示。从图11-5中阴影覆盖的地方可以看到，在这些有限的制冷剂中，真正能够用于工业制冷的制冷剂也只有氨与二氧化碳。其余的少数合成制冷剂（大部分属于可燃型），由于各种原因只能应用于商业制冷或者空调领域。
图11-5 现有可供选择的制冷剂[4]
由于环境保护的迫切需要，目前在欧洲，原来采用R22的商业制冷系统（中、低温工况）的小型冷库、陈列柜、展示柜，以及超级市场的冷藏柜改用ODP值为0的R404或者R507制冷剂。但是随着京都议定书的开始实施，这些高GWP值的R404或者R507再次面临被淘汰的命运。目前正在被二氧化碳制冷剂或者低GWP值的合成制冷剂所替代。
由于商业制冷大部分采用电热融霜，没有考虑太多的能耗问题。工业制冷系统规模大，能耗是工业制冷的主要运行成本，而使用二氧化碳制冷在融霜方面还存在着一定的不足，融霜速度慢（指热气融霜），运行压力高。在冷链物流冷库运行的蒸发温度范围内（-33～0℃），二氧化碳比其他还在使用的制冷工质（如氨、R404或者R507）没有太多的优势。在气候比较寒冷的欧洲，二氧化碳系统已经有了工业制冷标准，但是按照这种标准做的制冷系统工程造价比较高。地理环境与我国相似的美国，到目前为止二氧化碳系统主要用于商业制冷，还没有制定工业标准。
3.一些低GWP值的过渡性合成制冷剂
国内大部分的冷链物流冷库的经营者是民营企业，而这些经营基本上是微利的，因此对经营成本的考核是非常看重的。随着2030年的临近，HCFC的停止使用，高GWP值的HFCS使用也受到限制。在这个过渡期间，低GWP值的合成制冷剂应该是可以考虑的选择。因此一些世界著名的制冷剂生产厂家，近年来陆续推出了一些低GWP值的合成制冷剂，来替代目前正在使用的R404或者R507。例如在欧洲，一家著名的制冷剂生产厂家[5]推出了○R XP40（美国采暖、制冷与空调工程师学会把它编号为R449a）和○R XP44（编号为R452a）用来替代R404或者R507（见表11-2和表11-3）。这些低GWP值的新制冷剂虽然目前还处于商业制冷使用范围，但是随着时间的推移，将来可能会应用在工业制冷方面。希望有GWP值更低的新合成制冷剂研制出来。
表11-2 R449a特性表
表11-3 R452a特性表（表中其余翻译见表11-2）
（续）
① 1psi=6.89476kPa。(www.xing528.com)
制冷剂R449a的GWP值只有R404或者R507的65%，而热力性能也与这两种制冷剂相似，R452a的GWP值略高。图11-6和图11-7是这些制冷剂的压焓图。
图11-6 R449a压焓图
由于这些过渡性的合成制冷剂距离京都议定书的要求还有一定的距离（在欧洲，要求GWP值在150以下），因此这些制冷剂在使用一段时间后可能被淘汰。从图11-5中可以看到，R134a在允许使用的范围内，而R449a的GWP值也只有1397，与R134a的GWP值1300相差不大。由于R134a的热力性能一般适用于中温的空调工况，而R449a可以填补低温工况使用的范围。因此R449a今后有可能被冷链物流冷库使用，它是值得关注的一种过渡性制冷剂。
图11-7 R452a压焓图
4.制冷剂未来发展应对的挑战
如果环境没有得到很好的改善，这些合成制冷剂还是会遭到最终的淘汰，那么工业制冷就会面临没有太多制冷剂可用的困境。可能最后也只有两种：氨或者二氧化碳。其实目前全世界冷链物流冷库中，氨制冷所占的比例至少有75%以上，而且一直都运行良好，氨制冷系统节能和无人值守是其优势所在。为什么一些工业发达国家在这方面一直都比较领先，也极少出现安全事故，而我国一出问题就将氨系统改为氟利昂系统，历史的欠账和技术的落后是国内需要反思的地方。
在冷链物流冷库使用氨制冷系统是符合我国国情的。要把氨制冷系统做得安全、有效、可靠和节能，需要各方面的通力配合。
一是政府规划方面。把冷链物流冷库规划在一个人口居住很少的区域，人口少，即使冷库发生氨的事故也容易疏散，把对城市的影响降到最低。因为现在冷库的配送主要依靠高速公路，只要冷链物流冷库规划在高速公路出口附近的地方就可以满足要求。在欧美大部分地区的冷库，基本上都是遵循上述原则进行建造的。
二是冷库氨制冷系统的分级管理。可以参考美国政府的管理模式，他们把冷库的安全评估交给保险公司。这相当于我国车辆的年检与保险挂钩，没有保险就不允许经营。这样如果出现事故，保险公司需要赔付一大笔赔偿。因此保险公司也不敢马虎，他们会聘请一些非常专业的人员进行综合评估。这就是市场管理的模式，政府只是以宏观的形式进行监督，而不是以一种被动的形式进行管理。
三是冷库氨制冷系统的小型化。在美国，冷库制冷系统的贮氨量少于50000lb，也就是大约2.268t，不需要在政府相关部门注册登记。这样系统的贮氨量减少，安全性就容易保证。如果希望在冷库的贮存量不变的情况下，这种贮氨量减少，可以促进系统制冷技术的提高。这种存液量分级制在欧洲也有规定，在欧洲，不受监管的制冷系统，充注量大约是500kg。分级制也就相当于国外电影市场的分级制，分级后会出现不同类型的电影题材，丰富了人们艺术欣赏的内容。同样，贮氨量的分级也会促使冷库制冷系统的多样化。而不是现在的模式，如甲级设计院设计的方案与丙级设计院的设计系统几乎没有差别。系统也没有自己的特色。可以借鉴工业发达国家的一些管理模式，根据国内的实际情况加以改进，再实施，以改变现有的被动局面。
近年来由于我国出现过氨泄漏造成重大事故的情况，二氧化碳制冷剂才逐步进入我们的视野。在国外二氧化碳制冷系统的应用出现在20世纪初，由于氟利昂的出现，使这种系统慢慢退出了市场。历史开了个玩笑，由于氟利昂对大气层造成的破坏，使这种古老的制冷剂又重出江湖。这样的一出一进，说明了这种工质有一定的缺陷性，并非完全适合于工业制冷的温度范围。
笔者向一些大型外资企业高层管理人员了解过，他们在全球有几百个食品加工厂，使用二氧化碳作为制冷剂的工厂，也只有在欧洲的少数几个，主要应用于速冻系统，冷库几乎没有。作为加工厂的冷库通常是暂存型，一般都不是很大，储存规模在2000～3000t。由于氟利昂制冷系统的逐渐退出，据介绍，到目前为止，我国的二氧化碳冷库项目已经超过150个。
在工业制冷范围内，如果没有更合适的合成制冷剂，未来的制冷剂，最后也只能在氨与二氧化碳中，根据它们的适用范围进行选择。笔者更大的倾向是：对于大、中型的冷链物流冷库采用氨作为制冷剂，速冻加工或者小型冷库（3000t以下）采用二氧化碳。理由是：作为大、中型的冷库，由于库内自动装卸已经成熟，因此20年后的冷库其库内自动装卸应该是主流（原因是低GWP值的合成制冷剂至少还能用到这个时候），库内几乎没有人员操作，压缩机房的无人操作早已经实现。氨在这种使用范围，节能和融霜都有优势，操作人员的危险性也降到最低的程度。
速冻加工由于加工间的工作人员众多，一般蒸发温度在-33℃以下，这恰好是二氧化碳制冷剂的优势范围。并且，对于速冻加工，其蒸发器的融霜大部分是采用经过处理的软水融霜，基本避开二氧化碳热气融霜的短板。至于小型冷库大部分都不会以独立的形式存在，它们通常依附于超级市场或者食品加工厂。它们的存在只是为主体经营服务，以独立的形式存在的小型冷库，很难在激烈的市场竞争中生存。今天欧美的冷链物流冷库的规模分布已经印证了这一点。
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