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制冷剂R22与R134a的应用比较 

时间:2011-05-01 10:17:11  来源:  作者:
摘要: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。
关键词:制冷剂R22 R134a 禁氟 环保冷媒
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%
2010年消减65%
2015年消减90%
2020年禁止
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
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
异丁烷
80
100
120
环戊烷
1100
1400
1800
丁烷
850
3300
4400
戊烷
400
2700
9500
二氯甲烷
650
4600
44000
丙丁烷
60000
70000
80000
 
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:
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。
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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