一、目前空调用冷媒使用情况:

HFC工质R22作为建筑空调用制冷

剂,长期占据着主导地位。但由于臭氧层破坏和全球变暖的重要影响,《蒙特利尔议定书》对R22的禁用期限做出了明确的规定,即以1985年的生产量为基准,2003年压缩为65%,2010年为35%,2015年为10%,2020年全面禁止。发展中国家可适当延期至2040年全面禁止R22产品的生产。随着全球环保意识的进一步提升,许多发达国家均加快了R22替代的步伐,美国、日本、加拿大规定2010年禁用R22,欧共体则均规定为2015年前。目前国际上一致看好的R22替代物是R407C、R410A。其中R410A为近共沸混合物,温度滑移微小,是R22的理想替代物。在美国和日本,R410A已成为房间空调和组合空调系统中R22的主要替代物。

日本:

在日本,房间空调器的制冷剂

从20世纪90年代末开始逐步向新冷媒过渡,这其中出现了R410A和R407C两种流派,使用R22的房间空调器在市场上的比例开始减少。尽管组合式空调的制冷剂也从20世纪90年代末起向R407C 转型,但东芝开利和三洋都采用了 R410A ,更为关键的是, 2003 年,行业的领头人 --- 大金宣布在所有产品中使用 R410A ,包括商用 VRF 一拖多系统 ( 业内称为 VRV 系统 ) 。大金甚至在国际市场上也推出了第二代VRV Ⅱ系统,引起日本主要空调厂家纷纷效仿,于是,日本的制冷剂替代方面 R410A 成为了主流。

美国: R22 仍占主导

与其它发达国家特别是日本和欧洲相比,美国在冷媒替代方面的态度相对消极,其国内制冷剂领域占主导的仍然是传统的R22 ,可能是由于国内市场的巨大,替代成本过高使美国不得不慎重考虑,而这也是美国的一贯传统。

目前,美国的单元空调设备中,只有约 10%左右使用了新的冷媒,但是主要厂家比如开利、约克、特灵和雷洛克斯等都已经开发出使用 R410A做冷媒的单元式机型,不过在销售上还是不见起色,而且其在家用空调市场中占主要地位的窗机中,几乎全部产品都使用 R22传统冷媒。

欧洲:

欧洲是另外一个对新冷媒替代持坚定支持态度的地区,欧盟对冷媒替代的要求是越来越严格,所以, 2004年,几乎所有的厂家都在小容量分体机上采用了 R410A ,大型机上则普遍使用 R407C 。

二、了解氟里昂制冷剂

首先了解氟里昂的定义,氟里昂是饱和烃类(碳氢化合物)的卤族衍生物的总称,是本世纪三十年代随着化学工业的发展而出现的一类制冷剂,它的出现解决了制冷空调界对制冷剂的寻求。从氟里昂的定义可以看出,现在人们所说的非氟里昂的R134a、R410a及R407c等其实都是氟里昂。

我们用于制冷行业的氟族制冷剂有R11(cfcl3)、R12(cf2cl2)、R22(chf2cl)、R32(ch2f2)、R113(c2f3cl3)、R114(c2f4cl2)、R115(c2f5cl)、R123(c2hf3cl2)、R125(chf2cf3)、R134a(ch2fcf3)、R143a(ch3cf3)、R141b(ccl2fch3)、R142b(h3c2f2cl)、R152(ch3chf2)、R404a(44%的R125和52%的R143a及4%的134a)、R407c(23%的R32和25%的R125及52%的R134a)、R410a(50%的R32和50%的R125)、R500(73.8%的R12和26.2%的R152)、R502(48.8%的R22和51.2%的R115)等。

氟里昂能够破坏臭氧层是因为制冷剂中有cl元素的存在,而且随着cl原子数量的增加,对臭氧层破坏能力增加,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。根据氟里昂制冷剂的分子结构,大致可以分为以下3类:

1.氯氟烃类:简称cfc,主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等,由于对臭氧层的破坏作用以及最大,被《蒙特利尔议定书》列为一类受控物质。此类物质目前已禁止使用,在制造聚氨酯海绵的过程中,R11已由R141b作为过渡性替代品。

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,目前hcfc类物质被视为cfc类物质的最重要的过渡性替代物质。在《蒙特利尔议定书》中R22被限定2020年淘汰,R123被限定2030年,发展中国家可以推迟10年。

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很高。在《蒙特利尔议定书》没有规定其使用期限,在《联合国气候变化框架公约》京都议定书中定性为温室气体。

我们目前所使用的所有制冷剂全部都是氟里昂制品,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。我们应当明令禁止的应当是第1类产品,而不是第2类、第3类制冷剂。

三、几种制冷剂的比较

目前,在空调制冷行业中,除了汽车空调行业外,其他领域的制冷设备

如:家用冰箱、空调、食品冷冻冷藏柜、运输冷藏设备、速冻机、中央空调等基本上还是以过渡性冷媒R22为主要的产品。

评价一种制冷剂的好坏,我认为应当综合考虑下列因素:

1. 臭氧层破坏潜能值(ozeme depletionpotential),简称odp值;

2. .全球变暖潜能值(global waRming potential),简称gwp值;

3. .理想循环状况下的制冷系数(coefficient ofpeRfoRmance),简称cop值

4. 安全性;

5. .经济性。

下面列举几种制冷剂的物理性质的对比。

制冷剂

R22

R123

R134a

R407c

R410a

分子量

86.48

152.91

102.03

86.2

72.56

大气压下沸点(℃)

-40.8

27.6

-26.1

-36.6

-52.7

临界温度(℃)

96.0

184

101.1

87.3

72.5

临界压力(kpa绝对压力)

4920

3605

4067

4819

4950

沸点汽化潜热(kj/kg)

234.1

167.9

215.0

249.37

256.7

液体比热(30℃,kj/kg℃)

1.403

1.101(25℃)

1.51

1.51

1.78

恒压汽体比热(30℃,kj/kg℃)

0.64

0.682(25℃)

0.88

0.96

0.85

理想工况制冷系数(cop)

6.98

7.44

6.94

6.94

6.43

臭氧消耗指数(odp)相对于R11

0.05

0.02

0

0

0

温室效应指数(gwp)相对于R11

0.34

0.02

0.29

0.36

0.42

生存寿命(年)

13.3

1.4

14

——

——

国际允许使用期限

2020

2030

应用

广泛应用于家庭、商业、工业空调、冷冻

离心式冷水机组

螺杆

式、离心式冷水机组

理论上同R22但许多实际技术尚未解决

家用空调、冰箱

从上表不难看出,虽然R134a、R407c及R410a对臭氧层破坏力为0,但其温室效应指数却是R123的十几倍,相比R22也没有任何优势。

目前空调制冷行业普遍R22,其主要原因是R22在空调温区内具有优越的物理特性和制冷性能,而且性能稳定,技术成熟,价格低廉。hfc类物质由于对臭氧层无破坏作用,被认为是将来替代hcfc的首选物质。用来替代R22的主要物质有R134a、R407c及R410a,但是这些hfc类物质由于物理特性的限制,均不是R22最理想的替代物。

1.R22与R123的比较:

(1)R22与R123同属氢氯氟烃,但R22的臭氧层破坏力是R123的2.5倍,温室效应指数是R123的17倍。

(2)R123是低压制冷剂,工作时蒸发器为负压,冷凝器为0.04mpa,停机时机内为-0.004mpa,因此,即便机组泄漏也只存在外界空气进入机组的可能。

(3)R22临界压力比R123高1300kpa,机组内部提高,泄漏几率提高。

2.R22与R134a的比较:

(1)R134a的比容是R22的1.47倍,且蒸发潜热小,因此就同排气体积的压缩机

而言,R134a机组的冷冻能力仅为R22机组的60%。

(2)R134a的热传导率比R22下降10%,因此换热器的换热面积增大。

(3)R134a的吸水性很强,是R22的20倍,因此对R134a机组系统中干燥器的要求较高,以避免系统的冰堵现象。

(4)R134a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。

(5)R134a对橡胶类物质的膨润作用较强,在实际使用过程中,冷媒泄漏率高。

(6)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。

(7)目前,hfc类冷媒及其专用脂类油的价格高于R22,设备的运行成本将上升。

3.R22与R407c的比较:

R407c在热工特性上与R22最为接近,除了在制冷性能、效率上略差以及上述hfc类物质所具有的技术问题之外,还由于这类物质属于非共沸混合物,其成分浓度随温度、压力的变化而变化,这对空调系统的生产、调试及维修都带来一定的困难,对系统热传导性能也会产生一定的影响。特别是当R407c泄漏时,系统制冷剂在一般情况下均需要全部置换,以保证各混合组分的比例,达到最佳制冷效果。

4. R22与R410a的比较:

性能:

2002年10月美国能源部空调与制冷技术研究所公布的制冷剂近临界点循环性能专项研究中,对于空调系统而言,比较了分别采用R410和R22两种之制冷剂的空调性能。室外温度在27.8℃时,R410空调系统的能效比(EER)较R22空调系统的略高一点,而在最高的环境温度54.4℃时,R410空调系统的能效比(EER)较R22空调系统的低15%。

安装维修:

与采用R22的空调相比,新冷媒R410A空调内的两器及系统配管虽然在外观上和使用R22的空调没有区别,但是它的制造工艺要求较高,系统内的含水量、杂质含量等都比使用R22的空调要低,且耐压性要高。

制冷系统方面:

(1)R410a制冷系统的高压为:3.0MP,低压为:1.2MP。(在同样的情况下为R22的1.5倍)

(2)R410A新冷媒分体在安装时,所用连接管必须是R410A专用管,排空时,必须用R410A冷媒排空,不得和R22空调所用的连接管及制冷剂相混淆,否则将影响空调的使用稳定性。

(3)由于R410A冷媒分体机所用的压缩机用POE油润滑,POE油和水能反应,生成水和酸,而生成的水又能促使POE油进一步反应,若此连锁反应长期下去,系统内的水分将越来越多,可能会使毛细管发生冰堵现象;同时系统内循环工质的酸性会越来越高(PH值越来越低),有可能导致系统内的零部件发生腐蚀,和产生镀铜现象。因此,在装机的时候,动作要迅速,在打开连接管的塞子后,一定要在五分钟内上紧螺母,排空时间要充分。在装机时,禁止将汗水滴入连接管内;严禁将其它不溶性杂质混入系统内。还有在安装R410A冷媒分体机时,最好在晴天进行,下雨天不得进行,湿度大时也不得进行。

(4)氯离子也能和R410A冷媒及POE油发生反应,生成酸腐蚀制冷系统的零部件。因此,安装时在系统内部不得混入氯离子。比如滴入汗水,及其它含有氯离子的杂质。

(5)在维修时,只要是割开制冷系统,不管是什么原因,都必须更换干燥过滤器。割开制冷系统后,必须马上用东西包住断开口,以免空气中的水分进入系统内。制冷系统暴露在空气中的时间不得超过五分钟。

(6)在更换干燥过滤器时,打开干燥过滤器的两端封闭塞后,必须在五分钟内焊入系统内以便能尽快隔绝空气,否则将会影响干燥过滤器的性能。

(7)在维修完毕后抽真空时,所使用的真空泵应为专用真空泵,此泵的润滑油应用脂类油,且此泵不得用来为使用R22的空调来抽真空,否则将引起冷媒的混合污染,从而影响空调的性能。抽真空的时间必须保证在25分钟以上。否则系统内的水分会偏高,会影响空调的使用稳定性。

(8)在维修时,若需要更换零部件时,必须使用R410A专用件,不得和R22的混用,否则会影响空调的稳定性。

(9)R410A冷媒应存放在30°C以下的环境中,若在高于30°C的环境中存放过,必须在30°C以下的环境中存放24小时以上才能使用,否则冷媒的组分会变化,影响空调的性能。

四、结束语

可以看出,R410A和R22一样,都属于氟利昂的一种,两者都具有一定的温室效应,而R22的在制冷系统方面的性能表现要优于R410A,而R410A新冷媒在设备和安装维护方面比R22严格的多,对厂家和商家在设备和人力方面都提出了更高的要求。作为R22的替代品,R410A并非是我们的最佳选择,它只是一个临时替代品,我们最终要选择既没有臭氧破坏作用,也没有温室效应的完全绿色的冷媒,因此对R410A寄予太大的热情是不合适的。

在新冷媒的替换上,面临着各种各样的障碍,社会上对采用新冷媒系统的维修服务工作还比较陌生,在设备和材料等方面还比较短缺,贸然大规模上新冷媒设备,必然造成大量的资金投入,而新冷媒R410A只是过渡时期的替代品,若干年后,完全环保的冷媒被采用后,R410A也将成为旧冷媒被替换掉,这样一来,目前的投入就完全打了水漂,这对厂家和商家都是难以承担的后果。

根据我国签署的国际条约,我国在2040年之前仍然可以继续使用R22,这是国家在付出了一定代价的基础上为我国空调厂家争取来的利益,我国空调厂家应该充分利用这个机会,一方面利用社会上比较普遍的R22冷媒配套服务设备和材料,继续为国家提供合格的制冷产品;另一方面,由厂家大力发展完全环保的冷媒产品,争取在2040年之前,将完全环保的冷媒产品推向市场,这样就完全没有必要采用R410A这样的过渡替代品,大大地节约了我国的社会资源和厂家商家的资金。

因此,在这里,希望大家在新冷媒替代方面,要做到掌握大方向,设置合理的节奏,做好技术和市场展望,为自己和国家节约人力、物力、财力。