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制冷剂R22与R134a的应用比较

日期:2011年8月24日 16:17

  目前全社会越来越重视环保问题,部分地区政府相关职能部门也发出了全面禁氟的政策法令,但禁氟不仅是错误的概念,也导致了广大用户和生产厂家的应用困惑。本文从氟利昂概念、国际公约、国家政策、应用特性入手对常用制冷剂R22和R134a做全面分析,以明确制冷剂R22的优势地位。

  一、氟利昂的概念

  目前,国内很多用户都要求生产厂家采用R134a等环保冷媒,拒绝使用氟里昂R22冷媒,理由是响应国家号召保护环境。其实R22和R134a都是氟利昂家族的成员,属于氢氯氟烃类。氟里昂是饱和烃类(碳氢化合物)的卤族衍生物的总称。从氟里昂的定义可以看出,现在人们所谓的环保冷媒R134a、R410A及R407C等其实都属于氟里昂家族。所以禁氟这一概念把该禁不该禁的内容混为一谈。

  氟里昂之所以能够破坏臭氧层是因为制冷剂中含有CL元素,而且随着CL原子数量的增加对臭氧层破坏能力也增加,随着H元素含量的增加对臭氧层破坏能力降低;造成温室效应主要是因为制冷剂在缓慢氧化分解过  程中,生成大量的温室气体,如CO2等。根据分子结构的不同,氟里昂制冷剂大致可以分为以下三大类:

  1.氯氟烃类:简称CFC,主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等,由于其对臭氧层的破坏作用最大,被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。此类物质目前已被我国逐步禁止使用。

  2.氢氯氟烃:简称HCFC,主要包括R22、R123、R141b、R142b等,臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几,因此,《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》将HCFC类物质视为CFC类物质的最重要的过渡性替代物质。

  3。氢氟烃类:简称HFC,主要包括R134a,R125,R32,R407C,R410A、R152等,臭氧层破坏系数为0,但是气候变暖潜能值较高。

  我国目前所使用的所有制冷剂(包括环保冷媒)全部都是氟里昂制品,理想的非氟里昂制冷剂到目前为止还没有研发出来。在新的制冷剂研发出来之前,我们所要解决的是空调机组选用那种制冷剂,对我们赖以生存的环境造成的破坏力相对小一些。

  二、国际公约和《国家方案》

  保护臭氧层的全球合作行动始于1985年保护臭氧层维也纳公约的协商与缔结。在联合国环境规划署的倡议下,1987年签署了关于消耗臭氧层物质的《蒙特利尔议定书》,该议定书于1989年1月1日生效,之后还实施了伦敦修正案(1990年)、哥本哈根修正案(1992年)、维也纳调正案(1995年)和北京修正案(1999年)。为防止气候变暖,联合国环境规划署在1988年设立了国际间有关气候变化政府协商组织,并于1997年12月在日本召开了第三届缔约国京都会议,形成了消减温室气体的决议案。下表为各议案的汇总表:

  国际公约对CFCs、 HCFCs、HFCs的规定

  国际规定 CFCs HCFCs HFCs

  蒙特利尔议定书 蒙特利尔议定书 京都议定书

  发达国家

  1996.1.1禁止生产和消费 2004年消减35%

极速快三   2010年消减65%

  2015年消减90%

  2020年禁止

极速快三   2030年前可作为补充用,可生产基准年的0.5%以下 2008-2012年平均减少排放5.2%

  发展中

  国家 2010.1.1禁止生产和消费 2016.1.1消费冻结在2015年水平

  2040。1。1禁止消费

  美国 1996.1.1禁止生产和消费 2010.1.1冻结R22和R142b

  生产、禁止生产R22新设备

  2015.1.1冻结R123和R124生产

  2020。1。1禁用R22和R141b、

  禁止生产R123和R124新设备

极速快三   2030.1.1禁用R123和R124

  欧共体 1996。1。1禁止生产和消费 2000。1。1年消减50%

  2004.1.1年消减75%

  2007.1.1年消减90%

  2015.1.1年消减100%

  从上表可知,发达国家从2004年就要开始消减R22的生产和消费量 ,我国的任务是在2016年将消费冻结在2015年水平上。所以在2015年以前不但可以继续消费HCFCs(包括R22、R123和R141b等),而且还可以扩大HCFCs的生产和消费,直到2040年才禁止消费包括R22在内的HCFCs。在这里应该搞清楚发达国家与发展中国家淘汰和限制R22、R123和R141b等HCFCs制冷剂的时间表是不同的。

  中国政府 1993年1月批准实施《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家 方案》(以下简称《国家方案》),通过实施《国家方案》,有效地控制了中国消耗臭氧层物质(以 下简称ODS)生产和消费的增长势头,建立了实施《关于消耗臭氧层物质 的蒙特利尔议定书》多边基金项目管理体制, 并实现了在气雾剂行业(尚无替代技术的产品除外)禁止使用氯氟化碳 物质(亦称全氯氟烃类物质,以下简称CFCs),为中国进一步的履约工作奠定了基础。根据中国ODS替代品的需求应逐步由国内生产满足的战略,对中国未来所需的主要替代品HCFC-22、HCFC-141b、HFC-134a、异丁烷和环戊烷 等的消费需求进行了估算,并据此制定了替代品生产计划,见下表。

  替代品生产计划(吨/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

极速快三   异丁烷 80 100 120

  环戊烷 1100 1400 1800

极速快三   丁烷 850 3300 4400

  戊烷 400 2700 9500

  二氯甲烷 650 4600 44000

  丙丁烷 60000 70000 80000

极速快三   根据《国家方案》不难看出,在今后相当长的一段时间内,HCFC-22(R22)在空调、制冷行业仍将扮演十分重要的角色,各种媒体所谓的禁氟是指禁止使用氯氟化碳CFCs物质,而非HCFCs、HFCs物质。

  三、R22与R134a的应用特性差别

  选择一种合适的制冷剂替代物是十分困难的,必须考虑许多因素和进行全面评价,既要符合消耗臭氧潜能值(ODP)、全球变暖潜能值(GWP)等方面的要求,同时还应考虑热工性能、毒性、可燃性、相容性、投资和运行成本等。下面将R22与R134a的应用特性分析如下:

极速快三   1、R134a的全球变暖潜能值(GWP)为0.25, R22为0.36 ,同属于温室气体。

  2、R134a的消耗臭氧潜能值(ODP)为0, R22为0.06, 这是R134a成为环保型制冷剂的理由。

  3、R134a的比容是R22的1.47倍,且蒸发潜热小,因此R134a机组的冷冻能力仅为R22机组的60% 。按单位制冷量价格计算,R22机组的价格约为R134a机组的60%左右。

  4、R134a的热传导率比R22下降10%,因此R134a机组的换热器的换热面积需要更大。

  5、R134a的吸水性很强,是R22的20倍,因此对机组系统中干燥器的要求更高,以避免发生冰堵现象。

  6、R134a比 R22对橡胶类物质的膨润作用较强,在实际运行中冷媒泄漏率较高。另外对铜的腐蚀性较强,使用过程中会发生“镀铜现象”,因此系统中必须增加添加剂。

极速快三   7、R134a系统需要专用的压缩机及专用的脂类润滑油,脂类润滑油由于具有高吸水性、高起泡性及高扩散性,在系统性能的稳定性上劣于R22系统所使用的矿物油。

  8、R134a等HFCs类冷媒及其专用脂类油的价格高于R22,设备的运行维护成本更高。

  被称为环保制冷剂的 HFCs类的其他制冷剂如R410A、 R440A、R407C,虽然在效率方面优于R134a,但同样存在工作压力太高、对管道部件最适化和耐压要求高、须改进换热器和机组设计、投资运行维护成本高等缺点,在大型制冷机组的应用方面现阶段还不适应我国的基本国情,这就是国际公约中对发展中国家放宽使用HCFCs年限的原因,也是发展中国家集体努力争取的结果。

  综上所述,在短期内理想的制冷剂是不存在的,在我国现阶段R22制冷剂与R134a类环保制冷剂相比,仍然具有高效、稳定、价廉的优点,在大型制冷机组的应用方面还将处于优势地位,在理想的制冷剂出世之前,R22制冷剂还可以被消费到2040年。

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