制冷系统中制冷剂替代物探讨

浅忆制冷替代冷媒
国际上为了保护人类赖以生存的大气环境的国际环保协定有两个，即《蒙特利尔议定》和《京都协议》、1987年9月通过的《蒙特利尔议定书》旨在保护地球平流层臭氧层；1997年12月通过的《京都协议》则旨在减缓气候变暖，管制温室气体的排放。

由于制冷冷媒R11和R12会破坏臭氧层，为了保护臭氧层，根据《蒙特利尔议定书》，早已被列为淘汰冷媒，已为人们所共知。

随着科学研究的深入与发展，《蒙特利尔协议》缔约方举行了多次会议，不断提出其修正案。

1999年11月29日至12月3日，在北京圆满成功地举行了第十一次《蒙特利尔议定书》缔约方大会，大会通过了《蒙特利尔议定书》北京修正案和《北京宣言》，对能破坏臭氧层的HCFCｓ（R123)的生产与消费管制的时间表与最低限值，对发达国家与发展中国家均已作了重大修改，强调了认识上的统一，要保护的大气层只有一个。

温室气体以为代表(其它温室气体则根据其造成全球气候
变暖的温室效应的强弱，折算成的当量排放量)，对发达国家，《京都协议》规定了减排计划。

中国是发展中国家，但就排放总量而言却是仅次于美国，为世界第二。

因为我国近80%是燃煤火力发电，用电越多，发电越多，排放量越多，因而我国的电能并非环保能源、清洁能源。

所以，节电就意味着减少温室气体排放，减缓气候变暖，保护大气层。

R11的替代冷媒是HCFC-123(简称R123)，是低压冷媒。

它虽具有良好的特性：理论制冷循环效率仅次于R11，达7.44，在实际制冷机组中，其最好的产品累计部分负荷效率值
(IPLV)7.84kW/kW(0.45kW/RT)，有利于提高制冷系统的能效，降低电力消耗，从而又可减少间接的排放量，缓解全球气候变暖。

且R123是一种不稳定的化学物质，在其抵达对流层顶部以前，几乎已完全分解，大多数游离氯原子和其他一些气体分子发生化学反应，并被雨水冲掉，因此R123在大气中存在的寿命低，只有14年，为HFC-134a(简称R134a)的1/10。

但是，仅由于其OPD为0.02，按照《蒙特利尔议定书》及其后来的《修正案》(指北京修正案以前)，被列为第二类国际管制化学品，且片面地认为产量就是排放量，没有考虑R123是低压冷媒，制冷机不论是工作时还是停机时均是负压运行(除压缩机出口约1ｍ范围内有＜0.1MPa正压)，其年泄漏率只有0.4575‰接近为“零”的事实，发达国家从2004年开始削减产量，到2030年全部停产。

这也导致片面禁止采用R123的做法。

大量研究已经证明，损耗同温层臭氧的元凶是氯与溴的原子。

因此可用氯溴浓度CBL(Chlorine-Bromine loading缩写)指标来判断某种化学物对臭氧层损耗作用的大小。

Calm和Wueffles的研究表明，R123冷媒散发抵达对流层顶部的氯与溴总含量水平的影响最多只有占0.002%～0.007%，远远低于残存的CFC和其他卤素化合物的影响，他们认为R123的继续使用，对臭氧层的损耗影响是可以忽略不计的，
采用R123对全球环境的影响是利远大于弊。

因此，有R123的淘汰期延长或取消的意向。

R12的替代冷媒是HFC-134a(下简称R134a)，是中压冷媒，其优点是OPD为0。

但是它却是温室气体，它能阻挡红外辐射能返回天空，对全球气候变暖直接影响较大，其GWP值为1300。

因此，1997年12月11日联合国气候变化框架公约缔约国第三次会议通过的《京都协议》中，R134a明确规定是要控制与削减排放量的6种温室气体之一，其排放(散发)、使用、生产也将受到严格的国际管制。

所以R134a也不是R12的长期替代冷媒，也只能看作是一种过渡性冷媒。

《蒙特利尔议定书》北京修正案明确规定了技术处理原则：即在可以得到对臭氧和气候友好的其他替代技术时，应避免使用HFCｓ(如R134a)技术；HFCs技术只适用于一些社会价值高、一时还找不到对气候保护
更友好替代技术的场合；采用HFCｓ技术时，应加强系统的密闭性、减小泄漏量，减少充液量与使用量；应注意提高系统能效，改善整体的能源利用效率，以减少用能引起的排放所造成的间接的全球变暖效应。

另外，因为R134a是中压冷媒，为了更好地管制其在空调冷媒系统中的泄漏量，就需要对这种替代冷媒的空调设备与系统的密闭性、检漏技术提出比R123系统更严格的要求，必须减少使用寿命周
期内的大修次数。

又鉴于R134a理论制冷循环效率低于R123冷媒6.7%，且R134a冷媒与普通矿物润滑油不相容(合成冷冻润滑油及尼龙胶管
等配件国内尚无商业化供应)，要达到R123同样的能效，必须对其部件作出更多的改造，进行更多的结构优化。

综如上述，R123 OPD为0.02，但其大气寿命低，对臭氧层的损耗影响可忽略不计，而其制冷效率高；R134a OPD为0，但却是温室气体、且制冷效率较之R123为低、大气寿命长。

有鉴于此，日本建设部2001年3年作了“修订OODP政策，明确R123和R134a为可用冷媒”；英国环境计划表明：“长远来看，HFCs不是一种能持续发展的技术…”；丹麦环境计划要求在空调、制冷、发泡、防火等行业根据具体应用从2002～2006年逐渐淘汰HFCs，并对含“F"气体加税(R134a加税美金7.30/Ib)；挪威也对含“F"气体加税(R134a美金20.0/Ib)。

作为发展中国家、中国有关部门(如环保、建设等)、中国的空调制冷行业应提高科学认识水平、紧跟国际发展新动向，不但要考虑臭氧层损耗影响，也要重视温室效应后果，及时调整本行业的替代策略与替代技术路线，客观的对待制冷替代冷媒。