一、目前空調(diào)用冷媒使用情況:
HFC工質(zhì)R22作為建筑空調(diào)用制冷劑,長(zhǎng)期占據(jù)著主導(dǎo)地位。但由于臭氧層破壞和q*變暖的重要影響,《蒙特利爾議定書》對(duì)R22的禁用期限做出了明確的規(guī)定,即以1985年的生產(chǎn)量為基準(zhǔn),2003年壓縮為65%,2010年為35%,2015年為10%,2020年全面禁止。發(fā)展中國(guó)家可適當(dāng)延期至2040年全面禁止R22產(chǎn)品的生產(chǎn)。隨著q*環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步提升,許多發(fā)達(dá)國(guó)家均加快了R22替代的步伐,美國(guó)、日本、加拿大規(guī)定2010年禁用R22,歐共體則均規(guī)定為2015年前。目前國(guó)際上一致看好的R22替代物是R407C、R410A。其中R410A為近共沸混合物,溫度滑移微小,是R22的理想替代物。在美國(guó)和日本,R410A已成為房間空調(diào)和組合空調(diào)系統(tǒng)中R22的主要替代物。
日本:
在日本,房間空調(diào)器的制冷劑從20世紀(jì)90年代末開始逐步向新冷媒過渡,這其中出現(xiàn)了R410A和R407C兩種流派,使用R22的房間空調(diào)器在市場(chǎng)上的比例開始減少。盡管組合式空調(diào)的制冷劑也從20世紀(jì)90年代末起向 R407C 轉(zhuǎn)型,但東芝開利和三洋都采用了 R410A ,更為關(guān)鍵的是, 2003 年,行業(yè)的領(lǐng)頭人 --- 大金宣布 在所有產(chǎn)品中使用 R410A ,包括商用 VRF 一拖多系統(tǒng) ( 業(yè)內(nèi)稱為 VRV 系統(tǒng) ) 。大金甚至在國(guó)際市場(chǎng)上也推出了第二代 VRV Ⅱ系統(tǒng),引起日本主要空調(diào)廠家紛紛效仿,于是,日本的制冷劑替代方面 R410A 成為了主流。
美國(guó): R22 仍占主導(dǎo)
與其它發(fā)達(dá)國(guó)家特別是日本和歐洲相比,美國(guó)在冷媒替代方面的態(tài)度相對(duì)消極,其國(guó)內(nèi)制冷劑領(lǐng)域占主導(dǎo)的仍然是傳統(tǒng)的 R22 ,可能是由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的巨大,替代成本過高使美國(guó)不得不慎重考慮,而這也是美國(guó)的一貫傳統(tǒng)。
目前,美國(guó)的單元空調(diào)設(shè)備中,只有約 10% 左右使用了新的冷媒,但是主要廠家比如開利、約克、特靈和雷洛克斯等都已經(jīng)開發(fā)出使用 R410A 做冷媒的單元式機(jī)型,不過在銷售上還是不見起色,而且其在家用空調(diào)市場(chǎng)中占主要地位的窗機(jī)中,幾乎全部產(chǎn)品都使用 R22 傳統(tǒng)冷媒。
歐洲:
歐洲是另外一個(gè)對(duì)新冷媒替代持堅(jiān)定支持態(tài)度的地區(qū),歐盟對(duì)冷媒替代的要求是越來越嚴(yán)格,所以, 2004 年,幾乎所有的廠家都在小容量分體機(jī)上采用了 R410A ,大型機(jī)上則普遍使用 R407C 。
二、了解氟里昂制冷劑
s*先了解氟里昂的定義,氟里昂是飽和烴類(碳?xì)浠衔?的鹵族衍生物的總稱,是本世紀(jì)三十年代隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一類制冷劑,它的出現(xiàn)解決了制冷空調(diào)界對(duì)制冷劑的尋求。從氟里昂的定義可以看出,現(xiàn)在人們所說的非氟里昂的R134a、R410a及R407c等其實(shí)都是氟里昂。
我們用于制冷行業(yè)的氟族制冷劑有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。
氟里昂能夠破壞臭氧層是因?yàn)橹评鋭┲杏衏l元素的存在,而且隨著cl原子數(shù)量的增加,對(duì)臭氧層破壞能力增加,隨著h元素含量的增加對(duì)臭氧層破壞能力降低;造成溫室效應(yīng)主要是因?yàn)橹评鋭┰诰徛趸纸膺^程中,生成大量的溫室氣體,如co2等。根據(jù)氟里昂制冷劑的分子結(jié)構(gòu),大致可以分為以下3類:
1.氯氟烴類:簡(jiǎn)稱cfc,主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等,由于對(duì)臭氧層的破壞作用以及z*大,被《蒙特利爾議定書》列為一類受控物質(zhì)。此類物質(zhì)目前已禁止使用,在制造聚氨酯海綿的過程中,R11已由R141b作為過渡性替代品。
2.氫氯氟烴:簡(jiǎn)稱hcfc,主要包括R22、R123、R141b、R142b等,臭氧層破壞系數(shù)僅僅是R11的百分之幾,因此,目前hcfc類物質(zhì)被視為cfc類物質(zhì)的z*重要的過渡性替代物質(zhì)。在《蒙特利爾議定書》中R22被限定2020年淘汰,R123被限定2030年,發(fā)展中國(guó)家可以推遲10年。
3.氫氟烴類:簡(jiǎn)稱hfc,主要包括R134a,R125,R32,R407c,R410a、R152等,臭氧層破壞系數(shù)為0,但是氣候變暖潛能值很高。在《蒙特利爾議定書》沒有規(guī)定其使用期限,在《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》京都議定書中定性為溫室氣體。
我們目前所使用的所有制冷劑全部都是氟里昂制品,非氟里昂制冷劑到目前為止還沒有研發(fā)出來。在新的制冷劑研發(fā)出來之前,我們所要解決的是空調(diào)機(jī)組選用那種制冷劑,對(duì)我們賴以生存的環(huán)境造成的破壞力相對(duì)小一些。我們應(yīng)當(dāng)明令禁止的應(yīng)當(dāng)是第1類產(chǎn)品,而不是第2類、第3類制冷劑。
三、幾種制冷劑的比較
目前,在空調(diào)制冷行業(yè)中,除了汽車空調(diào)行業(yè)外,其他領(lǐng)域的制冷設(shè)備如:家用冰箱、空調(diào)、食品冷凍冷藏柜、運(yùn)輸冷藏設(shè)備、速凍機(jī)、中央空調(diào)等基本上還是以過渡性冷媒R22為主要的產(chǎn)品。
評(píng)價(jià)一種制冷劑的好壞,我認(rèn)為應(yīng)當(dāng)綜合考慮下列因素:
1. 臭氧層破壞潛能值(ozeme depletion potential),簡(jiǎn)稱odp值;
2. .q*變暖潛能值(global waRming potential),簡(jiǎn)稱gwp值;
3. .理想循環(huán)狀況下的制冷系數(shù)(coefficient of peRfoRmance),簡(jiǎn)稱cop值
4. 安全性;
5. .經(jīng)濟(jì)性。
下面列舉幾種制冷劑的物理性質(zhì)的對(duì)比。
制冷劑 |
R22 |
R123 |
R134a |
R407c |
R410a |
分子量 |
86.48 |
152.91 |
102.03 |
86.2 |
72.56 |
大氣壓下沸點(diǎn)(℃) |
-40.8 |
27.6 |
-26.1 |
-36.6 |
-52.7 |
臨界溫度(℃) |
96.0 |
184 |
101.1 |
87.3 |
72.5 |
臨界壓力(kpa絕對(duì)壓力) |
4920 |
3605 |
4067 |
4819 |
4950 |
沸點(diǎn)汽化潛熱(kj/kg) |
234.1 |
167.9 |
215.0 |
249.37 |
256.7 |
液體比熱(30℃,kj/kg℃) |
1.403 |
1.101(25℃) |
1.51 |
1.51 |
1.78 |
恒壓汽體比熱(30℃,kj/kg℃) |
0.64 |
0.682(25℃) |
0.88 |
0.96 |
0.85 |
理想工況制冷系數(shù)(cop) |
6.98 |
7.44 |
6.94 |
6.94 |
6.43 |
臭氧消耗指數(shù)(odp)相對(duì)于R11 |
0.05 |
0.02 |
0 |
0 |
0 |
溫室效應(yīng)指數(shù)(gwp)相對(duì)于R11 |
0.34 |
0.02 |
0.29 |
0.36 |
0.42 |
生存壽命(年) |
13.3 |
1.4 |
14 |
—— |
—— |
國(guó)際允許使用期限 |
2020 |
2030 |
無 |
無 |
無 |
應(yīng)用 |
廣泛應(yīng)用于家庭、商業(yè)、工業(yè)空調(diào)、冷凍 |
離心式冷水機(jī)組 |
螺桿式、離心式冷水機(jī)組 |
理論上同R22但許多實(shí)際技術(shù)尚未解決 |
家用空調(diào)、冰箱 |
從上表不難看出,雖然R134a、R407c及R410a對(duì)臭氧層破壞力為0,但其溫室效應(yīng)指數(shù)卻是R123的十幾倍,相比R22也沒有任何優(yōu)勢(shì)。
目前空調(diào)制冷行業(yè)普遍R22,其主要原因是R22在空調(diào)溫區(qū)內(nèi)具有優(yōu)越的物理特性和制冷性能,而且性能穩(wěn)定,技術(shù)成熟,價(jià)格低廉。hfc類物質(zhì)由于對(duì)臭氧層無破壞作用,被認(rèn)為是將來替代hcfc的s*選物質(zhì)。用來替代R22的主要物質(zhì)有R134a、R407c及R410a,但是這些hfc類物質(zhì)由于物理特性的限制,均不是R22z*理想的替代物。
1.R22與R123的比較:
(1)R22與R123同屬氫氯氟烴,但R22的臭氧層破壞力是R123的2.5倍,溫室效應(yīng)指數(shù)是R123的17倍。
(2)R123是低壓制冷劑,工作時(shí)蒸發(fā)器為負(fù)壓,冷凝器為0.04mpa,停機(jī)時(shí)機(jī)內(nèi)為-0.004mpa,因此,即便機(jī)組泄漏也只存在外界空氣進(jìn)入機(jī)組的可能。
(3)R22臨界壓力比R123高1300kpa,機(jī)組內(nèi)部提高,泄漏幾率提高。
2.R22與R134a的比較:
(1)R134a的比容是R22的1.47倍,且蒸發(fā)潛熱小,因此就同排氣體積的壓縮機(jī)而言,R134a機(jī)組的冷凍能力僅為R22機(jī)組的60%。
(2)R134a的熱傳導(dǎo)率比R22下降10%,因此換熱器的換熱面積增大。
(3)R134a的吸水性很強(qiáng),是R22的20倍,因此對(duì)R134a機(jī)組系統(tǒng)中干燥器的要求較高,以避免系統(tǒng)的冰堵現(xiàn)象。
(4)R134a對(duì)銅的腐蝕性較強(qiáng),使用過程中會(huì)發(fā)生“鍍銅現(xiàn)象”因此系統(tǒng)中必須增加添加劑。
(5)R134a對(duì)橡膠類物質(zhì)的膨潤(rùn)作用較強(qiáng),在實(shí)際使用過程中,冷媒泄漏率高。
(6)R134a系統(tǒng)需要專用的壓縮機(jī)及專用的脂類潤(rùn)滑油,脂類潤(rùn)滑油由于具有高吸水性、高起泡性及高擴(kuò)散性,在系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性上劣于R22系統(tǒng)所使用的礦物油。
(7)目前,hfc類冷媒及其專用脂類油的價(jià)格高于R22,設(shè)備的運(yùn)行成本將上升。
3.R22與R407c的比較:
R407c在熱工特性上與R22z*為接近,除了在制冷性能、效率上略差以及上述hfc類物質(zhì)所具有的技術(shù)問題之外,還由于這類物質(zhì)屬于非共沸混合物,其成分濃度隨溫度、壓力的變化而變化,這對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的生產(chǎn)、調(diào)試及維修都帶來一定的困難,對(duì)系統(tǒng)熱傳導(dǎo)性能也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。特別是當(dāng)R407c泄漏時(shí),系統(tǒng)制冷劑在一般情況下均需要全部置換,以保證各混合組分的比例,達(dá)到z*佳制冷效果。
4. R22與R410a的比較:
性能:
2002年10月美國(guó)能源部空調(diào)與制冷技術(shù)研究所公布的制冷劑近臨界點(diǎn)循環(huán)性能專項(xiàng)研究中,對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)而言,比較了分別采用R410和R22兩種之制冷劑的空調(diào)性能。室外溫度在27.8℃時(shí),R410空調(diào)系統(tǒng)的能效比(EER)較R22空調(diào)系統(tǒng)的略高一點(diǎn),而在z*高的環(huán)境溫度54.4℃時(shí),R410空調(diào)系統(tǒng)的能效比(EER)較R22空調(diào)系統(tǒng)的低15%。
安裝維修:
與采用R22的空調(diào)相比,新冷媒R410A空調(diào)內(nèi)的兩器及系統(tǒng)配管雖然在外觀上和使用R22的空調(diào)沒有區(qū)別,但是它的制造工藝要求較高,系統(tǒng)內(nèi)的含水量、雜質(zhì)含量等都比使用R22的空調(diào)要低,且耐壓性要高。
制冷系統(tǒng)方面:
(1)R410a制冷系統(tǒng)的高壓為:3.0MP,低壓為:1.2MP。(在同樣的情況下為R22的1.5倍)
(2)R410A新冷媒分體在安裝時(shí),所用連接管必須是R410A專用管,排空時(shí),必須用R410A冷媒排空,不得和R22空調(diào)所用的連接管及制冷劑相混淆,否則將影響空調(diào)的使用穩(wěn)定性。
(3)由于R410A冷媒分體機(jī)所用的壓縮機(jī)用POE油潤(rùn)滑,POE油和水能反應(yīng),生成水和酸,而生成的水又能促使POE油進(jìn)一步反應(yīng),若此連鎖反應(yīng)長(zhǎng)期下去,系統(tǒng)內(nèi)的水分將越來越多,可能會(huì)使毛細(xì)管發(fā)生冰堵現(xiàn)象;同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)工質(zhì)的酸性會(huì)越來越高(PH值越來越低),有可能導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的零部件發(fā)生腐蝕,和產(chǎn)生鍍銅現(xiàn)象。因此,在裝機(jī)的時(shí)候,動(dòng)作要迅速,在打開連接管的塞子后,一定要在五分鐘內(nèi)上緊螺母,排空時(shí)間要充分。在裝機(jī)時(shí),禁止將汗水滴入連接管內(nèi);嚴(yán)禁將其它不溶性雜質(zhì)混入系統(tǒng)內(nèi)。還有在安裝R410A冷媒分體機(jī)時(shí),z*好在晴天進(jìn)行,下雨天不得進(jìn)行,濕度大時(shí)也不得進(jìn)行。
(4)氯離子也能和R410A冷媒及POE油發(fā)生反應(yīng),生成酸腐蝕制冷系統(tǒng)的零部件。因此,安裝時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)部不得混入氯離子。比如滴入汗水,及其它含有氯離子的雜質(zhì)。
(5)在維修時(shí),只要是割開制冷系統(tǒng),不管是什么原因,都必須更換干燥過濾器。割開制冷系統(tǒng)后,必須馬上用東西包住斷開口,以免空氣中的水分進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)。制冷系統(tǒng)暴露在空氣中的時(shí)間不得超過五分鐘。
(6)在更換干燥過濾器時(shí),打開干燥過濾器的兩端封閉塞后,必須在五分鐘內(nèi)焊入系統(tǒng)內(nèi)以便能盡快隔絕空氣,否則將會(huì)影響干燥過濾器的性能。
(7)在維修完畢后抽真空時(shí),所使用的真空泵應(yīng)為專用真空泵,此泵的潤(rùn)滑油應(yīng)用脂類油,且此泵不得用來為使用R22的空調(diào)來抽真空,否則將引起冷媒的混合污染,從而影響空調(diào)的性能。抽真空的時(shí)間必須保證在25分鐘以上。否則系統(tǒng)內(nèi)的水分會(huì)偏高,會(huì)影響空調(diào)的使用穩(wěn)定性。
(8)在維修時(shí),若需要更換零部件時(shí),必須使用R410A專用件,不得和R22的混用,否則會(huì)影響空調(diào)的穩(wěn)定性。
(9)R410A冷媒應(yīng)存放在30°C以下的環(huán)境中,若在高于30°C的環(huán)境中存放過,必須在30°C以下的環(huán)境中存放24小時(shí)以上才能使用,否則冷媒的組分會(huì)變化,影響空調(diào)的性能。
四、結(jié)束語
可以看出,R410A和R22一樣,都屬于氟利昂的一種,兩者都具有一定的溫室效應(yīng),而R22的在制冷系統(tǒng)方面的性能表現(xiàn)要優(yōu)于R410A,而R410A新冷媒在設(shè)備和安裝維護(hù)方面比R22嚴(yán)格的多,對(duì)廠家和商家在設(shè)備和人力方面都提出了更高的要求。作為R22的替代品,R410A并非是我們的z*佳選擇,它只是一個(gè)臨時(shí)替代品,我們z*終要選擇既沒有臭氧破壞作用,也沒有溫室效應(yīng)的完全綠色的冷媒,因此對(duì)R410A寄予太大的熱情是不合適的。
在新冷媒的替換上,面臨著各種各樣的障礙,社會(huì)上對(duì)采用新冷媒系統(tǒng)的維修服務(wù)工作還比較陌生,在設(shè)備和材料等方面還比較短缺,貿(mào)然大規(guī)模上新冷媒設(shè)備,必然造成大量的資金投入,而新冷媒R410A只是過渡時(shí)期的替代品,若干年后,完全環(huán)保的冷媒被采用后,R410A也將成為舊冷媒被替換掉,這樣一來,目前的投入就完全打了水漂,這對(duì)廠家和商家都是難以承擔(dān)的后果。
根據(jù)我國(guó)簽署的國(guó)際條約,我國(guó)在2040年之前仍然可以繼續(xù)使用R22,這是國(guó)家在付出了一定代價(jià)的基礎(chǔ)上為我國(guó)空調(diào)廠家爭(zhēng)取來的利益,我國(guó)空調(diào)廠家應(yīng)該充分利用這個(gè)機(jī)會(huì),一方面利用社會(huì)上比較普遍的R22冷媒配套服務(wù)設(shè)備和材料,繼續(xù)為國(guó)家提供合格的制冷產(chǎn)品;另一方面,由廠家大力發(fā)展完全環(huán)保的冷媒產(chǎn)品,爭(zhēng)取在2040年之前,將完全環(huán)保的冷媒產(chǎn)品推向市場(chǎng),這樣就完全沒有必要采用R410A這樣的過渡替代品,大大地節(jié)約了我國(guó)的社會(huì)資源和廠家商家的資金。
因此,在這里,希望大家在新冷媒替代方面,要做到掌握大方向,設(shè)置合理的節(jié)奏,做好技術(shù)和市場(chǎng)展望,為自己和國(guó)家節(jié)約人力、物力、財(cái)力。
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