制冷劑(冷媒)的替代

自 1987 年《蒙特利爾議定書(shū)》簽訂以來(lái)，各國(guó)紛紛展開(kāi)了對(duì) CFCs 和 HCFCs 物質(zhì)的替代物的研究，在 1997 年簽訂《京都議定書(shū)》以前， CFCs 和 HCFCs 類(lèi)的制冷劑替代研究主要以保護(hù)臭氧為目的，主要研制 HCFs 類(lèi)制冷劑。但《京都議定書(shū)》簽訂以后，人們轉(zhuǎn)而同時(shí)注重臭氧保護(hù)和減小溫室效應(yīng)，要求制冷劑不但要 OPD 值較小， GWP 值也要較小。

根據(jù)《蒙特利爾議定書(shū)》 CFCs 在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)被禁用， HCFCs 因?yàn)閷?duì)臭氧仍具有破壞作用也即將被淘汰。由于 GWP 較高，《京都議定書(shū)》將替代 CFCs 和 HCFCs 的 HFCs 物質(zhì)列入限控物質(zhì)清單中，要求發(fā)達(dá)國(guó)家控制 HFCs 的排放。所有這些都對(duì)制冷劑的替代研究提出了更高的要求。因此理想的替代制冷劑除應(yīng)有較低的 ODP 值和 GWP 值外，還應(yīng)具有良好的安全性、經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)良的熱物性等優(yōu)點(diǎn)，爭(zhēng)取做到既環(huán)保又節(jié)能。

新型的替代制冷劑主要包括人工合成型和天然型兩大類(lèi)，有單一工質(zhì)和混合工質(zhì)兩個(gè)方面，混合工質(zhì)又可分為共沸混和物、 近共沸 混和物和非共沸混和物三種。

目前合成制冷劑方面主要有以下幾種：

1.R-134a

R134a 的 ODP ＝ 0 ， GWP ＝ 420 ，不可燃，無(wú)毒，無(wú)味，使用安全，其熱物性質(zhì)與 R12 十分接近，可用來(lái)替代 R12 ，用于 汽車(chē)空調(diào) 和家用冰箱等領(lǐng)域。但使用 R134a ，會(huì)使 能耗 增大，且與 CFC—12 用的潤(rùn)滑油不相溶，與材料的兼容性方面也不同 CFC-12。另外它還是一種溫室效應(yīng)氣體，所以仍然存在一定的缺陷。

2.R-152a

從物化性方面看 HFC-152a 也與 CFC-12 接近，用 R152a 替代 R12 后能耗可降低 3 ％～ 7 ％，但其在空氣中含量達(dá) 4.8 ％－ 16.8 ％時(shí)具有可燃性，因此推廣使用收到一定的限制。而它可與其它物質(zhì)混合，組成非共沸混合物來(lái)替代 CFC-12。

3.R-410A

R410A 是 近共沸 混合制冷劑，是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50 ％ R32 和 50 ％ R125 組成。 ODP ＝ 0 ，主要用來(lái)替代 R22 ，單位容積制冷量較大，傳熱性能及流動(dòng)性能較好，但同溫度下壓力值比 R22 高約 60 ％。

4.R-407C

R407C 是非共沸混合制冷劑，是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 23 ％的 R32、25 ％的 R125 和 51 ％的 R134a 組成， ODP ＝ 0 ，單位容積制冷量大，但傳熱性能較差。

天然制冷劑方面主要有：

5.碳?xì)浠�合物[6]

目前作為制冷劑應(yīng)用的碳?xì)浠�合物主要是丙烷（R290）、丁烷（R600）和 異丁烷（R600a）等，其中 R600a 已在歐洲和一些發(fā)展中國(guó)家廣泛用于冰箱中，并且它符合《京都議定書(shū)》的要求， ODP ＝ 0 ， GWP ＝ 15 ，環(huán)保性能好，成本低，運(yùn)行壓力低，噪聲小，但其易燃，易爆。此外 R290 和 R600a 組成的混合制冷劑也有一定的發(fā)展使用。

6.氨（R-717）

氨已被 使用達(dá) 120 年之久而至今仍在使用。其 ODP=0、GWP=0 ，具有優(yōu)良的熱力性質(zhì)，價(jià)格廉且容易檢漏。 不過(guò)氨有毒性 而且可燃，應(yīng)當(dāng)引起注意，不過(guò)一百多年的使用記錄表明，氨的事故率是很低的，今后必須找到更好的安全辦法，如減少充灌量，采用螺桿式 壓縮機(jī) ，引入板式換熱器等等。然而，其油溶性、與某些材料不容性、高的排氣溫度等問(wèn)題也需合理解決。看來(lái)， NH3 會(huì)有更大的市場(chǎng)份額。

7.二氧化碳（R-744）

CO2 是自然界天然存在的物質(zhì)， ODP ＝ 0 ， GWP=1。來(lái)源廣泛、成本低廉， CO2 安全無(wú)毒，不可燃，適應(yīng)各種潤(rùn)滑油常用機(jī)械 零部件 材料，即便在高溫下也不分解產(chǎn)生有害氣體。 CO2 的蒸發(fā)潛熱較大，單位容積制冷量相當(dāng)高，故壓縮機(jī)及部件尺寸較小；絕熱指數(shù)較高 K=1.30 ，壓縮機(jī)壓比約為 2.5~3.0 ，比其它制冷系統(tǒng)低，容積效率相對(duì)較大，接近于 最佳經(jīng)濟(jì) 水平，有很大的發(fā)展?jié)摿Α?

當(dāng)然除了以上提到的制冷劑外還有很多新型的替代產(chǎn)品，如清華大學(xué)研制的清華三號(hào)，清華四號(hào)等混合制冷劑也取得了不錯(cuò)的效果。

我們決意為制冷產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)更多優(yōu)質(zhì)冷凍材料。