張光輝

1 空調(diào)制冷劑的現(xiàn)狀

目前在中國(guó)市場(chǎng)上使用的主要制冷劑是R22,R134a,R123,R407C,R410a等,R22一般被使用在小制冷量的機(jī)組;目前也有一些廠家開始使用R407C和R410a替換R22,但由于其高昂的價(jià)格和溫度滑移較高,目前還沒(méi)有得到大范圍推廣;水冷螺桿式制冷機(jī)組獨(dú)資和合資品牌大都使用了R134a冷媒,國(guó)產(chǎn)螺桿機(jī)組絕大多數(shù)還在使用R22冷媒,也有部分品牌的機(jī)組在使用R410a;水冷離心式制冷機(jī)組使用的冷媒是R123和R134a。

2 幾種典型制冷劑所面臨的問(wèn)題

制冷劑全球環(huán)境影響應(yīng)主要從以下兩方面考慮:1)臭氧層破壞潛在效應(yīng)(Relative Ozone Depletion Potential),簡(jiǎn)稱ODP;2)全球溫室潛在效應(yīng)(Relative Global Warming Potential),簡(jiǎn)稱GWP或總等效溫室效應(yīng)(Total Equivalent Warming Impact),簡(jiǎn)稱TEWI[1]。另外還有兩個(gè)方面,即大氣壽命和理論COP值。對(duì)常見(jiàn)的空調(diào)制冷劑,以上四個(gè)主要環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 制冷劑的環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)

關(guān)于臭氧層破壞的問(wèn)題,從1976年聯(lián)合國(guó)環(huán)境署(UNEP)理事會(huì)第一次會(huì)議開始,至今已經(jīng)舉行了17次會(huì)議,制定了對(duì)各類制冷劑的淘汰時(shí)間,見(jiàn)表2。

同時(shí),隨著全球?yàn)?zāi)難性天氣的增多,眾多學(xué)者又把目光聚集在全球溫室效應(yīng)上。1997年12月在日本東京召開了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約締約國(guó)第三次會(huì)議》(UNFCCC),通過(guò)了旨在限制發(fā)達(dá)國(guó)家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》。從保護(hù)地球、抑制全球氣候變暖的角度出發(fā),限制了六種溫室氣體的排放(CO2,CH4,N2O,HFCS,PFCS和SF6),R134a制冷劑屬于HFCS類物質(zhì),而在《蒙特利爾議定書》中R134a是作為一些ODS物質(zhì)的替代物質(zhì)。非常明顯,兩個(gè)全球性的國(guó)際議定書在對(duì)待HFC類物質(zhì)的政策上出現(xiàn)了嚴(yán)重的分歧。

表2 各類制冷劑淘汰時(shí)間

制冷劑的問(wèn)題已經(jīng)開始困擾大家,對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō),已經(jīng)掌握了R22制冷劑的制造工藝,并且它的價(jià)格也非常適合中國(guó)目前的國(guó)情,《蒙特利爾議定書》對(duì)HCFC類物質(zhì)淘汰有一個(gè)緩沖期。目前有很多呼聲要提前替代R22,有一些是國(guó)際環(huán)保組織的推動(dòng),也有利益集團(tuán)的推動(dòng),主要主張是用R410A,R407C進(jìn)行替代。目前中國(guó)還不具備獨(dú)立生產(chǎn)上述兩種制冷劑的能力,它們的專利只是掌握在少數(shù)大公司手里,因此價(jià)格非常昂貴,并且所用的壓縮機(jī)和電動(dòng)機(jī)都要進(jìn)行重新設(shè)計(jì),這樣空調(diào)器的制造成本至少要提高20%,這對(duì)于我們正處于發(fā)展中的國(guó)家來(lái)說(shuō),是非常不切合實(shí)際的。而對(duì)于R134a物質(zhì),曾被稱作“綠色工質(zhì)”,但隨著《京都議定書》于2005年2月16日的正式生效、歐盟宣布將要淘汰和禁止在某些領(lǐng)域的使用,使R134a的前景也不容樂(lè)觀,只能稱其為“過(guò)渡制冷劑”。對(duì)于R123制冷劑,是一種被爭(zhēng)論的非常厲害的冷媒,因?yàn)殡`屬于HCFC類,根據(jù)《蒙特利爾議定書》的有關(guān)規(guī)定,屬于少數(shù)幾種受控物質(zhì)之一。當(dāng)前的形勢(shì)下,沒(méi)有一種制冷劑是完美的,無(wú)論是HCFC類還是HFC類物質(zhì)都是過(guò)渡性的制冷劑。

3 影響制冷劑選擇的幾種因素

目前大家公認(rèn)的理想制冷劑應(yīng)具備以下幾個(gè)方面的性能:1)低的ODP值;2)非常低的GWP值;3)非常短的大氣壽命;4)高效率等[2]。絕對(duì)理想環(huán)保的制冷劑是不存在的,圖1為ODP值和GWP值綜合對(duì)比的結(jié)果[2]。

從圖1對(duì)比的情況來(lái)看,123,152a是較能符合理想制冷劑選擇要求的,其中123的 ODP=0.02,GWP=50;152a的 ODP=0,GWP=120。

4 目前制冷劑的替代問(wèn)題

對(duì)于制冷劑的替代問(wèn)題,是一個(gè)熱門話題,觀點(diǎn)很多、意見(jiàn)也很不一致。其實(shí)中國(guó)政府早在1993年1月就批準(zhǔn)實(shí)施《中國(guó)消耗臭氧層物質(zhì)逐步淘汰國(guó)家方案》(以下簡(jiǎn)稱《國(guó)家方案》),后加以修訂。針對(duì)中國(guó)的國(guó)情和行業(yè)的現(xiàn)狀,對(duì)中國(guó)空調(diào)機(jī)組制冷劑的替換提出了如下方案:對(duì)于透平式制冷機(jī)(離心機(jī)組),選擇HCFC-123或HFC-134a替代CFC-11;對(duì)于單元式空調(diào)機(jī)中制冷量為22 kW～140 kW的中型半封閉制冷壓縮機(jī),選擇HCFC-22替代CFC-12。對(duì)于在用的工商制冷設(shè)備,中國(guó)將采取預(yù)防泄漏,加強(qiáng)回收、鼓勵(lì)以混合工質(zhì)制冷劑更換CFCs制冷劑的技術(shù)路線。

中國(guó)屬于發(fā)展中國(guó)家,一方面要履行自己的國(guó)際責(zé)任,同時(shí)也要兼顧實(shí)際國(guó)情。根據(jù)《蒙特利爾議定書》的規(guī)定,中國(guó)到2040年才全面禁止HCFC類物質(zhì)的使用,還有很長(zhǎng)時(shí)間的緩沖期,搞提前替代及一刀切是不可取的。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō),R22目前還是中國(guó)主要使用的制冷劑,R134a在中國(guó)還處于非常初期的階段,甚至我們還沒(méi)有建立起自己的制造工業(yè),一些混合制冷劑也僅僅是在嘗試著使用。而隨著全球變暖的出現(xiàn)及《京都議定書》的生效,歐盟和一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始淘汰和限制R134a的使用了,如果我們盲目的搞提前替代及一刀切,我們的處境就會(huì)非常被動(dòng),處處受制于人,不停地被動(dòng)改造自己的制造工藝,那無(wú)疑是對(duì)中國(guó)制冷行業(yè)的極端不負(fù)責(zé)任。

5 結(jié)語(yǔ)

關(guān)于制冷劑的選擇和替代,會(huì)成為今后數(shù)年國(guó)際性的問(wèn)題。R22是一款綜合性能非常優(yōu)良的制冷劑,其低廉的價(jià)格、高效率及成熟的制造和使用經(jīng)驗(yàn),都奠定了它在中小冷量制冷機(jī)組中的廣泛應(yīng)用;R123和R22同隸屬于HCFC類工質(zhì),其優(yōu)良的綜合性能和迄今最高效率的保持者,奠定其在透平式制冷機(jī)(離心機(jī)組)中的使用。

同時(shí)我們也必須清醒地意識(shí)到HCFC類物質(zhì)是必然要被淘汰的,R134a等制冷劑也許可以解決當(dāng)前HCFC類物質(zhì)的替代,從長(zhǎng)遠(yuǎn)和發(fā)展的觀點(diǎn)分析,根據(jù)《京都議定書》的有關(guān)規(guī)定,R134a被淘汰也是必然的,所以不建議搞提前替代HCFC類工質(zhì)。

[1] 朱德英.淺議制冷劑替代品的發(fā)展[J].安徽化工,2007,33(3):62.

[2] James M.Calm.全面科學(xué)地實(shí)施對(duì)制冷劑的管制[J].汪訓(xùn)昌,譯.制冷與空調(diào),2004,4(2):57,59.

[3] 王 敏.純質(zhì)制冷劑沸騰換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式的比較[J].山西建筑,2007,33(34):203-204.