为什么我们仍在家用空调中使用超级温室气体？

揭开制冷剂的神秘面纱

从20世纪30年代到80年代，制冷剂带来了两个主要的环境问题。它们是极强的温室气体并破坏了臭氧层。

由于80年代的一些快速立法，人们不再使用破坏臭氧层的制冷剂。在Regreen Scale中，这些破坏臭氧层的制冷剂被描述为“Step 0”制冷剂，其灵感来自于用于跟踪野火的空气质量等级。

尽管在20世纪80年代取得了进步，但我们仍使用超级温室气体作为制冷剂。每台家用空调的侧面都有一张贴纸，上面有关于其制冷剂的详细信息。如果所有这些制冷剂都泄漏出来，那么它所造成的全球变暖将跟燃烧1100加仑的汽油一样多。

而且在所有的可能性中，至少有一些制冷剂会泄漏。从法律上讲，美国环境保护局(EPA)要求房主修复泄漏的空调。但一位空调技术员透露，他每周都会接到许多修复空调制冷剂泄漏的电话，在许多情况下，空调已经泄漏了很多制冷剂，以至于它不再能冷却房子。这些制冷剂已经泄漏到大气中并使我们的地球变热。

并非每一种制冷方式都像家用空调那样肮脏。欧盟从2017年起禁止在新的汽车空调中使用超级温室气体，美国一半以上的新车现在也使用清洁制冷剂。

在超市制冷方面，美EPA已从2024年开始禁止在新设备中使用超级温室气体，许多连锁超市正在迅速过渡到清洁制冷剂。该机构预计，等到2025年，新的家用冰箱将逐步淘汰超级温室气体制冷剂，而且消费者已经可以使用清洁制冷剂的冰箱了。2021年，美国通过法律以等2036年将超级温室气体制冷剂在美国的销售减少85%。但家用空调仍是这项立法的一个空白。作为一个关心环境的房主，我很想安装一个不使用超级温室气体的中央空调。我甚至愿意成为一个早期采用者，并支付大大高于普通空调的价格。但是，据我所知，美国消费者还没有这样的空调。

潜在的解决方案

现成的清洁制冷剂和一个新的空调器

其他行业如超市制冷和汽车空调已经在改用清洁制冷剂方面取得了很大的进展。在汽车空调中，美国和欧盟最流行的制冷剂是一种叫做R-1234yf的制冷剂，从全球变暖的角度来看，它比我们今天在家用空调中使用的R-410a制冷剂清洁数千倍。

此外，在超市制冷中，二氧化碳是一种越来越受欢迎的第4步制冷剂。虽然二氧化碳是一种温室气体，但它却比R-410a清洁数千倍。

那么，下一代家用空调是否可以采用这些在净化其他行业方面非常有效的制冷剂之一？为了调查这个问题，记者跟伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械工程教授Pega Hrnjak进行了交谈，后者在过去30年里一直在研究制冷和空调的技术。

首先，人们能否可以在家用空调中使用来自汽车工业的R-1234yf？根据Hrnjak的说法，这在技术上是可行的，但存在一个挑战。R-1234yf无法像R-410a那样被压缩，因此R-1234yf空调的管子和其他部件需要更大和更昂贵。

另外，越来越多的超市制冷系统使用二氧化碳作为制冷剂，那么在家用空调中使用二氧化碳如何？Hrnjak对此回答道--“二氧化碳比R-410a更喜欢被压缩，这使得管道和其他部件比基于R-410的空调更小--而且可能更便宜。”

二氧化碳在其他方面也是一个不错的选择。它价格低廉、不易燃的。因此，基于二氧化碳的家用空调可能是一个伟大的解决方案，它结合了成本效益和能源效率，且--关键是--它不会像今天基于R-410a的家用空调那样对全球变暖产生极端影响。

开发使用清洁制冷剂的新空调的方法是有希望的。这将需要一个逐步的过渡，也许到2025年，新的家用空调将使用清洁的制冷剂。但旧空调将继续出现泄漏并向大气中排放大量的R-410a超级温室气体。

新制冷剂和同一台空调

如果有办法使用一种更清洁的制冷剂来改造今天的空调会怎么样？几年前，美国国家标准与技术研究所的一个小组对超过100万种潜在的制冷剂进行了计算机分析。不幸的是，NIST并没有找到R-410a的完美替代品。

然而还有其他角度可以解决这个问题。首先，有可能混合多种制冷剂来创造一个R-410a的替代品。其次，在NIST研究之后的几年里，人工智能系统在发现新分子和材料方面变得更加熟练。如人工智能在Moderna COVID疫苗的快速开发中发挥了关键作用。

那么我们能否利用人工智能来发明一种新的制冷剂从而使今天的家用空调“接种”疫苗以避免强烈的温室气体排放？

为了探讨这个问题，记者有跟来自阿卜杜拉国王科技大学化学工程教授S. Mani Sarathy进行了交谈。Sarathy的团队一直在使用人工智能来预测数百种碳氢化合物分子的特性，这些分子既被用作燃料也被用作冰箱等小型设备的制冷剂。

当Sarathy被问及其方法是否可以帮助开发更清洁的制冷剂时，他回答道：“我们已经应用这种方法来开发可再生燃料，这些燃料比其化石燃料燃烧更清洁。我很乐观地认为，同样的方法将适用于考虑数以百万计的潜在制冷剂分子并准确预测其热性能。我们还可以对低毒性和低可燃性进行优化。”

总之，这个问题至少有两个令人信服的工程解决方案：可以开发新的家用空调、使用我们今天拥有的更清洁的步骤4制冷剂或可以发明一种步骤4清洁制冷剂用于我们已有的空调。

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