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新型制冷剂:犹抱琵琶半遮面

来源:空调末端及配套  作者:刘静  时间:2012-09-04  总点击:7155次

  随着臭氧层遭到破坏的程度越来越深,禁氟的呼声也越来越强烈,然而,R22作为“元老级”剂,在暖通行业的地位是不容易撼动的。新型制冷剂呼之欲出却又犹抱琵琶半遮面,如何能加快新型制冷剂研制的过程,缩短禁氟的时间,值得暖通行业的深入思考。

  臭氧层遭破坏 人类罪责难逃

  近年来,随着世界能源消费剧增,人类在高速发展经济的同时,对生态环境也造成了很大的破坏,其中臭氧层变薄甚至出现空洞就是人类破坏生态环境的一大罪证。臭氧层被称为“人类的保护伞”,由于人类大量排放破坏臭氧层的物质,致使臭氧层中臭氧含量减少,照射到地面上的太阳紫外线增多,严重损害了地面上动植物的基本结构,并有可能危害到海洋生物的生存,甚至直接影响人体健康,使皮肤癌、白内障等疾病增多,对于人类来说臭氧层遭到破坏给人带来的危害是不言而喻的。

  然而臭氧层遭到破坏的很大一部分原因确实来源于人类自身。人类常用的空调冰箱使用的制冷剂排放出大量的氟里昂(氯氟烃)等气体进入大气,这些化学物质在低空极易分解,可以上升到高空的臭氧层,在那里受到阳光照射,分解出自由氯离子,参与一系列破坏臭氧层中臭氧的反应。反应的结果使臭氧变成了氧分子,从而使臭氧层遭到破坏。此外,工业废气、汽车和飞机尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物等,其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质,也都是破坏臭氧层的因素。但是这些因素中,空调使用的制冷剂挥发出的氯氟烃对臭氧层的破坏作用是更为显著的。

  为了保护臭氧层免受破坏,全世界共同采取“补天”行动。国际社会采取了一系列措施限制对臭氧层有破坏物质的排放,其中最著名的是《蒙特利尔议定书》。协定书及其修订版中对R22氟利昂制冷剂在不同国家和地区的淘汰期限做出了明确的规定,中国作为发展中国家,将在2016年开始禁用,2030年之前全面淘汰,空调行业最终停止使用的时间为2040年。

  目前,人类已经把1500万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃,只有一部分参与臭氧层破坏作用,大部分还在大气中游荡,因而,虽然现在很多国家或地区已停止生产和使用氯氟烃,臭氧层仍然会继续遭到破坏。因此,尽快寻求替代R22的制冷剂是暖通行业的当务之急,也是为保护臭氧层所能做到最重要的事。

  对二氧化碳的思考

  随着国际上禁氟的呼声越来越强烈,空调界也开始着手研制新型的制冷剂,目前在国内外市场上,以R123、R290、R410A为主的制冷剂逐渐活跃起来,另有天然型的二氧化碳、丙烷、丙烯等作为替代型制冷剂开始走上历史舞台。各种制冷剂的优势和劣势自有人评论,在这里我们以二氧化碳为例,阐述新型制冷剂的特点。

  二氧化碳,是大气中是存在的自然物质,但是二氧化碳作为制冷剂需要的压力比较高,需要四十兆帕的压力,相当于四十公斤。为此,烟台冰轮股份有限公司研制出了适合二氧化碳的50公斤的压缩机和适合二氧化碳的配套系统,并已经投入使用。

  借此机会我们有幸与烟台冰轮股份有限公司研发部的刘昌峰部长做了一个关于二氧化碳制冷剂的交流,刘部长告诉我们,二氧化碳作为制冷剂的优势是比较环保,在低温条件下相比R22性能较好。在新型制冷剂的研发过程中,环保是第一要素,氟利昂实际上在100年以前已经作为制冷剂,随着社会的发展,人们发现其对臭氧层是具有一定破坏作用的,而这种破坏性恰恰对人类自身有着很大的伤害,在这种情况下,使用自然物质作为制冷剂无疑是最好的选择。二氧化碳和氨就是这样的制冷剂,只不过氨具有强烈刺激性气味,在达到一定浓度时会对人员造成伤害,二氧化碳的使用相对而言比较安全,对人员无伤害,对食品无污染,所以使用二氧化碳还可以减少空气中的二氧化碳含量,缓解温室效应。

  当然对于企业来讲,环保效益和经济效益缺一不可,在使用二氧化碳作为R22的替代性制冷剂的时候,我们无疑要算一笔经济账。R22作为制冷剂的时间相对于二氧化碳而言要长久得多,而且应用范围比较广,这就决定了我们在使用R22的时候可以不必考虑系统和设备的成本(这些成本早已包含在企业的早期投资中),所以尽管R22的使用成本是二氧化碳的三十倍,还是占有一定的优势。二氧化碳的使用成本比较低,但是我们必须去研制与之配套的系统和压缩机,在这其中研究、生产新的设备都是一笔巨大的投资,如果研制二氧化碳配套的系统和压缩机的话,一次性投入就要比R22高20%至30%,。看似总体上R22和二氧化碳的使用成本相当,甚至R22在一定程度上成本还要低于二氧化碳,但是归根究底,二氧化碳的配套系统和设备一旦研制成功,运行五到十年就可以把之前多余的投资收回。综合起来看,二氧化碳在长期上具有经济和环境的双重效益。至于其在市场上运行的效果,刘部长表示烟台冰轮股份有限公司已经研发出三套与二氧化碳相配套的系统,已经投入市场,并且反馈的效果不错,最早投入市场的二氧化碳系统已经运行了两年多,质量过硬。

  然而虽然具有长期的效益,但是广泛推行二氧化碳做制冷剂却并不那么容易。

  由于R22的禁用时间还有将近二十年,国家对其没有明令禁止,作为发展时间长、价格低、优势比较明显的R22来说,二氧化碳的推行还是比较困难的。烟台冰轮股份有限公司做的三套系统,利润都比较低,但是刘部长表示冰轮相信二氧化碳的前景是非常广阔的,二氧化碳的投入价值一定会在不久的将来有所体现,所以甘心通过六年的时间去研发二氧化碳机器配套系统。

  我们国家现在使用的替代型制冷剂如R410c、R290、R123都属于氟利昂系列,是人工合成的化学制剂,这些制冷剂性能相对于R22还差得很远,甚至不能与之持平。但是二氧化碳就不同了,二氧化碳本来就存在于空气中,低温情况下比R22性能更高,所以可以说是能与R22媲美,对臭氧层也没有破坏,作为制冷剂消耗以后还能缓解温室效应。其唯一缺点就是需要较高的压力,但是这种技术已经实现。相信在不远的将来,二氧化碳能够替代R22成为新型制冷剂。

  禁氟 任重而道远

  然而新型制冷剂的出现并不代表R22就这样销声匿迹了。在国内市场,作为对臭氧层破坏极大的R22仍然占有相当优势的份额。据有关专家表示,经过多年的发展,R22的消失不是一蹴而就的,而是一个逐渐的过程。

  毫无疑问的是,R22也曾作为科技进步的一个标志活跃在空调市场上,现在它逐渐被淘汰,既是我们对环境的一种重视,也是科技创新的一个新阶段。不可否认的是,目前制冷剂的研究技术还主要在国外,我们对新型制冷剂的研制和推广程度都不是很高。我们不能等着R22全面禁止的最后通牒,如何打破新型制冷剂犹抱琵琶半遮面的状态,把禁氟的时间再提前一些,是值得整个暖通行业思考的问题。