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制冷剂的最新进展 (董天禄-10.07.)
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前言
 
HFC制冷剂的ODP值为零,已经广泛地采用于空调制冷系统中以取代会引起臭氧层破坏的CFCS和HCFCS。但是HFC的高全球变暖潜能已经在近期引起许多国家和地区,特别在欧洲,日本和美国对HFC制冷剂有了更谨慎的看法。
 
1、全球变暖
 
2009年11月,美国政府联合加拿大和墨西哥在第21次蒙特利尔议定书缔约国会议(WOP21)上提交了一份淘汰使用HFC制冷剂的提案。该提案要求发达国家从2013年开始减少使用HFC使用量,并在2033年达到淘汰85%HFC的水平。发展中国家将在2016年开始淘汰HFC,而在2043年达到减少85%的水平。但参加会议的国家没有批准这个提案。在哥本哈根联合国气候变化大会(COP15)上,对延长京都议定书进行了辩论,最终没有获得有效协议。
 
2、美国
 
在美国从2010年开始禁止在新产品中充注HCFCS,而HCFC123可以充注于所制造的产品直至2019年12月31日。当制造商已经将他们的系列产品转换至HFC制冷剂时,对当前大量的在用的HCFC产品如何办是一个需要处理的问题。特别是会发生大型机组在维护保养时HCFC的供应短缺。此外,如果认真地开始淘汰HCFC,业主会勉强地开始用HFC对现有设备进行改型。禁止采用HCFC后,如果HFC也在将来面向淘汰,唯一的事情就是等待新的制冷剂的出现了。
 
杜邦(Dupont)公司已建议也可以将杜邦公司和霍尼韦尔公司联合开发的用于汽车空调的具有CWP为4的制冷剂HFO1234yf用于固定式空调器。此外,霍尼韦尔公司称他们正在开发适合固定式空调用途的类似HFO的低CWP的制冷剂。美国环保局(EPA)支持由美国化学制造商开发的制冷剂,正期待着确定全球制冷和发展方向方面取得主动权。
 
3、欧盟
 
HVAC行业中都知道从2011年开始“欧盟指令”禁止在新汽车中使用采用CWP大于150的制冷剂。德国汽车制造商已经宣称他们倾向于在汽车空调器中采用CO2。但是去年他们宣布由于经济衰退无法达到指令的要求。正当汽车制造商似乎在权衡要不要采用HFO1234yf时,欧洲的环保主义者在可燃性和毒性问题上批评HFO1234yf,推动采用自然制冷剂。
 
人们普遍相信在2011年欧盟将重新回顾制冷剂的法规而使之更具有约束性。
 
4、日本
 
霍尼韦尔公司拒绝天然制冷剂的支持者的要求而坚持HFO1234yf是安全的。去年,该公司宣称日本的一组织已经批准进口
 
HFO1234yf和在日本使用。
 
日本正支持采用非卤代烃制冷剂的空调器的研究和开发。在一个政府支持的规划中,三家制造商正进行着各自规定的领域的研究。这些研究结果将在东京召开的下一代空调制冷技术研讨会上宣布。其他供暖空调通风和制冷行业的制造商已经进行了HFO1234yf在固定式空调器中应用可行性的研究。由于HFO1234yf的效率比R410A低,这些制造商似乎将作出结论,认为当包括电能消耗等所有因素都考虑进去的话,新制冷不会有助于防止全球变暖。
 
下面是一组被检验用于空调器的制冷剂,包括R32(HFC)在内。表1中列出了它们物性。
 
5、HFC32
 
HFC32具有R410A或R407C的约三分之一的全球变暖潜能,而是高效率的。不需要对空调器进行大的设计变更就可转换至HFC32,标志着能实际上减少温室气体排放的一种经济的途径。日本高压气体安全规范并不将它归类于可燃气体,而是轻微可燃。因此正在进行安全使用的技术开发和风险评估中。
 
 
6、CO2(R744)
 
CO2制冷剂属于非可燃性和有低毒性。因它在加热水的应用中具有和常规制冷剂同一等级的效率水平,所以在日本它被用于“Eco  Cute”热泵热水器中。但是在空调应用中,CO2的效率低的,因而当包括耗电量等所有因素都考虑进去时,则关于其减少全球温室气体排放就仍是个问题。此外,根据欧洲的HVAC展览会上一家制造商的介绍,已经有采用CO2的变制冷剂流量机组(VRE)开发成功。
 
7、氨(R717)
 
氨释放至大气时不会对地球变暖产生影响,而用作制冷剂时却有着非常好的性质。但是它是有毒性和轻微可燃的,因此需要严格管理。氨可用于在现场有严格控制设施的工厂和其他地方,因而它已被采用于大容量的冷水机组中。在使用于通常的住宅用空调器前必须先解决安全问题。
 
8、丙烷(R290)
 
丙烷有着和R22(HCFC)同样水平的性能,而一种碳氢化合物制冷剂的异丁烷已经被采用于冰箱中。但是丙烷是高度可燃性质的物质,如果泄漏至大气中会有火灾的危险。如果将它用作空调器的制冷剂,必须大大减少其容积。空调器中使用的丙烷的容积比冰箱约大10倍,但如果丙烷的容积增加10倍,那火灾的危险性将增加1000至10,000倍。此外,空调器的管道是安装在现场的,然而至今尚未建立安全保证的技术。目前,围绕着丙烷的使用尚有几个问题需要解决。
 
9、制冷剂的选择和结论
 
何种制冷剂在未来担任主角还不能确定。制冷剂的性能是必需满足要求的,同时使用制冷剂的系统开发技术和减少使用制冷剂量的基本技术也是必不可少的。除了考虑环境的因素,即候选物质和目前在用制冷剂基于全球变暖影响总当量TEWI、生命周期管理LCA和寿命期气候性能LCCP评估的比较,以及考虑安全的因素,即公害和暴露的评估加上风险、利益的分析,还要考虑市场大小、管理法规、国际关系和资金援助等政治和经济因素。此外,由于法律的遵守问题和建筑特性(诸如隔热良好的和密封的住房建筑)引起的复杂问题,制冷剂的发展方向可能会变动。因此,要预测制冷剂的未来是极其困难的。
 
 
董天禄 摘译自《日本JARN》2010年2月
021-66086281