低GWP的HCFCs替代制冷剂的可行性研究

　　1 引言

　　目前，我国制冷空调行业使用最多的制冷剂是HCFCs，主要包括R22，R123，R141b 和R142b等，其中R22又占了绝大部分。据中国制冷空调工业协会统计[1]: 在HCFCs行业消耗总额中R22占到99%，2008年我国家用空调使用的R22 约为5.71 万吨，商用空调使用的R22 约为4.13 万吨，HCFCs 使用总量达1046 万吨，并且每年以超过20% 的速度增长，预计2013年冻结用量为13.81万吨。因此，研究新一代零臭氧层消耗潜能值和低温室效应的HCFCs替代制冷剂及其相关匹配性已是迫在眉睫。

　　目前，有关R22 的替代品研究，国际上有两条不同的技术路线[2]: 一条是以美日为代表，支持开发HCFCs 替代物，如R134a、R407C、R410A等。但是，高额的专利成本，使得国内大多企业都望而却步，而且由于它们较高的GWP，随着人们对全球变暖问题的持续关注，早晚会被淘汰的。根据欧盟的F—gas法规，自2011 年1月1日起，在欧盟境内生产和销售的所有新设计车型，禁止使用GWP>150 的制冷剂; 自2017年1月1日起，在欧洲境内生产和销售的所有新车，禁止使用GWP>150 的制冷[3]。另一条是以德国和北欧一些国家为代表，主张采用天然工质为替代物，如R717、R290、CO2等。从这些替代品中可以发现，天然工质替代品由于具有易燃性或者超高制冷循环压力的缺点，限制了其推广应用。表1 给出了目前制冷空调行业的替代制冷剂的主要趋势。

　　2 几种有前景的替代制冷剂

    2.1 R32

　　R32( 二氟甲烷) 的ODP=0，GWP=675，在R410A 中，R32 与R125 以1∶ 1 的比例混合，因此，R32具有与R410A 非常相近的热力性能，具有替代R410A 的潜力。R32的摩尔质量是R22 的0.6倍，而充注量大体上与摩尔质量成正比，因而R32充注量仅为R22的0.6 倍，泄漏时的相对CO2排放当量为405，因而与R22 相比，CO2减排比例可达77.6% ，与美国环保局SNAP( August2009) 在家用、商用空调部分要求减排CO250% ～ 90% 的措施很为吻合，而R410A 仅为2.5%[5]。表2是几种R22 替代物中具有可燃性的工质的可燃性极限数据。从表中可看出，R32 的可燃性最弱，处于不可燃与弱可燃的边缘，燃烧下限( LFL) 仅为0.306kg/m³，被ASHRAE 34，ISO5149和EN 378 -1列为弱可燃“2”。ISO817 标准最新修订讨论稿[6]明确将“2”类中燃烧速度≤0.1m/s的单列为“2L”。由于R32 燃烧速度约为0.067m/s，因而在表 3中被列为“A2L”类。按美国交通部运输标准DOT173.115 和联合国( UN) 危险货物运输规定，在运输过程中认为是“不可燃”的。250% ～ 90% 的措施很为吻合，而R410A 仅为2.5%[5]。表2 是几种R22 替代物中具有可燃性的工质的可燃性极限数据。从表中可看出，R32 的可燃性最弱，处于不可燃与弱可燃的边缘，燃烧下限( LFL) 仅为 0.306kg/m³，被 ASHRAE34，ISO 5149和EN 378 -1列为弱可燃“2”。ISO817 标准最新修订讨论稿[6]明确将“2”类中燃烧速度≤0.1m/s的单列为“2L”。由于 R32 燃烧速度约为0.067 m/s，因而在表3中被列为“A2L”类。按美国交通部运输标准DOT173.115 和联合国(UN) 危险货物运输规定，在运输过程中认为是“不可燃”的。