制冷劑替代任重道遠 選擇技術路線需思量

專題：2011年中國制冷學會年會中國創造之路

中國制冷網 - 據中國制冷網記者從2011年制冷學會年會浙江大學陳光明教授的《制冷劑的發展歷程、熱點問題與未來趨勢》專題講座上獲知，當前受環保部委托，中國制冷空調工業協會和中國家用電器協會承擔了中國制冷空調行業生產和維修領域HCFCs淘汰的相關基礎信息調查以及HCFCs淘汰管理計劃的編制工作，而HCFCs淘汰管路計劃基本內容為：開展數據調研工作、開展替代技術篩選和交流、開展示范項目、啟動相關標準研究，淘汰戰略為執行國家總體履約時間表，2013年凍結、2015年削減10%并加強制冷劑的回收再利用。

所謂制冷劑就是制冷機種的工作介質，它在制冷機系統中循環流動，通過自身熱力狀態的變化與外界發生能量交換，從而實現制冷的目的，形象地說，它是制冷系統的血液，起著及其重要的作用。縱觀制冷劑的發展歷程，是其選擇標準的演化過程，直接影響著制冷科學技術發展的方向、深度和規模，第一階段，1830—1930年，當時對于制冷劑的定義就是能用則行，如二氧化碳、二氧化硫等；第二階段，1931—1987年，此時對于制冷劑的關注焦點則是其安全與耐久性，如CFC、HCFC等；第三階段，1987—21世紀初，到了這個階段人們開始慢慢重視臭氧層的保護，如HFC、HC等；第四階段，21世紀初至今，q*變暖效應越來越嚴重，q*開始關注于零ODP、低GWP、高效的制冷劑，制冷劑替代革命由此而爆發。

一、當前制冷劑替代革命任重而道遠 臭氧層問題國際公約全程護航

 替代潮當前，對于理想的制冷劑行業早有定義：第一、環境友好（整個生命周期）即ODP=0，GWP很小，無光霧作用；第二、在熱力性方面，其COP高，制冷量大，低壓適中，絕熱指數小，壓縮比小；第三、在于其遷移性質，黏度小，熱導率高；第四、物化性能：穩定、無毒、不燃燒，材料相容性好，溶油性好；第五、原料易得，價格低廉。

q*氣候變暖問題一直備受關注，自臭氧層遭到嚴重破壞以來，國際各界紛紛獻策，近年來國際公約一直關注著制冷劑對于q*氣候變化的影響，據中國制冷網記者了解，歐盟政策規定在2010年底之前淘汰HFC-134a在所有大貨車中的使用，2017年之前淘汰HFC-134a在所有新的轎車中使用，只能用GWP小于150的制冷劑替代；毛里求斯等國提議，建議建立一個逐漸淘汰HFCs時間表，從2012年起至2030年截止，其中北美也提議過但未得到通過；據報告介紹，HFCs（嚴格說應該是GWP問題）問題將在下一次的聯合國臭氧層大會上提出，很可能ODP與GWP同時考慮，兩個議定書合二為一。

目前對于制冷劑的替代動態近日在簽約國第十九次會議上已做出相關調整方案：s*先是A5國家，其消費量與生產量分別選擇2009年與2010年額平均水平作基準線，在2013年，把消費量與生產量凍結在此基準線上，其具體實施進程為到2015年削減10%，到2020年削減35%，到2025年削減65.7%，直到2030年-2040年允許有年平均2.5%數量供維修用；其次是非A5國家，將依據以下削減步驟（1989年為基準加2.8%的CFCs量）：到2010年削減75%，到2015年削減90%，直到在2020-2030年期間允許有0.5%供維修用。

二、HCFCs淘汰大戰 中國備受矚目

HCFCs淘汰已成為《蒙特利爾議定書》未來的z*大挑戰，而中國市場備受矚目，2010年4月《蒙特利爾議定書》多邊基金執委會第60次會議批準了中國制冷行業的四個HCFCs替代轉換示范項目：同方人工環境有限公司采用R32替代R22在小型商用空氣源冷水/熱泵中的應用；煙臺冰輪集團有限公司冷凍冷藏用NH3/CO2復疊制冷系統替代R22；廣東美的制冷設備有限公司房間空調器采用R290替代R22；廣東美芝制冷設備有限公司房間空調器壓縮機采用R290替代R22。而在德國GTZ的資助下，珠海格力電器股份有限公司開展了房間空調器采用R290替代R22示范項目。據了解，今年，多變基金已經部分批準我國的削減計劃，并給予資金補償。

對于制冷劑替代品的選擇與研究，其可燃性一直是業界關注的焦點，據陳教授介紹，對可燃性的研究通常需要考慮以下三個關鍵因素：s*先是該制冷劑可燃嗎？若可燃，那么必然存在可燃極限；其次是一個點燃源有足夠能量點燃的可能性是什么？；z*后如果點燃發生，潛在的影響又會是什么？這些考慮因素對于判斷制冷劑的安全替代性具有重要的作用，我國ISO5149的修訂在經過14年的漫長努力之后，今年6月在蒙特利爾通過了修訂案，當前正在對文字進行修改制定FDIS，并將與2012年春提交成員國投票。

其主要的修訂內容包括：一、使用A2L制冷劑，室內不需要防爆措施，電子元件依據IEC標準；二、A2L制冷劑通常使用時，充注量放寬到燃燒等級2的1.5倍，R32的z*大充注量相應提高到12Kg；三、多聯機的A2L制冷劑z*大充注量為195m3XLFL（R32=60Kg），多聯機的室內單機容量不得超過室外機容量的25%。 當前中國關于制冷劑的使用具有的相關政策法規有：正在修訂中的《大氣污染防治法》，其保護臭氧層工作擴展為一章；2008年12月環保部發布《關于嚴格控制新建、改建、擴建含氫氯氟烴生產項目的通知》；2009年10月環保部發布《關于嚴格控制新建使用氫氯氟烴生產設施的通知》；2010年3月國務院頒布《消耗臭氧層物質管理條例》并于2010年6月1起開始施行；目前國家正在考慮一些新的措施，例如，配額管理。

在低碳經濟時代，制冷劑的環保性能、可燃性、效率等因素要綜合考慮，對可燃制冷劑的認識在戰略上要藐視，但在戰術上要重視；在技術要減少充注量，減少充油，微通道換熱、合理匹配系統盡量不采用儲液部件、采用小系統并聯；另外要加強操作人員教育培訓；要立法。

三、制冷劑替代技術路線困難重重 未來趨勢不可預測但不可不預測

在選擇制冷劑替代技術路線時需要考慮的因素錯綜復雜，據蒙特利爾締約方19次會議第XIX/6號決定中呼吁締約方“促進HCFCs替代選擇對環境影響小的方案，特別是考慮對氣候的影響，同時也應滿足健康、安全要求和考慮經濟性”。 迄今為止，在q*范圍內都還沒有找到全面滿足零ODP、低GWP、高能效、安全、制造成本低等方面需求的理想替代制冷劑，不同的地區、不同專業的人士對未來替代物的選擇有不同的意見和準則。而替代制冷劑的選擇不應該單純考慮GWP，而應該綜合考慮壽命期內的氣候特性，全面評價替代物對q*氣候變化的影響（比如采用LCCP或TEWI評價體系）；其次從環境影響的角度，整個壽命周期內綜合排放水平z*低是我們再選擇未來替代物時必須考慮和堅持的原則，這也是很z*為合理的、對人類社會z*為有益的選擇；z*后制冷劑替代物的安全性、技術的成熟度與可獲得性、制造成本、市場接受度以及在安裝維修領域的服務成本都是設備制造業必須考慮的因素。

目前，國際替代制冷劑的趨勢迄今沒有明朗，但替代時間表十分緊迫，我國s*先是一個發展中國家，但同時又是負責任的大國，對于HCFCs的替代應該慎重，不僅要考慮ODP，還要考慮GWP（包括間接GWP）；不僅要考慮近期完成的應盡的國際義務，還要考慮適當長遠的利益，盡量利用現有設備生產，盡量避免二次替代；對于可燃制冷劑要立法，要適當放寬要求，要盡量減少充注量，盡量減少泄漏；另外要緊跟國際步伐、加強具有自主知識產權的制冷劑的研究和推廣使用，以及具有中國特色的制冷劑的研究和推廣使用（例如，HFC-32、HFC-61、HFC-152a、HC290）。