制冷剂替代任重道远 选择技术路线需思量

专题：2011年中国制冷学会年会中国创造之路

制冷快报 - 据制冷快报记者从2011年制冷学会年会浙江大学陈光明教授的《制冷剂的发展历程、热点问题与未来趋势》专题讲座上获知，当前受环保部委托，中国制冷空调工业协会和中国家用电器协会承担了中国制冷空调行业生产和维修领域HCFCs淘汰的相关基础信息调查以及HCFCs淘汰管理计划的编制工作，而HCFCs淘汰管路计划基本内容为：开展数据调研工作、开展替代技术筛选和交流、开展示范项目、启动相关标准研究，淘汰战略为执行国家总体履约时间表，2013年冻结、2015年削减10%并加强制冷剂的回收再利用。

所谓制冷剂就是制冷机种的工作介质，它在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷的目的，形象地说，它是制冷系统的血液，起着及其重要的作用。纵观制冷剂的发展历程，是其选择标准的演化过程，直接影响着制冷科学技术发展的方向、深度和规模，第一阶段，1830—1930年，当时对于制冷剂的定义就是能用则行，如二氧化碳、二氧化硫等；第二阶段，1931—1987年，此时对于制冷剂的关注焦点则是其安全与耐久性，如CFC、HCFC等；第三阶段，1987—21世纪初，到了这个阶段人们开始慢慢重视臭氧层的保护，如HFC、HC等；第四阶段，21世纪初至今，全球变暖效应越来越严重，全球开始关注于零ODP、低GWP、高效的制冷剂，制冷剂替代革命由此而爆发。

一、当前制冷剂替代革命任重而道远 臭氧层问题国际公约全程护航

替代潮当前，对于理想的制冷剂行业早有定义：第一、环境友好（整个生命周期）即ODP=0，GWP很小，无光雾作用；第二、在热力性方面，其COP高，制冷量大，低压适中，绝热指数小，压缩比小；第三、在于其迁移性质，黏度小，热导率高；第四、物化性能：稳定、无毒、不燃烧，材料相容性好，溶油性好；第五、原料易得，价格低廉。

全球气候变暖问题一直备受关注，自臭氧层遭到严重破坏以来，国际各界纷纷献策，近年来国际公约一直关注着制冷剂对于全球气候变化的影响，据制冷快报记者了解，欧盟政策规定在2010年底之前淘汰HFC-134a在所有大货车中的使用，2017年之前淘汰HFC-134a在所有新的轿车中使用，只能用GWP小于150的制冷剂替代；毛里求斯等国提议，建议建立一个逐渐淘汰HFCs时间表，从2012年起至2030年截止，其中北美也提议过但未得到通过；据报告介绍，HFCs（严格说应该是GWP问题）问题将在下一次的联合国臭氧层大会上提出，很可能ODP与GWP同时考虑，两个议定书合二为一。

目前对于制冷剂的替代动态近日在签约国第十九次会议上已做出相关调整方案：首先是A5国家，其消费量与生产量分别选择2009年与2010年额平均水平作基准线，在2013年，把消费量与生产量冻结在此基准线上，其具体实施进程为到2015年削减10%，到2020年削减35%，到2025年削减65.7%，直到2030年-2040年允许有年平均2.5%数量供维修用；其次是非A5国家，将依据以下削减步骤（1989年为基准加2.8%的CFCs量）：到2010年削减75%，到2015年削减90%，直到在2020-2030年期间允许有0.5%供维修用。

二、HCFCs淘汰大战 中国备受瞩目

HCFCs淘汰已成为《蒙特利尔议定书》未来的最大挑战，而中国市场备受瞩目，2010年4月《蒙特利尔议定书》多边基金执委会第60次会议批准了中国制冷行业的四个HCFCs替代转换示范项目：同方人工环境有限公司采用R32替代R22在小型商用空气源冷水/热泵中的应用；烟台冰轮集团有限公司冷冻冷藏用NH3/CO2复叠制冷系统替代R22；广东美的制冷设备有限公司房间空调器采用R290替代R22；广东美芝制冷设备有限公司房间空调器压缩机采用R290替代R22。而在德国GTZ的资助下，珠海格力电器股份有限公司开展了房间空调器采用R290替代R22示范项目。据了解，今年，多变基金已经部分批准我国的削减计划，并给予资金补偿。

对于制冷剂替代品的选择与研究，其可燃性一直是业界关注的焦点，据陈教授介绍，对可燃性的研究通常需要考虑以下三个关键因素：首先是该制冷剂可燃吗？若可燃，那么必然存在可燃极限；其次是一个点燃源有足够能量点燃的可能性是什么？；最后如果点燃发生，潜在的影响又会是什么？这些考虑因素对于判断制冷剂的安全替代性具有重要的作用，我国ISO5149的修订在经过14年的漫长努力之后，今年6月在蒙特利尔通过了修订案，当前正在对文字进行修改制定FDIS，并将与2012年春提交成员国投票。

其主要的修订内容包括：一、使用A2L制冷剂，室内不需要防爆措施，电子元件依据IEC标准；二、A2L制冷剂通常使用时，充注量放宽到燃烧等级2的1.5倍，R32的最大充注量相应提高到12Kg；三、多联机的A2L制冷剂最大充注量为195m3XLFL（R32=60Kg），多联机的室内单机容量不得超过室外机容量的25%。

当前中国关于制冷剂的使用具有的相关政策法规有：正在修订中的《大气污染防治法》，其保护臭氧层工作扩展为一章；2008年12月环保部发布《关于严格控制新建、改建、扩建含氫氯氟烃生产项目的通知》；2009年10月环保部发布《关于严格控制新建使用氫氯氟烃生产设施的通知》；2010年3月国务院颁布《消耗臭氧层物质管理条例》并于2010年6月1起开始施行；目前国家正在考虑一些新的措施，例如，配额管理。

在低碳经济时代，制冷剂的环保性能、可燃性、效率等因素要综合考虑，对可燃制冷剂的认识在战略上要藐视，但在战术上要重视；在技术要减少充注量，减少充油，微通道换热、合理匹配系统尽量不采用储液部件、采用小系统并联；另外要加强操作人员教育培训；要立法。

三、制冷剂替代技术路线困难重重 未来趋势不可预测但不可不预测

在选择制冷剂替代技术路线时需要考虑的因素错综复杂，据蒙特利尔缔约方19次会议第XIX/6号决定中呼吁缔约方“促进HCFCs替代选择对环境影响小的方案，特别是考虑对气候的影响，同时也应满足健康、安全要求和考虑经济性”。

迄今为止，在全球范围内都还没有找到全面满足零ODP、低GWP、高能效、安全、制造成本低等方面需求的理想替代制冷剂，不同的地区、不同专业的人士对未来替代物的选择有不同的意见和准则。而替代制冷剂的选择不应该单纯考虑GWP，而应该综合考虑寿命期内的气候特性，全面评价替代物对全球气候变化的影响（比如采用LCCP或TEWI评价体系）；其次从环境影响的角度，整个寿命周期内综合排放水平最低是我们再选择未来替代物时必须考虑和坚持的原则，这也是很最为合理的、对人类社会最为有益的选择；最后制冷剂替代物的安全性、技术的成熟度与可获得性、制造成本、市场接受度以及在安装维修领域的服务成本都是设备制造业必须考虑的因素。

目前，国际替代制冷剂的趋势迄今没有明朗，但替代时间表十分紧迫，我国首先是一个发展中国家，但同时又是负责任的大国，对于HCFCs的替代应该慎重，不仅要考虑ODP，还要考虑GWP（包括间接GWP）；不仅要考虑近期完成的应尽的国际义务，还要考虑适当长远的利益，尽量利用现有设备生产，尽量避免二次替代；对于可燃制冷剂要立法，要适当放宽要求，要尽量减少充注量，尽量减少泄漏；另外要紧跟国际步伐、加强具有自主知识产权的制冷剂的研究和推广使用，以及具有中国特色的制冷剂的研究和推广使用（例如，HFC-32、HFC-61、HFC-152a、HC290）。