（21世紀制冷空調行業(yè)綠色環(huán)保制冷劑的趨勢與展望）

　　提要介紹了第20屆國際制冷大會(huì )和地球技術(shù)論壇中有關(guān)制冷劑替代物的簡(jiǎn)況，討論了保護臭氧層和全球氣候變化對制冷空調行業(yè)所使用的制冷劑提出的要求與國際社會(huì )所采取的相應對策，以及國際社會(huì )共同關(guān)注的問(wèn)題，綜述了21世紀綠色環(huán)保制冷發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鍵詞臭氧層全球氣候變化制冷劑替代物

　　AbstractGivesgeneralinformationformthe20thInternationalCongressofRefrigerationandtheEarthTechnologiesForumrespectively,discussestherequirementsfortherefrigerantsconsumedinrefrigerationandairconditioningindustriessetbythetwoglobalenvironmentissues-ozonedepletionandglobalclimatechange,strategiesadoptedbytheinternationalsocietyandsomeworldwideconcernsinthisfield,andsummarisesthetrendsofthegreenrefrigerantsinthenewcentury.

　　Keywordsozonelayer,globalclimatechange,alternativerefrigerant

　　臭氧層的破壞和全球氣候變化，是當前世界所面臨的主要環(huán)境問(wèn)題。由于制冷空調熱泵行業(yè)廣泛采用CFC與HCFC類(lèi)物質(zhì)對臭氧層有破壞作用以及產(chǎn)生溫室效就，使全世界的這一行業(yè)面臨嚴重的挑戰。CFC與HCFC的替代已成為當前國際性的熱門(mén)話(huà)題。

　　1最近兩次國際會(huì )議簡(jiǎn)介

　　國際制冷學(xué)會(huì )于1999年9月19～24日在澳大利亞悉尼召開(kāi)的"第20屆國際制冷大會(huì )"和聯(lián)合國環(huán)境規劃署、美國環(huán)保局于1999年9月25～27日在美國華盛頓召開(kāi)"地球技術(shù)訟壇"，分別著(zhù)重討論了全球性環(huán)保問(wèn)題對制冷空調行業(yè)的制冷劑替代物對策等問(wèn)題，現簡(jiǎn)介如下。

　　國際制冷學(xué)會(huì )從1908年創(chuàng )建以來(lái)舉行的19次國際制冷大會(huì )，每次都是對國際制冷空調界具有重大影響盛會(huì )。1999年舉行的第20屆國際制冷大會(huì )，又恰逢即將來(lái)臨的21世紀，因此大會(huì )的主題確定為"進(jìn)入第3個(gè)千禧年的制冷界"，近千名來(lái)自世界各國的學(xué)者、專(zhuān)家和企業(yè)代表與會(huì )，共商21世紀制冷空調行業(yè)的發(fā)展趨勢和面臨的挑戰與機遇。我國由中國制冷學(xué)會(huì )組團共有26位代表參會(huì )，發(fā)表了多篇論文。

　　此次大會(huì )的內容廣泛、全面，其中涉及制冷劑替代方面的，有大會(huì )報告2篇，題目分別為《制冷與環(huán)境--未來(lái)的問(wèn)題與對策》和《作為制冷劑的HFCs應用》；有專(zhuān)題報告6篇，分別為《制冷空調的制冷劑替代》、《碳氫化合物制冷劑的綜述》、《下個(gè)世紀的熱泵系統》、《新制冷劑的材料相容性和油溶性》、《新制冷劑傳熱物性》和《新制冷劑強化管內傳熱》；還舉辦了2次討論班，主題分別為制冷劑熱力學(xué)物性和碳氫化合物安全性；交流學(xué)術(shù)論文有46篇，涉及CFC與HCFC的替代（包括替代、改型、汽車(chē)空調和混合物）、制冷劑/油（包括熱物性、粘度、溶解性）、CO2超臨界循環(huán)（包括系統、性能、應用和設備）碳氫化合物（應用、成本、性能）。其中，筆者在會(huì )上作了題為《THR03--一種新的HCFC-22替代物》的學(xué)術(shù)報告，獲得分組會(huì )議主席和與會(huì )代表的好評，認為是"一篇很有意義的論文"。

　　在美國舉行的"地球技術(shù)論壇"，前身是國際保護臭氧層技術(shù)會(huì )議，每年一次。從1998年以來(lái)改用現名，為的是全面探討全球性環(huán)保問(wèn)題，包括全球氣候變化和保護臭氧層等。這次會(huì )議的重點(diǎn)，更側重于全球氣候變化。與會(huì )的500多位代表來(lái)自世界各國，有世界環(huán)保組織和政府官員、學(xué)者、專(zhuān)家和企業(yè)代表。會(huì )上有4篇大會(huì )報告，美國白宮環(huán)境顧問(wèn)委員會(huì )招待主任、美國環(huán)保局官員和荷蘭政府官員分別就"《京都協(xié)議》的對策"和"《蒙特利爾議定書(shū)》與《京都協(xié)議》的聯(lián)系"作了報告。會(huì )上有關(guān)制冷劑替代物方面的論文有25篇。其中涉及創(chuàng )新技術(shù)的3篇（包括筆者的《一種替代R502的新制冷劑--THR04》論文）；涉及HFC制冷劑的6篇（包括方案、美國家電行業(yè)應用研究、汽車(chē)空調等）；涉及天然工質(zhì)的4篇（包括NH3的應用、聯(lián)合國環(huán)境規劃署的碳氫化合物項目、CO2汽車(chē)空調）；涉及未來(lái)技術(shù)的6篇（包括21世紀的空調制冷研究、美國供暖制冷空調工程師學(xué)會(huì )（ASHRAE）研究項目、汽車(chē)空調系統未來(lái)技術(shù)等）。

　　221世紀綠色環(huán)保制冷劑的趨勢

　　從這兩次國際會(huì )議和最近的相關(guān)論文看，為了適應環(huán)保的需要，特別是為了適應環(huán)保臭氧層的需要，近10年來(lái)，制冷空調行業(yè)已作了積極響應，采取了許多措施和行動(dòng)。從目前情況分，替代工質(zhì)有許多種，大致歸納如圖1所示。潛在的替代物有合成的和天然的兩種。合成的替代物有HFC，天然的有，NH3，CO2，水，碳氫化合物等。

　　表1世紀綠色環(huán)保制冷劑的趨勢。

　　制冷用途

　　原制冷劑

　　制冷劑替代物

　　家用和樓宇空調系統

　　HCFC-22

　　HFC混合制冷劑

　　大型離心式冷水機組

　　CFC-11

　　HCFC-123

　　CFC-12，R500

　　HFC-134a

　　HCFC-22

　　HFC混合制冷劑

　　低溫冷凍冷藏機組和冷庫

　　CFC-12

　　HFC-134a

　　R502，HCFC-22

　　HCFC-22，HFC或HCFC混合制冷劑

　　NH3

　　NH3

　　冰箱冷柜、汽車(chē)空調

　　CFC-12

　　HFC-134a

　　HC及其混合物制冷劑

　　HCFC混合制冷劑

　　由表1可見(jiàn)，CFC-12替代制冷劑的純合成工質(zhì)主要為HFC-134a，現已被認可和接受使用。但在蒸發(fā)溫度低于-23。CFC時(shí)，由于將產(chǎn)生高的壓縮比，冷量受到限制，其使用將受影響。此外，油、制冷空調系統的能效、工作可靠性等還待進(jìn)一步解決。

　　CFC-12替代制冷劑中的含HFC的混合物，如R401a和THR01（清華一號）等，一般可直接充注，便于當前使用和今后的轉軌。但從長(cháng)遠觀(guān)點(diǎn)看，它們只是中近期過(guò)渡性替代物，2040年后被禁用。

　　至于HCFC-22的替代制冷劑，尚沒(méi)有純的合成工質(zhì)，均為HFC混合物，如R407c，R410a或THR03（清華三號）等。

　　R502的替代物，也均為混合物，有的為HCFC混合物，如R408a和THR04（清華四號），有的為HFC混合物，如R404a和R507a等。

　　CFC-11的替代物，主要為HCFC-123，也是一種過(guò)渡性工質(zhì)。

　　3國際共同關(guān)注的幾個(gè)關(guān)于替代物的問(wèn)題

　　3．1如何正確協(xié)調《蒙特利爾議定書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《蒙》）與《京都協(xié)議》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《京》）的要求。

　　《蒙》與《京》兩個(gè)協(xié)議是有聯(lián)系的，均是為了保護環(huán)境的需要，但又有不同要求?！睹伞芬笙奁谥鸩教蕴瑿FC和HCFC等物質(zhì)，是強制的；而《京》要求控制溫室氣體的排放，并不對溫室氣體的產(chǎn)生、使用采取強制性手段。

　　制冷空調行業(yè)為了適應CFC和HCFC類(lèi)制冷劑的淘汰，紛紛轉軌使用HFC物質(zhì)。但現在《京》又將HFC物質(zhì)列入了溫室氣體清單中，要對它們的排放加以控制。顯然，后者的要求，對于制冷空調行業(yè)的近些年來(lái)為采限HFC所作的各種努力，確實(shí)產(chǎn)生了一些負面的影響，以致造成無(wú)所適從的感覺(jué)。

　　為了正確協(xié)調《蒙》與《京》的要求，為了全面正確衡量制冷劑對全球氣候變化的影響，制冷空調行業(yè)界認為，除了制冷劑的GWP值外，空調制冷系統會(huì )以另一種方式對全球變暖起作用。由于這些系統均需依靠電力或化石燃料的消耗來(lái)維持運行，而煤、石油和天然氣燃料生產(chǎn)電力時(shí)都產(chǎn)生CO2，進(jìn)而也會(huì )影響全球變暖。因此提出了變暖影響總當量TEWI指標，它考慮了這兩種主要方式，也就是制冷劑排放的直接效應和能源利用引起的間接效應。直接效應取決于制冷劑的GWP值、氣體釋放量和考慮時(shí)間框架長(cháng)度，間接效應取決于這種空調制冷系統的效率以及能源來(lái)自何處。

　　表2給出了不同制冷空調系統的TEWI值，這是基于500年時(shí)間框架，如果使用較長(cháng)的時(shí)間框架，直接效應就較小。

　　從表2看出，對于整體式空調器、離心式冷水機組、熱泵等制冷空調系統，間接效應對TEWI的影響要比直接效應在得多。

　　表2主要制冷用途的變暖影響總當量（TEWI）[16]

　　制冷用途

　　TEWI（以1000kgCO2為基準）

　　HCFC，HFC為替代品TEWI的組成

　　CFC基準

　　HCFC/HFC替代品

　　直接效應/%

　　間接效應/%

　　零售業(yè)制冷

　　37

　　63

　　汽車(chē)空調

　　49

　　7

　　32

　　68

　　8.8kW(2.5rt)整體式空調器

　　83

　　93

　　2

　　98

　　冰箱/冰柜

　　25

　　20

　　1

　　99

　　8.8kW(2.5rt)熱泵

　　368

　　474

　　0．5

　　99．5

　　1000kW(300rt)離心式冷水機組

　　0．5

　　99．5

　　對于制冷空調系統，間接效應對TEWI的影響要比直接效應大得多。

　　對于空調制冷行業(yè)來(lái)說(shuō)，為防止氣候變暖所需作出的努力主要是：

　?、偬峁└咝Ч澞茉O備，減少CO2排放量。

　?、诒M可能減少制冷設備使用和銷(xiāo)毀時(shí)制冷劑的排放量或泄漏量，并采取有效的回收再生設備，加強制冷劑的回收利用。這些努力也就意味著(zhù)考慮保護臭氧層的同時(shí)，要注意到防止氣候變暖的措施。在選擇制冷劑時(shí)，不僅要考慮它們的ODP值為零，而且還要求GWP值低，熱工性能好，具有節能效果和充注量少。在21世紀內要求促進(jìn)并推廣使用這類(lèi)制冷劑并使相應的空調制冷設備實(shí)現商業(yè)化。

　　近來(lái)，對于離心式冷水機組中的CFC-11替代物HCFC-123，由于其GWP值很低（90），而且這類(lèi)機組的泄漏率也很低（約1%），也就是說(shuō)直接效應也非常低，如表2所示，僅為0.5%，甚至可以低至0.2%，而且這類(lèi)機組的效率也很高，即使用HCFC-123對全球氣候變化的影響是很小的，盡管其ODP不為零，但也很低（0.012）。因此有的專(zhuān)家認為，雖然HCFC-123屬于HCFC類(lèi)物質(zhì)，但對其盲目淘汰并不合理。他們認為若用HFC-134a替代HCFC-123，GWP值將提高13.3倍，而ODP僅減少了0.012%。綜合《蒙》與《京》的要求，他們認為在淘汰HCFC物質(zhì)時(shí)，不應"一刀切"，與其淘汰HCFC-123，不如設法提高，此類(lèi)機組的效率。否則反而會(huì )對全球氣候變化產(chǎn)生更為不利的影響。由推知，在HFC物質(zhì)中，HFC-152也就是一種很為理想的替代物，因為其GWP僅為140。我國開(kāi)發(fā)采用的HFC-152a類(lèi)混合物也應是較為理想的替代物。

　　3．2如何正確總結歷史經(jīng)驗

　　在21世紀即將來(lái)臨之際，國內外制冷空調行業(yè)均在探索如何總結歷史經(jīng)驗，尋求正確、科學(xué)地解決由于環(huán)保要求提出的制冷劑替代問(wèn)題，力爭少走彎路。

　　從歷史上看，制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段。

　　第一階段，從1830年至1930年，主要采用NH3，HC，CO2，空氣等作為制冷劑，有的有毒，有的可燃，有的效率很低，主要出安全代表性的考慮。盡管使用了100年之久，當出現了CFC和HCFC制冷劑后，還是當機立斷，實(shí)現了重大的第一次轉軌。

　　第二階段，從1930年到1990年，主要用CFC和HCFC制冷劑。使用了60年后，發(fā)現這些制冷劑破壞臭氧層。出于環(huán)保的需要，不得不被迫實(shí)現第二次轉軌。

　　第三階段，從1990年至今，進(jìn)入以HFC制冷劑為主的時(shí)期。

　　目前，國外有些專(zhuān)家擔憂(yōu)，會(huì )不會(huì )過(guò)了若干年后，又發(fā)現HFC制冷劑有什么新問(wèn)題，特別是由于HFC制冷劑的GWP大都在1000以上，又重蹈第二階段經(jīng)歷了60年才發(fā)現釋放了大量破壞臭氧層氣體的錯誤。

　　這個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，是對HFC與天然工質(zhì)，特別是碳氫化合物，這兩類(lèi)制冷劑的認識。

　　主張采用碳氫化合物作制冷劑的，其主要觀(guān)點(diǎn)是：①HFC物質(zhì)的GWP太高，已被列入京都協(xié)議溫室氣體清單；②HFC物質(zhì)還可能有不可預測的后果，發(fā)現它們的問(wèn)題，是否又得花上幾十年時(shí)間，會(huì )不會(huì )又遭遇另一次淘汰；③盡管碳氫化合物可燃，但是隨技術(shù)發(fā)展和安全性度量的改進(jìn)，已經(jīng)并會(huì )進(jìn)一步減少不安全傷害；④目前，歐洲已有約1500萬(wàn)臺家用冰箱，僅德國每天生產(chǎn)幾千臺，在130L冰箱中只用20gR600a，而且其中有12gR600a能溶于油中，也就是說(shuō)泄漏R600a數量是很少的，認為注意到這一點(diǎn)是很重要的；⑤在承認HFC制冷劑在啟動(dòng)淘汰CFC計劃中的作用的同時(shí)，認為碳氫化合物將是長(cháng)期方案，盡管開(kāi)發(fā)新設備需要較長(cháng)的時(shí)間，相信21世紀將是天然工質(zhì)的世紀。

　　主張HFC制冷劑的，其主要觀(guān)點(diǎn)是：①根據計算和預測，HFC排放占整個(gè)溫室氣體排放的比例也很小，1997年約為1%，2030年預計也僅為2.4；②即便高GWP氣體，也只有當制冷劑排放時(shí)，才構成影響，因此只需采取措施，減少它們的泄漏排放，而不是淘汰或禁用；③不應反GWP作為衡量影響全球氣候變化的唯一指標，應以變暖影響總當量TEWI為指標，全面綜合考慮。用TEWI這種指標分析，除了汽車(chē)空調和商業(yè)制冷外，間接效應占了主要分額，因此提高能效是關(guān)鍵；④對于制冷空調，壽命一般均為15～20年。若考慮到整個(gè)壽命期的能量消耗引起的間接效應，對溫室效應的影響將更為觀(guān)。此，美國最近提出了壽命期氣候性能LCCP（LifeCycleClimatePerformance）指標，全面考慮了壽命期內人產(chǎn)品溫室氣體直接排放引起的影響和產(chǎn)品耗能伴隨而產(chǎn)生的間接效應，包括制冷劑和制冷空調設備生產(chǎn)過(guò)程的能耗。若用LCCP衡量和分析，直接效應均很小，而且可通過(guò)提高能效為補償。例如對于家用空調，直接效應僅占5%左右，而且間接效應隨著(zhù)季節能效比（SEER）的提高而有較大的降低。對于離心式和螺桿式冷水機組，直接效應僅為3%以?xún)?，而直燃、雙效溴化鋰--水吸收式冷水機組的LCCP平均比前兩種要高65%左右，也就是說(shuō)如用這種吸收式冷水機組來(lái)替代HCFC-123機組，將引起更嚴重的環(huán)境影響。即使對于直接效應影響較大的汽車(chē)空調來(lái)說(shuō)，若以L(fǎng)CCP衡量，使用HFC-134a，HC和CO2制冷劑的機組，它們的LCCP值相差并不多，在134a時(shí)的LCCP值甚至比CO2還低；⑤認為不能由于為了解決全球環(huán)境問(wèn)題而無(wú)視對現場(chǎng)和當地環(huán)境的傷害；⑥為了解決天然工質(zhì)的可燃性和毒性等問(wèn)題，勢必提高成本和費用。據測算，典型的美國中央空機組（約10KW冷量，充注量為3kg），改用HC時(shí)，為達到安全標準，成本將提高30%左右；⑦使用HC，同樣存在著(zhù)不可預測后果的可能性，例如HC光霧反應VOC值比HFC大幾百倍，有可能引發(fā)新的環(huán)境問(wèn)題?？傊?，認為HFC制冷劑是一種很好的替代物。若拒絕使用HFC，工業(yè)界面臨重大壓力，預計近20年內將因沒(méi)有合適的制冷劑而面臨嚴重的威脅。

　　目前，國際制冷空調行業(yè)的傾向是，在小型家用冰箱類(lèi)制冷設備中，可使用HC，而對大型制冷空調設備，在沒(méi)有證據表明其安全性可靠時(shí)，拒絕使用HC作制冷劑。

　　3．3如何正確對待替代物的多樣性

　　從近10年替代物的發(fā)展看，無(wú)論從理論上或從實(shí)踐上，很難找到一種完全理想的替代物（ODP=0，低GWP值（100以下），高效，安全，與價(jià)格不貴的高潤滑性的油互溶等。為了替代一種原先使用的CFC或HCFC制冷劑（無(wú)論CFC-12，CFC-11，R502或HCFC-22），客觀(guān)上往往存在多種解。在許多替代物中，只有"更好"，很難說(shuō)"最好"。究竟如何選擇替代物，必須"因地制宜"。

　　例如HCFC-22的主要替代物，就有HFC-134a，R407c，R410a，R290等等。就以R407c和R410a兩種替代物來(lái)看，也很難絕對地說(shuō)哪一種"最好"，因為它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。R410a的優(yōu)點(diǎn)是亞共沸，傳熱性能好，壓損小，但其缺點(diǎn)是壓力太高，比原HCFC-22提高了1.5倍，容積制冷量又太大，約為HCFC-22的1.4～1.5倍，因此無(wú)法直接充灌，必須重新設計壓縮機和主要部件，提高成本。反之，R407c的優(yōu)點(diǎn)是可直接充灌（除換酯類(lèi)油外），能效接近于HCFC-22，但其缺點(diǎn)是非共沸，成分的變化對性能和維修會(huì )產(chǎn)生影響。

　　目前，國際上不同國家和地區，對不同類(lèi)型的設備，往往采用不同的替代物，例如日本，以及美國，對于家用空調器，傾向于R410a，對于大中型制冷空調傾向于R407c；而歐共體國家則均傾向于R407c。國外這種態(tài)熱，勢必會(huì )對我國制冷空調行業(yè)產(chǎn)生影響，特別是由于我國空調行業(yè)大都是90年代剛引進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)線(xiàn)，情況與國外大不相同，而且實(shí)際上國外對這兩種替代物，還都認為不夠理想，倘若盲目跟進(jìn)，勢必造成不良后果。

　　421世紀綠色環(huán)保制冷劑的展望

　　4．1HFC類(lèi)制冷劑的實(shí)用化

　　目前，HFC類(lèi)制冷劑還有許多問(wèn)題尚待進(jìn)一步解決，如所有問(wèn)題已解決的話(huà)，也就不會(huì )在發(fā)達國家中出現CFC-12和R502的黑市了。

　　適用于HFC制冷劑的酯類(lèi)油（POE），價(jià)格昂貴，潤滑性較差，特別是吸水性和水解性強，凡POE油含水量大于500～1000×10-6的，多半要失敗。由于POE油是一種比制冷劑更好的溶劑，因此必須小心選擇所使用的材料、加工過(guò)程用的切削油和清洗液等流體，否則由于制冷劑/油的化學(xué)反應，會(huì )形成蠟狀物質(zhì)，造成膨脹裝置的堵塞。今后的展望是進(jìn)一步開(kāi)發(fā)高穩定性的POE油；PVE油由于有優(yōu)良的潤滑性和弱水的水解性，也有待開(kāi)發(fā)。

　　改進(jìn)設備設計，提高能效是必然趨勢。能效的提高，可減輕或抵消由于HFC排放引起的溫室效應。例如冰箱，美國從1972年到1993年，能耗已降低了60%，如2001年達到美國政府制定的能耗標準，則將進(jìn)一步降低30%。按照這個(gè)標準，570L冰箱的能耗，相當于60W燈泡的耗電。單元式空調，從1975年到1995年，季節能效比SEER已由7.0提高到10.8，即節能35%，期望到2006年，能耗還將進(jìn)一步下降20%。離心式冷水機組，從1978年到1998年，能耗由0.23Kw/kW(0.8kW/rt)降到0.17Kw/kW(0.6kW/rt)(平均數)，好的設備由0.20Kw/kW(0.7kW/rt)降到0.14Kw/kW(0.48kW/rt)。通過(guò)采用多級和直接驅動(dòng)等措施和優(yōu)化設計，期望2005年可以從0.14Kw/kW(0.48kW/rt)進(jìn)一步降到0.13Kw/kW(0.45kW/rt)。

　　4．2天然制冷劑的推廣與實(shí)用化

　　NH3是一種傳統工質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是ODP=0，GWP=0，價(jià)格低廉、能效高、傳熱性能好，且易檢漏、含水量余地大、管徑小，但其毒性需認真對待，而100多年使用的歷史表明，NH3的安全記錄是好的，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、引入板式換熱器等等。然而，其油溶性、與某些材料不相容性、高的排氣溫度等問(wèn)題也需合理解決?？磥?lái)，NH3會(huì )有更大的空調市場(chǎng)份額。

　　另一種傳統天然工質(zhì)是CO2，現已引起注意，其優(yōu)點(diǎn)是ODP=0，GWP值為1。主要問(wèn)題是其臨界溫度低（31℃），因此能效低，而且它是一種高壓制冷劑，系統的壓力較現有的制冷劑高很多。CO2制冷劑可能應用的領(lǐng)域有以下三個(gè)方面。第一是CO2超臨界循環(huán)的汽車(chē)空調。由于其壓比柢，使壓縮機效率高，高效換熱器（如沖壓微槽管）的采用也對提高其能效作出貢獻。由于高壓側CO2大的溫度變化，使進(jìn)口空氣溫度與CO2的排氣溫度可以非常接近（僅相差幾℃），這樣，可以減少高壓側不可逆傳熱引起的損失。為了減輕重量和縮小尺寸，換熱器頭部的優(yōu)化設計開(kāi)發(fā)也已在進(jìn)行。此外CO2系統在熱泵方面的特殊優(yōu)越性，可以解決現代汽車(chē)冬天不能向車(chē)廂提供足夠熱量的缺陷。目前德國已有商用的CO2空調系統的公共汽車(chē)投入公交運輸，空調器尺寸與HFC-134a相當。第二是CO2熱泵熱水加熱器，由于CO2在高壓側具有較大變化（約80～100℃）的放熱過(guò)程，適用于加熱水。1998年和1999年報道，試驗結果比采用電能或天然氣燃燒加熱，可節能75%，水溫可從8℃升高到60℃。第三是在復疊式制冷系統中，CO2用作低壓級制冷劑，高壓級則用NH3或HFC-134a作制冷劑。目前歐洲已有20臺安裝于超市中，運行情況表明技術(shù)上是可行的。這種系統還適用于低溫冷凍干燥。CO2的再次引入，在現代化技術(shù)條件下，似乎被認為是制冷空調行業(yè)發(fā)展中許多有意義的領(lǐng)域之一。

　　4．3新一代替代工質(zhì)的開(kāi)發(fā)與實(shí)用化

　　新的高效、綠色環(huán)保制冷劑，從熱力學(xué)角度說(shuō)，必須具有高的臨界溫度和低的液相摩爾熱容。例如為了替代HCFC-22，新的替代物其臨界溫度必須高于100℃。目前已經(jīng)有人關(guān)注R161和R1311，它們的臨界溫度分別為102.2℃和120℃。它們均溶于礦物質(zhì)油，ODP為0，GWP值很低，前者為10，后者小于1。但它們均有一定的急性毒性，R161還有一定的可燃性，R1311的穩定性也不夠理想。對于這兩種化合物，還需要進(jìn)行長(cháng)期的理化試驗和研究開(kāi)發(fā)工作。

　　HFC-245ca被認為是CFC-11和HCFC-123的一種具有前景的替代物，它具有與CFC-11相近的飽和壓力，呈現出好的穩定性及低的毒性，并且對漆包線(xiàn)的侵蝕比HCFC-123有所減輕，但有一定的可燃性。目前尚需進(jìn)行深入研究，確認機組效率和著(zhù)火的風(fēng)險性。HFC-245ca/338mccp（八氟丁烷）混合物也正在研究中。

　　HFC-263fa目前正被考慮用作高溫熱泵中HCFC-124的替代物，其運行壓力比HCFC-124更接近于CFC-114，美國海軍正考慮將其作為一種很有潛力的長(cháng)期替代物用于A(yíng)冷水機組組中。近年來(lái)正在對其效率、設備改造要求、穩定性、材料相容性及毒性等問(wèn)題進(jìn)行研究?；旌衔颒FC-236fa/134a/R600a也正在研究中。日本提出了用HFE-245（五氟甲基醚）作為HCFC-124的替代物，已進(jìn)行了8年研究，尚在進(jìn)一步研究。

　　總之，為了適應環(huán)保的要求，21世紀制冷空調行業(yè)的發(fā)展方向：綠色環(huán)保，高效節能，減少排放，加強回收，注重培訓，研究開(kāi)發(fā)。

　　5結束語(yǔ)

　　5．1CFC與HCFC替代工作，是大勢所趨，時(shí)間緊迫。從我國情況看，當前應首先抓好CFC-12，CFC-11，R502等含CFC物質(zhì)的轉軌工作，而HCFC類(lèi)物質(zhì)替代物是近來(lái)發(fā)達國家的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，發(fā)展迅速，我們應積極跟蹤，及是掌握動(dòng)向，進(jìn)行必要的研究工作以期開(kāi)發(fā)出適合我國國情的替代物。

　　5．2替代物發(fā)展呈現"百花齊放"格局。一方面是由于一些大公司市場(chǎng)競爭的產(chǎn)物，另一方面也反映了替代物自身各自存在優(yōu)缺點(diǎn)的狀況，而且看來(lái)在相當長(cháng)一段時(shí)間內仍將出現共存局面。因此，因內在實(shí)現轉軌過(guò)程中，出現幾種方案也在所難免，不宜匆忙采取硬性的"統一"政策。

　　5．3正確認識混合制冷劑的作用，給予足夠重視和"地位"。事實(shí)上，不但HCFC-22和R502的替代物主要都是混合物，即使CFC-12的替代物中，混合物也占了相當份額。究其原因，混合物可以充分發(fā)揮"優(yōu)勢互補，取長(cháng)補短"的作用，例如在發(fā)揮環(huán)保性能、熱工性能和使用性能好的易燃工質(zhì)（包括HC，HFC-32和HFC-152a）優(yōu)勢的同時(shí)，采用可抑制其易燃性的其他工質(zhì)構成混合物，從整體上更易較好壞滿(mǎn)足和折衷諸多方面的要求，特別是有些混合物，可以更好地具有低GWP、高效、安全、直接充灌、降低轉軌成本等優(yōu)點(diǎn)。

　　5．4一個(gè)企業(yè)以至整個(gè)行業(yè)在實(shí)現替代物的轉軌工作中，必須面臨一種選擇。應該根據自身特點(diǎn)和條件，符合實(shí)際需要，全面權衡安全、環(huán)境、能效、投入等諸多方面，從技術(shù)與經(jīng)濟上作出折衷考慮，以達到優(yōu)化平衡，走有利于發(fā)展我國民族工業(yè)的路子。具體地說(shuō)，在能采用過(guò)渡方案時(shí)，宜盡量采用，而不必盲目追求"一步到位"，這樣一方面可以在投入盡量少的條件下，達到保護環(huán)境的需要，另一方面還可以爭取主動(dòng)，避免盲目跟蹤，留有足夠的時(shí)間和余地，靜觀(guān)國際上替代物的發(fā)展趨向，以便作出合適的決策。

　　5．5從空調制冷行業(yè)來(lái)看，要求在2040年實(shí)現HCFC-22的替代，注意開(kāi)發(fā)HFC制冷劑的利用技術(shù)，同時(shí)考慮保護臭氧層和氣候變暖的問(wèn)題，應該加強低GWP值，高效節能的新制冷劑和跟蹤、開(kāi)發(fā)和利用，包括HCFC-123制冷劑替代物的評價(jià)和探索，提高能效和減少泄漏技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究。

　　5．6積極跟蹤，注意天然工質(zhì)的研究開(kāi)發(fā)。

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