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客观地评价制冷替代冷媒?
3 \7 G* a4 w ?6 v# ^' R江苏省建筑设计研究院 吴有筹??
$ y9 r+ A4 _0 _' B: h3 P 国际上为了保护人类赖以生存的大气环境的国际环保协定有两个,即《蒙特利尔议定》和《京都协议》、1987年9月通过的《蒙特利尔议定书》旨在保护地球平流层臭氧层;1997年12月通过的《京都协议》则旨在减缓气候变暖,管制温室气体的排放。? J4 `4 F" `7 H# o
由于制冷冷媒R11?和R12?会破坏臭氧层,为了保护臭氧层,根据《蒙特利尔议定书》,早已被列为淘汰冷媒,已为人们所共知。?1 p3 n$ u, E( f" q1 e
随着科学研究的深入与发展,《蒙特利尔协议》缔约方举行了多次会议,不断提出其修正案。1999年11月29日至12月3日,在北京圆满成功地举行了第十一次《蒙特利尔议定书》缔约方大会,大会通过了《蒙特利尔议定书》北京修正案和《北京宣言》,对能破坏臭氧层的HCFCs(R123)的生产与消费管制的时间表与最低限值,对发达国家与发展中国家均已作了重大修改,强调了认识上的统一,要保护的大气层只有一个。?
: D* z3 j) @ l1 t8 n1 f, e0 T n 温室气体以 为代表(其它温室气体则根据其造成全球气候变暖的温室效应的强弱,折算成 的当量排放量),对发达国家,《京都协议》规定了减排计划。中国是发展中国家,但就 排放总量而言却是仅次于美国,为世界第二。因为我国近80%是燃煤火力发电,用电越多,发电越多, 排放量越多,因而我国的电能并非环保能源、清洁能源。所以,节电就意味着减少温室气体排放,减缓气候变暖,保护大气层。?
. J, }( y6 M. e( u7 w' M5 e3 kR11的替代冷媒是HCFC-123(简称R123),是低压冷媒。它虽具有良好的特性:理论制冷循环效率仅次于R11,达7.44,在实际制冷机组中,其最好的产品累计部分负荷效率值(IPLV)为7.84kW/kW(0.45kW/RT),有利于提高制冷系统的能效,降低电力消耗,从而又可减少间接的 排放量,缓解全球气候变暖。且R123是一种不稳定的化学物质,在其抵达对流层顶部以前,几乎已完全分解,大多数游离氯原子和其他一些气体分子发生化学反应,并被雨水冲掉,因此R123在大气中存在的寿命低,只有14年,为HFC-134a(简称R134a)的1/10。但是,仅由于其OPD为0.02,按照《蒙特利尔议定书》及其后来的《修正案》(指北京修正案以前),被列为第二类国际管制化学品,且片面地认为产量就是排放量,没有考虑R123是低压冷媒,制冷机不论是工作时还是停机时均是负压运行(除压缩机出口约1m范围内有<0.1MPa正压),其年泄漏率只有0.4575‰接近为“零”的事实,发达国家从2004年开始削减产量,到2030年全部停产。这也导致片面禁止采用R123的做法。?
! R! i- A2 c7 b# ?2 I大量研究已经证明,损耗同温层臭氧的元凶是氯与溴的原子。因此可用氯溴浓度CBL(Chlorine-Bromine loading缩写)指标来判断某种化学物对臭氧层损耗作用的大小。Calm和Wueffles的研究表明,R123冷媒散发抵达对流层顶部的氯与溴总含量水平的影响最多只有占0.002%~0.007%,远远低于残存的CFC和其他卤素化合物的影响,他们认为R123的继续使用,对臭氧层的损耗影响是可以忽略不计的,采用R123对全球环境的影响是利远大于弊。因此,有R123?的淘汰期延长或取消的意向。?: L$ j7 g. H2 X$ N- o J1 H1 ^1 D# I
R12的替代冷媒是HFC-134a(下简称R134a),是中压冷媒,其优点是OPD为0。但是它却是温室气体,它能阻挡红外辐射能返回天空,对全球气候变暖直接影响较大,其GWP值为1300。因此,1997年12月11日联合国气候变化框架公约缔约国第三次会议通过的《京都协议》中,R134a明确规定是要控制与削减排放量的6种温室气体之一,其排放(散发)、使用、生产也将受到严格的国际管制。所以R134a也不是R12?的长期替代冷媒,也只能看作是一种过渡性冷媒。《蒙特利尔议定书》北京修正案明确规定了技术处理原则:即在可以得到对臭氧和气候友好的其他替代技术时,应避免使用HFCs(如R134a)技术;HFCs技术只适用于一些社会价值高、一时还找不到对气候保护更友好替代技术的场合;采用HFCs技术时,应加强系统的密闭性、减小泄漏量,减少充液量与使用量;应注意提高系统能效,改善整体的能源利用效率,以减少用能引起的 排放所造成的间接的全球变暖效应。另外,因为R134a是中压冷媒,为了更好地管制其在空调冷媒系统中的泄漏量,就需要对这种替代冷媒的空调设备与系统的密闭性、检漏技术提出比R123系统更严格的要求,必须减少使用寿命周期内的大修次数。又鉴于R134a理论制冷循环效率低于R123冷媒6.7%,且R134a冷媒与普通矿物润滑油不相容(合成冷冻润滑油及尼龙胶管等配件国内尚无商业化供应),要达到R123同样的能效,必须对其部件作出更多的改造,进行更多的结构优化。?
: e6 i4 L5 W3 j! x 综如上述,R123 OPD为0.02,但其大气寿命低,对臭氧层的损耗影响可忽略不计,而其制冷效率高;R134a OPD为0,但却是温室气体、且制冷效率较之R123为低、大气寿命长。有鉴于此,日本建设部2001年3年作了“修订OODP政策,明确R123和R134a为可用冷媒”;英国环境计划表明:“长远来看,HFCs不是一种能持续发展的技术…”;丹麦环境计划要求在空调、制冷、发泡、防火等行业根据具体应用从2002~2006年逐渐淘汰HFCs,并对含“F"气体加税(R134a加税美金7.30/Ib);挪威也对含“F"气体加税(R134a美金20.0/Ib)。作为发展中国家、中国有关部门(如环保、建设等)、中国的空调制冷行业应提高科学认识水平、紧跟国际发展新动向,不但要考虑臭氧层损耗影响,也要重视温室效应后果,及时调整本行业的替代策略与替代技术路线,客观的对待制冷替代冷媒。?. r. \# y ~8 H. r; t* M4 ?+ y
本文主要根据以下参考文献摘编:?9 s* P' [: B% f. f, O9 b
1、从全球气候变暖角度评替代冷媒HCFC-123与HFC-134a的使用前景,汪训昌,《暖通空调》,1998年第6期?+ O; j4 J/ s9 E
2、国家环境保护总局保护臭氧层领导小组主编“保护臭氧层行动”。? |
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