低温室效应HCFCs替代物性能分析

　　1 研究背景

　　自1987年24个国家参与制订《蒙特利尔议定书》以来，发达国家在1996年已经全面淘汰了CFCs的生产与消费，HCFCs也随着时间的推移在加速淘汰，2007年9月，《蒙特利尔议定书》第19次缔约方会议通过了加速淘汰HCFCs的调整方案。方案规定发达国家2010年削减75%，2015年削减90%，2020年完成HCFCs淘汰，只保留0.5%的维修使用量;发展中国家2013年冻结在2009~2010年的平均水平，2015年削减基准线水平10%，2020年削减35%，2025年削减67.5%，2030~2040年只允许保留2.5%的维修使用量。目前发达国家和发展中国家在淘汰HCFCs的生产与消费方面正在从各种方案中筛选和探索符合各自情况的最佳途径。

　　目前摆在我们面前的问题是，在淘汰臭氧层物质(ODS)的全球对策下，尽管大气中消耗臭氧层物质增长速度已经逐渐减慢，甲基溴的含量也已经减少，人们却发现全球气候变暖正在逐年加剧，而目前常用的CFCs与HCFCs的替代制冷剂，基本上是GWP(全球变暖潜能值：Global WarmingPotential)很高的HFCs物质。按照2007年加速淘汰HCFCs的调整方案(表1)，到2040年由于ODS排放的减少可进一步减少160亿吨二氧化碳当量吨，但如果采用高GWP值的传统替代物去替代HCFCs，就会显著削弱《蒙特利尔议定书》的气候效益。实际上在2007年《蒙特利尔议定书》缔约方会议上，缔约方代表已察觉到此问题，故在其加速HCFCs淘汰的第XIX/6号决定中的第9~11条明确规定了选择替代物的优先考虑原则：要结合本国具体情况，首先要逐步淘汰那些ODP值较高的HCFCs，在选择替代品时应考虑最大可能减少对环境的影响，特别是对气候的影响，并同时能满足健康、安全和环境的要求，要选用GWP值最小的工质作替代品[1]。这充分说明了各国的缔约方代表所倡导的保护臭氧层和降低温室效应协调统一的新思想。

　　特别是在2009年底在被喻为“拯救人类的最后一次机会”的哥本哈根会议以后，新一代零消耗臭氧潜能值(ODP)、全球变暖潜能值(GWP)环保制冷剂的研究已成为全球挑战性的紧迫任务。传统的HCFCs，包括用于空调系统的HCFC22(R22)替代制冷剂如R410A，R407C和用于冷冻冷藏系统的R502替代制冷剂如R404A和R507A等，虽然它们的ODP值为零，但GWP值均很高。据近期国际权威机构公布的信息，与制冷剂直接相关的氢氟氯烃HCFCs(如R22)以及传统的HCFCs替代制冷剂等类物质对气候变暖的贡献率约为24%，为减轻温室效应影响，需要开发新一代的HCFCs替代工质。而根据联合国环境规划署(UNEP)2010年5月最新发布的技术和经济评估小组报告显示，新一代的HCFCs替代工质基本都具有低GWP的特点，比如用于制冰机和展示柜的R290、用于冷库的自然工质NH3和CO2以及用于汽车空调的R1234yf等。另外由于系统效率对电能消耗的影响，也会对温室气体的排放产生不可忽视的作用。2009年8月美国提出2010年起全面停止HCFCs生产和销售，要加速新一代低GWP值HCFCs替代物的研发，研究扩大使用低GWP的可燃制冷剂R1234yf等的相关技术。欧盟已于2004年全面停止HCFCs的销售，而且在2010年3月，英国国会议员甚至又发布了一项议案，呼吁英国政府采取措施禁止大型超市制冷系统使用HFCs制冷剂，目前欧盟正在研究以碳氢化合物及氨等可燃物作为替代物或混合替代物组元的相关技术。发展中国家将从2015年开始淘汰HCFCs，并于2030年全面停止生产和使用。