李連生

(合肥通用機(jī)械研究院壓縮機(jī)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 合肥 230031)

制冷技術(shù)作為二十世紀(jì)對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生重大影響的工程技術(shù)成就之一，在人們的日常生活、工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步及國(guó)防建設(shè)中起著越來(lái)越重要的作用。

制冷劑的發(fā)展推動(dòng)著制冷技術(shù)的進(jìn)步。上世紀(jì)30年代以來(lái)氟利昂制冷劑的問(wèn)世，使制冷裝置在小型化、高效率、高可靠性以及品種規(guī)格、用途多樣化等方面得到了前所未有的發(fā)展。然而，氟利昂制冷劑對(duì)臭氧層的破壞作用及溫室效應(yīng)又使得人們不得不尋找替代此類(lèi)制冷劑的新工質(zhì)。為保護(hù)地球環(huán)境，國(guó)際社會(huì)達(dá)成了許多共識(shí)，如1985年制定的保護(hù)臭氧層的《維也納公約》、1987年制定的《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)》和1997年通過(guò)受限溫室氣體的《京都議定書(shū)》。2007年9月，蒙特利爾議定書(shū)第19次締約方會(huì)議又通過(guò)了加速淘汰HCFCs的調(diào)整案，規(guī)定發(fā)展中國(guó)家HCFCs制冷劑完全淘汰的時(shí)間提前至2030年，對(duì)HCFCs消費(fèi)和生產(chǎn)凍結(jié)的時(shí)間提前至2013年，而且在2015年前完成消減基線水平10%的任務(wù)。履行議定書(shū)的承諾，發(fā)展中國(guó)家面臨著資金、法規(guī)與技術(shù)的巨大壓力，我國(guó)制冷行業(yè)也面臨著巨大挑戰(zhàn)。

另一方面，至今為止國(guó)際社會(huì)尚未形成清晰的適應(yīng)全球制冷劑替代的技術(shù)路線及各地區(qū)均可操作的技術(shù)方案，地區(qū)發(fā)展的差別十分明顯。但無(wú)論如何，我國(guó)已成為全球制冷產(chǎn)品生產(chǎn)基地。在這種背景下，必須關(guān)注制冷劑替代技術(shù)的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)研討我國(guó)的制冷劑替代技術(shù)路線，開(kāi)發(fā)適應(yīng)于我國(guó)國(guó)情又能在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)的替代制冷劑及相關(guān)技術(shù)，履行我國(guó)政府向國(guó)際社會(huì)的承諾，促進(jìn)我國(guó)制冷學(xué)科和行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)2008年2月18日至20日聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織在奧地利首都維也納召開(kāi)的“發(fā)展中國(guó)家淘汰HCFCs技術(shù)研討會(huì)”(Seminar on Alternative Substances and Technologies to Phase Out HCFCs in A5 Countries and Countries with Economies in Transition)，以及聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師協(xié)會(huì)(ASHRAE)于2010年9月30日至10月1日在埃及首都開(kāi)羅共同舉辦的“氣候友好制冷機(jī)之路國(guó)際會(huì)議”(International Conference“Road to Climate Friendly Chillers”)上交流的信息，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外制冷劑替代技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，希望對(duì)于我國(guó)的制冷劑替代工作提供一些借鑒和參考。

1 制冷劑替代相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 自然工質(zhì)

1.1.1 CO2(R744)

自然工質(zhì)大體上可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是HCs類(lèi)物質(zhì)，如丙烷、丁烷和異丁烷等；另一類(lèi)是各種天然無(wú)機(jī)物，如NH3、水、空氣和CO2等。其中CO2制冷技術(shù)是全球范圍內(nèi)制冷劑替代技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。

壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。與使用普通制冷劑的壓縮機(jī)相比，CO2跨臨界循環(huán)壓縮機(jī)具有工作壓力高、壓差大、壓比小、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)部件間隙難以控制、潤(rùn)滑較困難等特點(diǎn)。因此CO2壓縮機(jī)的研究開(kāi)發(fā)一直是制冷技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)。目前，世界上許多知名公司都相繼開(kāi)發(fā)了不同形式的CO2壓縮機(jī)，其中部分產(chǎn)品已經(jīng)市場(chǎng)化和系列化，用于熱泵熱水器、大型超市陳列柜等。

德國(guó)的Jurgen Sub和Horst Kruse對(duì)CO2活塞式壓縮機(jī)的指示效率進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究[1]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，閥室的壓力損失和氣缸壁的傳熱損失對(duì)指示效率的影響很小，但氣缸的泄漏損失對(duì)指示效率的影響很大。美國(guó)普渡大學(xué)的Hubacher和Groll教授開(kāi)發(fā)了制冷量為2.8kW的全封閉雙級(jí)轉(zhuǎn)子式CO2壓縮機(jī)[2]，壓比為1.5～5時(shí)，壓縮機(jī)的容積效率為0.9～0.78，等熵效率為0.7，但在壓比大于2時(shí)，等熵效率下降明顯。美國(guó)馬里蘭大學(xué)Radermacher和日本靜岡大學(xué)Fukuta合作進(jìn)行了滑片式壓縮機(jī)應(yīng)用于CO2跨臨界制冷循環(huán)的研究[3]。結(jié)果表明滑片壓縮機(jī)可作為單級(jí)壓縮機(jī)、雙級(jí)壓縮機(jī)和壓縮膨脹機(jī)應(yīng)用于CO2跨臨界循環(huán)中，泄漏損失是影響效率的主要因素，若把CO2壓縮機(jī)的間隙量減小到R134a壓縮機(jī)間隙量的三分之二(約15μm)，可獲得相同的容積效率。

近幾年來(lái)，我國(guó)在CO2制冷技術(shù)研究方面也取得了較大進(jìn)步，開(kāi)發(fā)了CO2制冷壓縮機(jī)樣機(jī)，進(jìn)行了性能模擬和實(shí)驗(yàn)研究[4]，研究了CO2膨脹機(jī)[5-6]和CO2制冷系統(tǒng)噴射器[7]，取得了階段性研究成果。

1.1.2 氨(R717)

氨(NH3)是近幾年來(lái)制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)熱點(diǎn)，但氨的燃燒性、爆炸性和毒性是影響它在民用空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用的最主要原因，解決易燃、易爆和毒性等問(wèn)題，是氨制冷技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

氨制冷劑在NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)、NH3-CO2載冷系統(tǒng)、氨冷水機(jī)組中已有應(yīng)用，近年來(lái)在歐洲的技術(shù)開(kāi)發(fā)與推廣發(fā)展比較快。NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)節(jié)能效果顯著[8]，滿負(fù)荷工況下與氨單級(jí)制冷系統(tǒng)相比，單位冷噸的耗功減少25%，與氨雙級(jí)制冷系統(tǒng)相比則減少7%。NH3-CO2載冷系統(tǒng)有效減少了氨的充注量，降低了危險(xiǎn)性。氨制冷系統(tǒng)安全性方面的研究進(jìn)展也促進(jìn)了氨冷水機(jī)組的應(yīng)用。

氨制冷系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展將集中在尋找與氨互溶的潤(rùn)滑油、開(kāi)發(fā)半封閉式結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)、換熱器小型化以及安全性和可靠性等方面。

1.1.3 水(R718)

Kilicarslan和Muller對(duì)水與其它一些常用制冷劑(R134a、R290、R22等)在系統(tǒng)COP、運(yùn)行成本、制冷量以及對(duì)環(huán)境的影響等方面進(jìn)行了比較[9]，主要結(jié)果包括：在系統(tǒng)其它參數(shù)相同，蒸發(fā)溫度達(dá)20℃以上、冷凝溫度和蒸發(fā)溫度之差為5K時(shí)，水作為制冷劑的壓縮系統(tǒng)的COP值最高。

Wight等人研究了離心式水蒸氣壓縮機(jī)[10]，研究結(jié)果表明：對(duì)于單級(jí)離心壓縮機(jī)，當(dāng)有-30°后傾角和葉片擴(kuò)壓器、轉(zhuǎn)速為5491r/min時(shí)，設(shè)計(jì)點(diǎn)效率最高；對(duì)于兩級(jí)壓縮機(jī)，則針對(duì)壓比相同、比速度相同、功率相同等三種不同的壓比分配方式進(jìn)行了研究。Brandon等人對(duì)容量為3250kW的水蒸汽壓縮冷水機(jī)組進(jìn)行了可行性研究[11]，結(jié)果顯示，水蒸汽壓縮系統(tǒng)的COP值與R134a相當(dāng)，但等熵壓縮終了溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于R134a。水蒸汽壓縮系統(tǒng)對(duì)于壓縮機(jī)入口處的過(guò)熱度比較敏感，因此常采用適合大容積流量的離心壓縮機(jī)或軸流壓縮機(jī)。同時(shí)，由于離心壓縮機(jī)單級(jí)壓比很小，因此采用多級(jí)壓縮中間冷卻的結(jié)構(gòu)。閃蒸中間冷卻方式，可以大幅度降低壓縮機(jī)級(jí)間蒸汽溫度，相比于沒(méi)有中間冷卻的結(jié)構(gòu)，COP值有很大提高。

1.1.4 碳?xì)浠衔?HC)

碳?xì)浠衔?R290，R600，R600a及其混合物)目前在冷凍箱和家用電冰箱上有著廣泛的應(yīng)用。德國(guó)的冷藏箱和冷凍箱幾乎都采用碳?xì)浠衔铮覈?guó)的家用電冰箱也已經(jīng)大部分采用R600a。

Eric Granryd和Pelletior O研究了碳?xì)浠衔锏膫鳠崽匦訹12]，通過(guò)對(duì)丙烷(R290)在家用熱泵空調(diào)器中的傳熱特性研究分析，認(rèn)為制冷劑側(cè)的壓力降低于R22的大約40%～50%。因此，可通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)換熱器結(jié)構(gòu)，獲得最佳的壓力降與傳熱系數(shù)。

Sariibrahimoglu K等人[13]對(duì)異丁烷(R600a)封閉式制冷壓縮機(jī)中軸承的(燒結(jié)鐵/100Cr6摩擦副)摩擦性能進(jìn)行了研究，潤(rùn)滑油采用礦物油的結(jié)果表明：由于R600a對(duì)潤(rùn)滑油的黏度和泡沫特性存在影響，阻礙了摩擦副燒結(jié)鐵表面氧化層的形成，因此，軸承摩擦將增大。

近兩年來(lái)，德國(guó)聯(lián)邦政府自然環(huán)境保護(hù)與核安全部(Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety)實(shí)施了一項(xiàng)資助計(jì)劃，在我國(guó)珠海格力電器有限公司建一條年產(chǎn)180000臺(tái)的R290房間空調(diào)器示范線，旨在用R290替代R22。采用R290的房間空調(diào)器的主要優(yōu)勢(shì)包括：1)COP在3.52～3.55之間，優(yōu)于歐洲空調(diào)能效A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；2)由于冷凝器和蒸發(fā)器使用管徑更小的換熱管及價(jià)格較低的天然制冷劑，與R22、R407C和R410A相比，其制造成本更低；3)通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)，R290制冷劑的充注量低于當(dāng)前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的充注量。而且，特有的壓縮機(jī)制冷劑泄漏報(bào)警系統(tǒng)也使其安全性增強(qiáng)，并通過(guò)了符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)的CE認(rèn)證。4)R290壓縮機(jī)采用特殊潤(rùn)滑油以及更理想的排氣結(jié)構(gòu)，提高了效率，COP高達(dá)3.4，成本與R410A壓縮機(jī)相同。

1.2 過(guò)渡工質(zhì)或其它工質(zhì)

1.2.1 DR-2

美國(guó)杜邦公司(Dupont)開(kāi)發(fā)了一種代號(hào)為DR-2的鹵代烴制冷劑，它的ODP為0，GWP為9.4，熱物性與化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，可與常用的潤(rùn)滑油和塑料兼容并存，用于替代中央空調(diào)系統(tǒng)中的R123(ODP為0.02，GWP為77)。與R123制冷系統(tǒng)相比，DR-2的蒸發(fā)溫度與冷凝溫度分別為4.4℃和37.8℃時(shí)，蒸發(fā)壓力下降23.1%，冷凝壓力下降17.5%，壓縮機(jī)的等熵效率為0.70。杜邦公司對(duì)DR-2與R123的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，在相同的制冷能力與工作效率下，DR-2離心壓縮機(jī)的葉輪外緣速度降低了1.4%，葉輪轉(zhuǎn)速下降了13%，壓縮機(jī)入口音速下降了4%，但葉輪直徑增大13.3%。這表明DR-2具有替代R123的潛力。

1.2.2 HFO-1234yf

杜邦公司聯(lián)合霍尼韋爾(Honeywell)公司開(kāi)發(fā)了適用于汽車(chē)空調(diào)的替代制冷劑HFO-1234yf，它的ODP為0，GWP為4，毒性小，具有一定的可燃性(但可控)，其熱力性能與R134a相近。2007年以來(lái)，美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)(SAE)組織對(duì)HFO-1234yf的安全性和綜合性能進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)HFO-1234yf斜盤(pán)壓縮機(jī)的磨損與R134a系統(tǒng)基本相同，SAE認(rèn)為是將來(lái)汽車(chē)空調(diào)的替代制冷劑之一。此外，HFO-1234yf也在歐洲通過(guò)了裝車(chē)實(shí)驗(yàn)。目前，該公司正在研究HFO-1234yf應(yīng)用在家用空調(diào)和冷水機(jī)組的可行性，從離心機(jī)組的分析結(jié)果來(lái)看，相比R134a，葉輪速度低18%，葉輪直徑增大10%，壓縮機(jī)耗功增加4%，體積流量增加8%。

1.2.3 R32

替代技術(shù)、替代成本以及替代資金來(lái)源，成為困惑發(fā)展中國(guó)家制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的主要因素。尋找過(guò)渡制冷劑，開(kāi)發(fā)GWP值低于HCFCs類(lèi)但替代成本適中的制冷劑，或許是國(guó)際社會(huì)尤其是發(fā)展中國(guó)家未來(lái)一段時(shí)間的替代技術(shù)發(fā)展路線。

R32的GWP為675，ODP值為0，相對(duì)于R22(GWP為1810，ODP為0.055)與R410A(GWP為1810，ODP為0)來(lái)說(shuō)，對(duì)環(huán)境的影響已有大幅降低，有可能成為我國(guó)制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的過(guò)渡方案之一。

清華大學(xué)、浙江大學(xué)、合肥通用機(jī)械研究院等進(jìn)行了R32制冷壓縮機(jī)及其系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究。史琳等對(duì)家用／商用空調(diào)中R32替代R22的可行性進(jìn)行了分析[14]，認(rèn)為R32的熱工性能比R410A的要好，能效(COP)約高5.3%，冷量高12.7%，排氣壓力高0.4×105Pa，但排氣溫度高24℃。R32的沸騰換熱系數(shù)比R22高一倍，但比R410A高不足一倍。從熱工性能分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，R32在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用尚需解決如下技術(shù)問(wèn)題：制熱工況下高排氣溫度，專(zhuān)用壓縮機(jī)開(kāi)發(fā)、整機(jī)優(yōu)化、微燃風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和模擬實(shí)驗(yàn)等。

2 我國(guó)發(fā)展CFC替代制冷劑的經(jīng)驗(yàn)及HCFC替代技術(shù)的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展比較

我國(guó)正在成為國(guó)際上制冷產(chǎn)品的生產(chǎn)基地和制冷技術(shù)的研發(fā)基地，但目前制冷領(lǐng)域的核心技術(shù)大都為國(guó)外知名企業(yè)所擁有，我國(guó)掌握的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)較少，與發(fā)展制冷大國(guó)的地位極不相符。

在CFC制冷劑替代技術(shù)研究方面，我國(guó)積累了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。例如，在小型冷凍冷藏領(lǐng)域，20年前我國(guó)一些單位準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)到家用冰箱須發(fā)展R600a技術(shù)，在大型制冷裝置中開(kāi)發(fā)R134a技術(shù)的前瞻性和未來(lái)的市場(chǎng)潛力，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了R600a冰箱壓縮機(jī)技術(shù)和R134a的工業(yè)合成技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了大批量工業(yè)化生產(chǎn)。目前，加西貝拉生產(chǎn)的R600a冰箱壓縮機(jī)獲大量出口，204所開(kāi)發(fā)的R134a制冷劑不僅滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，而且出口到美國(guó)等海外市場(chǎng)。

在HCFCs制冷劑替代技術(shù)研究方面，我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比存在較大差距。比如，在CO2制冷壓縮機(jī)及其系統(tǒng)的研究領(lǐng)域，日本在跨臨界CO2家用熱泵熱水器，歐洲在跨臨界CO2汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)和復(fù)疊式低溫裝置的研究與應(yīng)用方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。而我國(guó)近幾年在CO2制冷技術(shù)方面的研究成果大多處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚無(wú)產(chǎn)業(yè)化。而且，我國(guó)CO2家用熱泵熱水器的研究開(kāi)發(fā)仍未擺脫模仿國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的傳統(tǒng)路線，發(fā)展?jié)摿蛪毫Χ己艽蟆?/p>

3 國(guó)際組織的制冷劑替代示范工程

世界銀行高級(jí)環(huán)境顧問(wèn)Viraj Vithoontien[15]總結(jié)了聯(lián)合國(guó)雙邊基金和/或全球環(huán)境基金早期在泰國(guó)、墨西哥與土耳其資助完成的大型制冷機(jī)采用非CFC制冷劑的示范工程情況。加速替代CFC制冷劑，尋找具有明顯能效潛力的非CFC制冷機(jī)，用戶更具能效意識(shí)等是項(xiàng)目實(shí)施的主要目標(biāo)。項(xiàng)目在替代技術(shù)實(shí)施的障礙與消除、提供或籌措資金的形式與程序、測(cè)量和證實(shí)省電的規(guī)程、項(xiàng)目是否適合每個(gè)國(guó)家的特別要求和制冷機(jī)市場(chǎng)的背景等方面都有經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。印度、菲律賓、約旦及印度尼西亞的制冷機(jī)替代項(xiàng)目是一個(gè)旗幟性的項(xiàng)目，它溶合了聯(lián)合國(guó)雙邊基金、全球環(huán)境基金和清潔發(fā)展基金，使用臭氧保護(hù)窗口來(lái)調(diào)節(jié)用于氣候保護(hù)的基金，用周轉(zhuǎn)資金的新概念并利用這些基金去激勵(lì)發(fā)展能效產(chǎn)品。印度的制冷機(jī)能效項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)包括：固有的障礙依然存在，如能效投資邊緣化，缺乏節(jié)能的意識(shí)，對(duì)節(jié)能要求打折扣，不情愿地選擇規(guī)定條款，對(duì)替代制冷劑的不間斷討論和爭(zhēng)論等。但是，項(xiàng)目的實(shí)施給印度公共部門(mén)介入國(guó)際清潔發(fā)展機(jī)構(gòu)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，對(duì)印度的能效發(fā)展框架進(jìn)行了補(bǔ)充，而且能效標(biāo)識(shí)計(jì)劃、所選擇部分的強(qiáng)制審計(jì)等則具開(kāi)創(chuàng)性。

自然工質(zhì)制冷技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，一直是歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。為了推動(dòng)世界上落后地區(qū)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，德國(guó)聯(lián)邦政府自然環(huán)境保護(hù)與核安全部在南非和毛里求斯資助了兩個(gè)自然工質(zhì)制冷系統(tǒng)應(yīng)用的示范工程，由德國(guó)技術(shù)合作公司(GTZ-Proklima)負(fù)責(zé)具體的技術(shù)實(shí)施。南非的示范工程是在氣候不同的兩個(gè)地區(qū)分別對(duì)一家超市的空調(diào)與冷凍冷藏系統(tǒng)進(jìn)行改造。新的空調(diào)與冷凍冷藏系統(tǒng)采用NH3-CO2復(fù)疊式制冷循環(huán)，其中氨制冷循環(huán)還為超市提供空調(diào)系統(tǒng)所需冷量。兩家超市改造后的制冷系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比，能耗分別降低26%和19%，每年節(jié)約用電132000kWh和173000kWh。在毛里求斯的示范工程則對(duì)政府大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，原系統(tǒng)采用R12離心壓縮機(jī)，新系統(tǒng)采用開(kāi)式螺桿壓縮機(jī)與氨制冷劑，改造后的系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署蒙特利爾議定書(shū)與化學(xué)品部門(mén)的首席執(zhí)行官Suely Carvalho博士針對(duì)聯(lián)合國(guó)在巴西的制冷機(jī)替代示范項(xiàng)目的實(shí)施情況指出[16]，在制冷機(jī)替代方面應(yīng)區(qū)分私人和公共因素的不同，項(xiàng)目選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適合制冷機(jī)替代，臭氧和氣候友好技術(shù)的選擇需要認(rèn)真地反復(fù)思考。這也說(shuō)明了目前情況下全球范圍內(nèi)制冷劑替代技術(shù)的選擇、發(fā)展與推廣依然面臨著許多困難。

4 制冷劑替代技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀來(lái)看，國(guó)際社會(huì)還沒(méi)有形成一致且清晰的適應(yīng)全球制冷劑替代的技術(shù)路線以及各地區(qū)均可操作的技術(shù)方案，替代制冷劑選擇與技術(shù)開(kāi)發(fā)交織在一起，相互矛盾又相互促進(jìn)。但國(guó)際社會(huì)對(duì)制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的一些思路，對(duì)于我國(guó)履行蒙特利爾議定書(shū)承諾，制定適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的制冷劑替代技術(shù)路線，是有重要參考價(jià)值的。

蒙特利爾議定書(shū)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)評(píng)估組合作主席Stephen O. Andersen博士對(duì)一些制冷劑的應(yīng)用做了評(píng)價(jià)[17]。

1)碳?xì)浠衔锖桶敝评鋭?。只有少?shù)工業(yè)制冷機(jī)制造商在使用，這種制冷劑容易獲得，價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)性。絕大部分碳?xì)浠虬敝评錂C(jī)組的運(yùn)行效率都較低，碳?xì)涞亩拘暂^小，但氨的毒性比較大，在京都議定書(shū)中沒(méi)有限制碳?xì)浜桶钡呐欧?，它們的生產(chǎn)和銷(xiāo)售也不受蒙特利爾議定書(shū)控制，但在建筑設(shè)計(jì)規(guī)范和其它的安全法規(guī)中常常限制它們的使用。

2)R134a。R134a是大部分制冷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)選擇的制冷劑，而且生產(chǎn)這種制冷劑的公司也很多。R134a制冷系統(tǒng)能效高，但低于R123。京都議定書(shū)中限制R134a的排放，但易受總量管制和交易價(jià)格影響，蒙特利爾議定書(shū)考慮進(jìn)行逐漸減少的控制策略。歐盟汽車(chē)空調(diào)器協(xié)會(huì)在2017年之后將禁止R134a的使用，但不確定歐盟在其它方面的行動(dòng)。美國(guó)加利福尼亞等十余個(gè)州將制訂有關(guān)限制R134a使用的法規(guī)。

3)R123。R123是全球最大的制冷機(jī)制造商選擇的制冷劑之一。R123具有毒性小、不易燃等特點(diǎn)，且能效最高，由少數(shù)工廠生產(chǎn)。京都議定書(shū)不控制R123的排放，但蒙特利爾議定書(shū)考慮限制它的生產(chǎn)和消耗，在歐盟已禁止它的使用。

4)HFO-1234yf。HFO-1234yf的GWP為4，而HC類(lèi)制冷劑的GWP小于或等5，二者相當(dāng)?；裟犴f爾公司聲稱(chēng)該制冷劑取得寬范圍的應(yīng)用專(zhuān)利，但還沒(méi)有任何制冷機(jī)制造商選擇該制冷劑。京都議定書(shū)很可能限制HFC類(lèi)制冷劑的排放，但HFO-1234yf的超低GWP值將避免法規(guī)方面的影響。HFO-1234yf的毒性很小，而且?guī)缀醪灰兹?，但與R123、R134a制冷系統(tǒng)相比，它的能效較低。

此外，Andersen博士表示，到目前為止，比較清晰的及可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)選擇包括：冰箱、冰柜等小型制冷設(shè)備及小型空調(diào)器上的碳?xì)漕?lèi)制冷劑；汽車(chē)空調(diào)器和大部分現(xiàn)在使用R134a的制冷系統(tǒng)上的HFO-1234yf；建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)上的R123；碳?xì)?、水和CO2用于大部分發(fā)泡裝置等。

5 結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，歐盟特別是歐洲工業(yè)國(guó)家正積極推進(jìn)自然工質(zhì)的應(yīng)用研究與推廣，以美國(guó)杜邦公司為代表的制冷劑制造商在不斷開(kāi)發(fā)和宣傳化學(xué)合成制冷劑的優(yōu)越性，而發(fā)展中國(guó)家尤其是非洲國(guó)家、東南亞國(guó)家等更關(guān)注替代技術(shù)和替代資金的來(lái)源。

在HCFCs替代技術(shù)方面，除了研究適合我國(guó)國(guó)情的替代制冷劑過(guò)渡方案如R32外，作為制冷大國(guó)及產(chǎn)品出口量的增加，還應(yīng)該進(jìn)一步研究CO2、R290等天然制冷劑的應(yīng)用技術(shù)，并開(kāi)發(fā)GWP值較小但與HCFCs類(lèi)的物性更加接近的制冷劑。更高能效、更加環(huán)境友好將貫穿于制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的全過(guò)程，二者缺一不可。

另外，HCFCs替代技術(shù)涉及到的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，應(yīng)該受到特別關(guān)注。我國(guó)與美國(guó)、歐洲等相關(guān)組織正在共同制訂CO2制冷壓縮機(jī)性能測(cè)試方法等標(biāo)準(zhǔn)，將推動(dòng)我國(guó)CO2制冷技術(shù)的發(fā)展。

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