| 淺談制冷劑現狀及發展趨勢 |
| 2012-9-29 中國冷鏈物流網www.m.kk7885.com |
制冷技術在當今社會飛速發展，其應用日益廣泛，無論是家用電冰箱、空調器，還是商用冷凍、冷藏及醫療、科研等領域無所不及。而制冷劑作為制冷設備的“血液”，我們有必要對其的發展歷史、現狀及未來發展趨勢進行探討。
1 制冷劑發展歷史
制冷劑的發展歷史大致可分為三個階段。第一階段：早期的制冷劑 （1830-1930年），1834年帕金斯第一次開發蒸汽壓縮制冷循環，其制冷劑為二乙醚（乙基醚），后來又有CO2、SO2等作為制冷劑，然而它們多數是可燃的或有毒的，或者兩者兼有，甚至有很強的腐蝕性和不穩定性，經常發生事故。因此制冷劑的注意力轉向安全性能方面。第二階段：氟利昂階段。1931年梅杰雷從眾多碳氫化合物中選出R12，隨后一系列鹵代烴制冷劑相繼出現，這些物質性能優良、無毒、不燃，能適應不同的溫度區域，顯著地改善了制冷劑的性能。幾種制冷劑在空調中變得很普遍，包括CFC11、CFC12、 CFC113、CFC114和HCFC22。到1970年代中期，對臭氧層變薄的關注浮出水面。這導致了1987年蒙特利爾議定書的通過，議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發HFC族，來擔當制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續使用并將逐漸淘汰。第三階段：綠色環保類制冷劑。目前該階段的研究還不夠成熟，各種研究試驗都在積極進行中。
2 制冷劑使用現狀
目前使用較多的制冷劑是CFCs和HCFCs，其次是HFCs。
對于CFCs發達國家已于1996年1月1日起禁止生產和使用，但一些發展中國家仍然在使用。CFCs的禁用是因為CFCs會在大氣中分裂并釋放出破壞臭氧層的氯原子。據UNEP（聯合國環境規劃署）提供的資料，如果平流層的臭氧總量減少1％，預計到達地面的有害紫外線將增加2％。有害紫外線的增加，會產生以下一些危害：降低人的免疫力，使皮膚癌和白內障患者增加，使傳染病的發病率增加；破壞生態系統，使植物的生長和光合作用受到抑制，使農作物減產。可能導致某些生物物種的突變，引起新的環境問題。因此保護臭氧已經引起了各國的高度重視，成為一項全球性的緊迫任務。
而HCFCs與HFCs同樣能夠破壞臭氧，兩者只不過是所含的氯原子多少不同而已。同時CFCs、HCFCs和HFCs制冷劑都被認為是溫室氣體，它們對全球氣候變暖影響的大小，取決于它們吸收紅外能量的能力和它們在大氣中延續的時間，可用GWP（全球變暖潛值）來度量它們對全球變暖作用的大小，其大小是相對于CO2的溫室效應而言的，規定CO2的GWP值為1。物質對于臭氧層破壞能力的大小是以ODP（大氣臭氧層損耗潛能值）來衡量的，以CFC11為基準，規定CFC11的ODP值為1。部分制冷劑的ODP和GWP值見表1。
溫室效應將引起氣候變化，目前國際社會所討論的氣候變化問題，主要是指溫室氣體增加產生的氣候變暖問題。近年來，世界各國出現了幾百年來歷史上最熱的天氣，厄爾尼諾現象也頻繁發生，給各國造成了巨大經濟損失。人類對氣候變化，特別是氣候變暖，所導致的氣象災害的適應能力是相當弱的，需要采取行動防范。按現在的一些發展趨勢，科學家預測有可能出現的影響和危害有：海平面上升；影響農業和自然生態系統；加劇洪澇、干旱及其他氣象災害；影響人類健康。
3 制冷劑的替代
目前使用的制冷劑對環境產生巨大的破壞作用，促使著人們積極的尋求能夠保護環境的新型替代制冷劑。為了保護臭氧層和減小溫室效應，必須要求制冷劑的OPD值和GWP值都要比較小。新型的替代制冷劑主要包括人工合成型和天然型兩大類，有單一工質和混合工質兩個方面，混合工質又可分為共沸混和物、近共沸混和物和非共沸混和物三種。常用的替代物有R134a，R407c，R410a，氨，CO2，R600a等碳氫化合物。市場上主要有兩大類：格林柯爾公司認可的只有R4l1A、R4l1B，并具有低可燃性 ，在替代R22時應充分考慮可行性。清華系列環保制冷TH R03 b（R290/R22/R152a混合物），T HRO3 b的環保性并不強，主要是COP指數比R22高一些，因此主要優勢在節能上。由于人工合成制冷劑對環境的影響， 人們開始重新將目光轉向對地球生態系統無害的水、氨、二氧化碳、空氣、碳烴化合物等自然工質。其中CO2尤其受到重視，CO2制冷劑是一種安全無毒、不可燃的自然工質，不破壞臭氧層，溫室效應系數（GWP=1），價格低廉，不需回收，可降低設備報廢處理成本。CO2的熱力性質很好，單位容積制冷量為人工制冷劑的3～10倍。經過汽車空調的實驗，CO2系統的效率雖然比R12系統的效率低一些，但是CO2系統具有很大的提高潛力，未來可望達到與R12相當的效率水平。
4 制冷劑發展趨勢
為了保護環境，減小溫室效應，那么制冷劑的發展趨勢應符合兩方面的要求：
一是環保。縱觀制冷劑的發展歷史，我們不難看出環保是其中的決定性因素。未來的制冷劑不論是天然的還是合成的，首先都應是環保的，這樣才不會被淘汰。但是最好還是采用天然的制冷劑，對環境沒有危害也節省能源。二是節能。隨著人們生活水平不斷提高，對空調設備的需求也會越來越大。而每年的用電高峰空調耗能也是很大的一項，而電能的產生又要消耗大量的礦石能源，帶來更嚴重的溫室效應。因此，我們除了改進制冷技術外，還可以從制冷劑出發研究新型節能制冷劑，從而降低能耗。
5 總結
從制冷劑的發展反映了人類社會科學技術的發展，也體現了人們對環境保護意識的加強。由此可見，制冷劑今后的發展一定是朝著環保，節能的方向。 |
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