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日美欧世界三大制冷主力之制冷剂发展趋势

上一篇 / 下一篇  2006-09-21 11:11:05 / 个人分类:暖通

在目前的世界主要国家中,大家对制冷剂的替代要求还是不一 样的,而且随着世界外围市场的开拓,这些国家对替代的态度也还不 明朗。所以弄清各个国家在这方面的要求对于国内空调企业的出口会 有较大的帮助,这里就介绍一下世界三大制冷主力市场在制冷剂替代 方面的发展趋势。

  日本:R410A成主流

  在日本,房间空调器的制冷剂从20世纪90年代末开始逐步向新冷 媒过渡,这其中出现了R410A和R407C两种流派,使用R22的房 间空调器在市场上的比例开始减少。尽管组合式空调的制冷剂也从20 世纪90年代末起向R407C转型,但东芝开利和三洋都采用了R410A, 更为关键的是,2003年,行业的领头人———大金宣布在所有产 品中使用R410A,包括商用VRF一拖多系统(业内称为VRV系统)。大 金甚至在国际市场上也推出了第二代VRV Ⅱ系统,引起日本主要空调 厂家纷纷效仿,于是,日本的制冷剂替代方面R410A成为了主流。

  尽管R410A制冷剂的工作压力比R407C要高1.6倍,但它不 会像R407C一样引起温度下滑,与其他共沸性制冷剂的特性十分相 似,因此比较容易控制。而且,由于R410A的比容(立方米/公斤) 相对较小(密度较高),单位体积的容量较大,从而具备了缩小管路直 径和压力舱尺寸的优点。所以,与R407C相比,R410A替代更彻 底一些,而且其对于提高能效比更有帮助,这些也是促使厂方采用 R410A的重要原因。

  显然的是,R410A对于现有的设备和零部件的改造要比R407C 大,但是如今,除了大型工业用组合空调和冷水机外,所有新型的 小型商用空调和VRF系统都采用了R410A。可以肯定的是,最终, 日本所有的组合空调设备都将采用R410A。

  在低温设备上,R404A正在成为新一代的制冷剂。可能是由于 价格过高的原因,R507C(共沸制冷剂)的应用只局限在较小的范 围内。而过去一直用于工业领域的氨水,现在也引起了厂家的兴趣。 尽管氨水属于天然制冷剂,但由于其有毒性和易燃性一直未被广泛采 用。可是最近,复叠式系统将二氧化碳与氨水制冷剂相结合,已应用 于工业领域。由于二氧化碳制冷剂的工作压力比R410A大,因此不 能在空调系统中使用常规的压缩机、压力舱、热交换器。

  另外,近两年来,日本的主要家电厂家也开始生产使用异丁烷做 冷媒的冰箱。

  美国:R22仍占主导

  与其他发达国家特别是日本和欧洲相比,美国在冷媒替代方面的 态度相对消极,其国内制冷剂领域占主导的仍然是传统的R22,可能 是由于国内市场的巨大,替代成本过高使美国不得不慎重考虑,而这 也是美国的一贯传统。

  目前,美国的单元空调设备中,只有约10%左右使用了新的冷媒, 但是主要厂家比如开利、约克、特灵和雷洛克斯等都已经开发出使用 R410A做冷媒的单元式机型,不过在销售上还是不见起色,而且其 在家用空调市场中占主要地位的窗机中,几乎全部产品都使用R22传 统冷媒。对于这一点,已经开始引起国际社会的谴责。

  国际制冷协会(IIR)2003年8月在华盛顿举办了“国际制冷会 议”(ICR)。在众多的展出中,有关二氧化碳天然制冷剂的研究特 别引人注目。同时,“美国新闻报”报道称:二氧化碳制冷剂的支持 者在会上十分积极地宣传其产品。他们共提供二氧化碳制冷剂应用方 面的技术论文34篇,较往届会议上10篇还不到的论文数量是一个很大 的飞跃。可是,目前可取代R22的最迅捷的方案是HFC而不是二氧化碳, 报道中称:由于R22制冷剂计划在2010年之前在所有设备中都要淘汰, 因此在2003年的国际制冷会议上对R22的替代品展开了激烈的讨论。 不过直到现在美国都还没有最终明确表态,而且其对制冷剂替代方面 的国际公约《蒙特利尔条例》和《京都协议》的态度也相当暧昧。

  但美国面临的现实情况是,其一旦承认这个条约,那么就必须承 担起发达国家的责任和义务。

  欧洲:R134A引起争议

  欧洲是另外一个对新冷媒替代持坚定支持态度的地区,在这方面, 欧盟能源部的指导性决定是一个重要的方向标。事实上,在替代问题 上,欧盟内部各个国家之间的意见并不一致,虽然他们都已经同意了 替代,但是在具体内容和时间表上还是存在着一定的分歧。不过总体 来看,欧盟对冷媒替代的要求是越来越严格,所以,2004年,几乎所 有的厂家都在小容量分体机上采用了R410A,大型机上则普遍使用 R407C。

  欧盟对R134A制冷剂的应用做出的限定正引起多方面的争议。 欧洲委员会正在制定一个草案,目的是减少氟化温室气体的排放,最 终达到《京都协议》的要求。草案中规定:从2008年开始,汽车的空 调系统中使用制冷剂的“环境制暖系数”(GWP)最高不得超过150, 否则汽车不得销售使用。规定中还制定了R134A的淘汰期限。目前 汽车行业中普遍采用的制冷剂正是R134A,而它的GWP高达1300。 所以,目前汽车空调中环保型制冷剂的研究正在进行,目的是在2008 年-2012年期间对车用制冷剂进行更新换代。

  欧洲的一些国家也在其他冷媒的研究方面做出努力,比如德国的 Bock Kaltemaschinen公司多年来一直在研制开发二氧化碳压缩机, 在Mercedez-Benz公共车上已经成功地启动了两台Bock压缩机。日 本的Denso公司也专门为欧洲的汽车业设立了测试中心。其他厂家 在制冷设备的测试仪器中也试验采用氨水。

来源:中国电子报

TAG: 暖通 绿色建筑 制冷剂

引用 删除 Guest   /   2008-07-17 16:08:52
1
引用 删除 小朱   /   2007-10-30 10:51:03
很不错
引用 删除 Q-yoyo   /   2007-10-06 20:28:31
-1
引用 删除 YB   /   2007-09-30 13:34:51
请教:R410A由两种各占50%的HFC-32和HFC-125组成,如有泄漏,两种冷媒是同时漏出呢?还是没有比例?这样补充冷媒该如何操作?
引用 删除 Guest   /   2007-09-30 13:29:36
3
技术化城市 引用 删除 flyjeep   /   2006-10-06 02:28:33
自1987年《蒙特利尔议定书》签订以来,各国纷纷展开了对CFCs和HCFCs物质的替代物的研究,在1997年签订《京都议定书》以前,CFCs和HCFCs类的制冷剂替代研究主要以保护臭氧为目的,主要研制HCFs类制冷剂。但《京都议定书》签订以后,人们转而同时注重臭氧保护和减小温室效应,要求制冷剂不但要OPD值较小,GWP值也要较小。
根据《蒙特利尔议定书》CFCs在发达国家已经被禁用,HCFCs因为对臭氧仍具有破坏作用也即将被淘汰。由于GWP较高,《京都议定书》将替代CFCs和HCFCs的HFCs物质列入限控物质清单中,要求发达国家控制HFCs的排放。所有这些都对制冷剂的替代研究提出了更高的要求。因此理想的替代制冷剂除应有较低的ODP值和GWP值外,还应具有良好的安全性、经济性、优良的热物性等优点,争取做到既环保又节能。
我国政府一直承诺将严格按照《蒙特利尔议定书》中规定的发展中国家淘汰HCFC物质时间表,2016年冻结HCFC物质的消费量在2015年的水平上,2040年实现完全淘汰。中国空调企业淘汰HCFC物质基本不存在技术上的障碍,但要提前大规模在国内进行替代,则还需要解决成本、安装及售后服务等一系列问题。
制冷剂的发展趋势应该满足生态环境可持续发展的要求,并且推动其进一步发展。根据可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致的核心要求,制冷剂的发展方向有两个:
一个是环保,使用绿色环保的制冷剂已经是大势所趋,绿色环保制冷剂可以是合成的,也可以是天然的,虽然合成的环保制冷剂也对臭氧不会造成破坏,但从地球生态的可持续发展来看天然制冷剂是最理想的选择,因为天然制冷剂本来就是地球生态系统中存在的,无论是使用还是排放到环境中,取之于自然回之于自然,对环境的影响比合成制冷剂都小的多,相信随着技术的不断进步,天然制冷剂必将大有发展。
第二个是节能,随着人们生活水平的提高制冷空调等设备越来越普及,其消耗的大量的能源也越来越引起人们的注意,在空调节能方面,除了改进制冷技术外还可从制冷剂上下手,通过研制新型节能制冷剂降低制冷空调设备的能耗也是一个发展方向。
新型的替代制冷剂主要包括人工合成型和天然型两大类,有单一工质和混合工质两个方面,混合工质又可分为共沸混和物、近共沸混和物和非共沸混和物三种。
目前合成制冷剂方面主要有以下几种:
1)R134a
R134a的ODP=0,GWP=420,不可燃,无毒,无味,使用安全,其热物性质与R12十分接近,可用来替代R12,用于汽车空调和家用冰箱等领域。但使用R134a,会使能耗增大,且与CFC—12用的润滑油不相溶,与材料的兼容性方面也不同CFC-12。另外它还是一种温室效应气体,所以仍然存在一定的缺陷。
2)R152a
从物化性方面看HFC-152a也与CFC-12接近,用R152a替代R12后能耗可降低3%~7%,但其在空气中含量达4.8%-16.8%时具有可燃性,因此推广使用收到一定的限制。而它可与其它物质混合,组成非共沸混合物来替代CFC-12。
3)R410A
R410A是近共沸混合制冷剂,是由质量分数为50%R32和50%R125组成。ODP=0,主要用来替代R22,单位容积制冷量较大,传热性能及流动性能较好,但同温度下压力值比R22高约60%。
4)R407C
R407C是非共沸混合制冷剂,是由质量分数为23%的R32、25%的R125和51%的R134a组成,ODP=0,单位容积制冷量大,但传热性能较差。
天然制冷剂方面主要有:
5)碳氢化合物
目前作为制冷剂应用的碳氢化合物主要是丙烷(R290)、丁烷(R600)和异丁烷(R600a)等,其中R600a已在欧洲和一些发展中国家广泛用于冰箱中,并且它符合《京都议定书》的要求,ODP=0,GWP=15,环保性能好,成本低,运行压力低,噪声小,但其易燃,易爆。此外R290和R600a组成的混合制冷剂也有一定的发展使用。
6)氨(R717)
氨已被使用达120年之久而至今仍在使用。其ODP=0、GWP=0,具有优良的热力性质,价格廉且容易检漏。不过氨有毒性而且可燃,应当引起注意,不过一百多年的使用记录表明,氨的事故率是很低的,今后必须找到更好的安全办法,如减少充灌量,采用螺杆式压缩机,引入板式换热器等等。然而,其油溶性、与某些材料不容性、高的排气温度等问题也需合理解决。看来,NH3会有更大的市场份额。
7)二氧化碳(R744)
CO2是自然界天然存在的物质, ODP=0, GWP=1。来源广泛、成本低廉,CO2安全无毒,不可燃,适应各种润滑油常用机械零部件材料,即便在高温下也不分解产生有害气体。CO2的蒸发潜热较大,单位容积制冷量相当高,故压缩机及部件尺寸较小;绝热指数较高K=1.30,压缩机压比约为2.5~3.0,比其它制冷系统低,容积效率相对较大,接近于最佳经济水平,有很大的发展潜力。
当然除了以上提到的制冷剂外还有很多新型的替代产品,如清华大学研制的清华三号,清华四号等混合制冷剂也取得了不错的效果。
技术化城市 引用 删除 flyjeep   /   2006-10-03 21:47:05
艾默生环境优化技术已经有完整产品系列的R410A压缩机,包括谷轮常规涡旋压缩机和谷轮数码涡
旋压缩机。迄今为止,艾默生的R410A产品在美国市场已十分成熟。由于安装人员在清洁系统时格外小
心,R410A压缩机的故障率比R22的低30%。另外由于R410A压缩机的机壳更厚,系统噪音也比R22小
的多。
技术化城市 引用 删除 flyjeep   /   2006-10-03 21:44:27
在国内,R407C曾被人广泛提及并当作R22第一替代产品而广泛使用,由于在“热物性”上与R22
最为接近,压力性能也与R22非常相似,所以R407C替代成本相对低廉,但R407C并不是环保制冷剂发
展的最终目标,尤其是在家用房间空调器上。R407C虽然有着系统兼容性好的优势,但它相比R410A来
说也有自己的劣势,R407C属于“非共沸的混合工质”,在售后服务方面存在着缺陷,工质中的组分容
易泄漏,导致空调功率变大,制冷量变小,制冷效果出现严重降低。而一旦出现组分泄漏,则只能进行
液态重注,损失巨大。而且在R407C的生产管理上需要非常严格。而R410A在这方面则有明显的优势,
虽然同为混合工质,但R410A的两种组分比例均衡,属于“共沸混合工质”几乎各占一半,因此更容易
控制及维护。另外,由于多方面的原因,R407C在制冷效果上与R410A还有差距。
目前之所以采用R407C作为向R410A转型的过渡产品,则是因为R410A制冷剂对制冷系统的配置要
求甚高,采用R410A制冷剂,系统压力是R22制冷剂的1.6倍,是R407C的1.5倍。如果采用R410A,则必
需完善系统配置,采用耐高压压缩机,铜管壁厚需要从0.7mm增加到0.8mm,生产工艺的难度以及技术
磨合都需要时间和准备工作。更重要的是,还将在成本上有较大的增加。
 

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