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          制冷劑R22與R134a的應用比較

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          2019-04-16 08:45:19

          目前全社會越來越重視環保問題,部分地區政府相關職能部門也發出了全面禁氟的政策法令,但禁氟不僅是錯誤的概念,也導致了廣大用戶和生產廠家的應用困惑。本文從氟利昂概念、國際公約、國家政策、應用特性入手對常用制冷劑R22和R134a做全面分析,以明確制冷劑R22的優勢地位。

            一、氟利昂的概念

            目前,國內很多用戶都要求生產廠家采用R134a等環保冷媒,拒絕使用氟里昂R22冷媒,理由是響應國家號召保護環境。其實R22和R134a都是氟利昂家族的成員,屬于氫氯氟烴類。氟里昂是飽和烴類(碳氫化合物)的鹵族衍生物的總稱。從氟里昂的定義可以看出,現在人們所謂的環保冷媒R134a、R410A及R407C等其實都屬于氟里昂家族。所以禁氟這一概念把該禁不該禁的內容混為一談。

            氟里昂之所以能夠破壞臭氧層是因為制冷劑中含有CL元素,而且隨著CL原子數量的增加對臭氧層破壞能力也增加,隨著H元素含量的增加對臭氧層破壞能力降低;造成溫室效應主要是因為制冷劑在緩慢氧化分解過  程中,生成大量的溫室氣體,如CO2等。根據分子結構的不同,氟里昂制冷劑大致可以分為以下三大類︰

            1.氯氟烴類︰簡稱CFC,主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等,由于其對臭氧層的破壞作用*大,被《蒙特利爾議定書》列為一類受控物質。此類物質目前已被我國逐步禁止使用。

            2.氫氯氟烴︰簡稱HCFC,主要包括R22、R123、R141b、R142b等,臭氧層破壞系數僅僅是R11的百分之幾,因此,《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家方案》將HCFC類物質視為CFC類物質的*重要的過渡性替代物質。

            3.氫氟烴類︰簡稱HFC,主要包括R134a,R125,R32,R407C,R410A、R152等,臭氧層破壞系數為0,但是氣候變暖潛能值較高。

            我國目前所使用的所有制冷劑(包括環保冷媒)全部都是氟里昂制品,理想的非氟里昂制冷劑到目前為止還沒有研發出來。在新的制冷劑研發出來之前,亚博88app所要解決的是空調機組選用那種制冷劑,對亚博88app賴以生存的環境造成的破壞力相對小一些。

            二、國際公約和《國家方案》

            保護臭氧層的全球合作行動始于1985年保護臭氧層維也納公約的協商與締結。在聯合國環境規劃署的倡議下,1987年簽署了關于消耗臭氧層物質的《蒙特利爾議定書》,該議定書于1989年1月1日生效,之後還實施了倫敦修正案(1990年)、哥本哈根修正案(1992年)、維也納調正案(1995年)和北京修正案(1999年)。為防止氣候變暖,聯合國環境規劃署在1988年設立了國際間有關氣候變化政府協商組織,並于1997年12月在日本召開了第三屆締約國京都會議,形成了消減溫室氣體的決議案。下表為各議案的匯總表︰

            國際公約對CFCs、 HCFCs、HFCs的規定

            國際規定 CFCs HCFCs HFCs

            蒙特利爾議定書 蒙特利爾議定書 京都議定書

            發達國家

            1996.1.1禁止生產和消費 2004年消減35%

            2010年消減65%

            2015年消減90%

            2020年禁止

            2030年前可作為補充用,可生產基準年的0.5%以下 2008-2012年平均減少排放5.2%

            發展中

            國家 2010.1.1禁止生產和消費 2016.1.1消費凍結在2015年水平

            2040.1.1禁止消費

            美國 1996.1.1禁止生產和消費 2010.1.1凍結R22和R142b

            生產、禁止生產R22新設備

            2015.1.1凍結R123和R124生產

            2020.1.1禁用R22和R141b、

            禁止生產R123和R124新設備

            2030.1.1禁用R123和R124

            歐共體 1996.1.1禁止生產和消費 2000.1.1年消減50%

            2004.1.1年消減75%

            2007.1.1年消減90%

            2015.1.1年消減100%

            從上表可知,發達國家從2004年就要開始消減R22的生產和消費量 ,我國的任務是在2016年將消費凍結在2015年水平上。所以在2015年以前不但可以繼續消費HCFCs(包括R22、R123和R141b等),而且還可以擴大HCFCs的生產和消費,直到2040年才禁止消費包括R22在內的HCFCs。在這里應該搞清楚發達國家與發展中國家淘汰和限制R22、R123和R141b等HCFCs制冷劑的時間表是不同的。

            中國政府 1993年1月批準實施《中國消耗臭氧層物質逐步淘汰國家 方案》(以下簡稱《國家方案》),通過實施《國家方案》,有效地控制了中國消耗臭氧層物質(以 下簡稱ODS)生產和消費的增長勢頭,建立了實施《關于消耗臭氧層物質 的蒙特利爾議定書》多邊基金項目管理體制, 並實現了在氣霧劑行業(尚無替代技術的產品除外)禁止使用氯氟化碳 物質(亦稱全氯氟烴類物質,以下簡稱CFCs),為中國進一步的履約工作奠定了基礎。根據中國ODS替代品的需求應逐步由國內生產滿足的戰略,對中國未來所需的主要替代品HCFC-22、HCFC-141b、HFC-134a、異丁烷和環戊烷 等的消費需求進行了估算,並據此制定了替代品生產計劃,見下表。

            替代品生產計劃(噸/年)

            替代品 1999 2005 2010

            HCFC-22 15000 33000 45000

            HCFC-141b 2500 5200 12000

            HFC-134a 2000 11000 20000

            HFC-152a 130 160 200

            異丁烷 80 100 120

            環戊烷 1100 1400 1800

            丁烷 850 3300 4400

            戊烷 400 2700 9500

            二氯甲烷 650 4600 44000

            丙丁烷 60000 70000 80000

            根據《國家方案》不難看出,在今後相當長的一段時間內,HCFC-22(R22)在空調、制冷行業仍將扮演十分重要的角色,各種媒體所謂的禁氟是指禁止使用氯氟化碳CFCs物質,而非HCFCs、HFCs物質。

            三、R22與R134a的應用特性差別

            選擇一種合適的制冷劑替代物是十分困難的,必須考慮許多因素和進行全面評價,既要符合消耗臭氧潛能值(ODP)、全球變暖潛能值(GWP)等方面的要求,同時還應考慮熱工性能、毒性、可燃性、相容性、投資和運行成本等。下面將R22與R134a的應用特性分析如下︰

            1、R134a的全球變暖潛能值(GWP)為0.25, R22為0.36 ,同屬于溫室氣體。

            2、R134a的消耗臭氧潛能值(ODP)為0, R22為0.06, 這是R134a成為環保型制冷劑的理由。

            3、R134a的比容是R22的1.47倍,且蒸發潛熱。 虼134a機組的冷凍能力僅為R22機組的60% 。按單位制冷量價格計算,R22機組的價格約為R134a機組的60%左右。

            4、R134a的熱傳導率比R22下降10%,因此R134a機組的換熱器的換熱面積需要更大。

            5、R134a的吸水性很強,是R22的20倍,因此對機組系統中干燥器的要求更高,以避免發生冰堵現象。

            6、R134a比 R22對橡膠類物質的膨潤作用較強,在實際運行中冷媒泄漏率較高。另外對銅的腐蝕性較強,使用過程中會發生“鍍銅現象”,因此系統中必須增加添加劑。

            7、R134a系統需要專用的壓縮機及專用的脂類潤滑油,脂類潤滑油由于具有高吸水性、高起泡性及高擴散性,在系統性能的穩定性上劣于R22系統所使用的礦物油。

            8、R134a等HFCs類冷媒及其專用脂類油的價格高于R22,設備的運行維護成本更高。

            被稱為環保制冷劑的 HFCs類的其他制冷劑如R410A、 R440A、R407C,雖然在效率方面優于R134a,但同樣存在工作壓力太高、對管道部件*適化和耐壓要求高、須改進換熱器和機組設計、投資運行維護成本高等缺點,在大型制冷機組的應用方面現階段還不適應我國的基本國情,這就是國際公約中對發展中國家放寬使用HCFCs年限的原因,也是發展中國家集體努力爭取的結果。

            綜上所述,在短期內理想的制冷劑是不存在的,在我國現階段R22制冷劑與R134a類環保制冷劑相比,仍然具有高效、穩定、價廉的優點,在大型制冷機組的應用方面還將處于優勢地位,在理想的制冷劑出世之前,R22制冷劑還可以被消費到2040年。