制冷劑的環(huán)保指標(biāo)和安全指標(biāo)

史琳¹  安青松²
（1．清華大學(xué)熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，清華大學(xué)，北京 100084
2．天津大學(xué)中低溫?zé)崮芨咝Ю媒逃恐攸c(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津大學(xué)，天津 300072；）

    【摘要】：利用客觀合理的指標(biāo)對(duì)制冷劑進(jìn)行科學(xué)地細(xì)化分類，不僅能夠引導(dǎo)我們客觀地描述事物的本質(zhì)，也能夠幫助我們正確地篩選所需要的制冷劑。因此，為了更好地理解制冷劑未來發(fā)展需求和評(píng)價(jià)體系之間的關(guān)聯(lián)，本文介紹了幾種環(huán)保指標(biāo)和安全指標(biāo)，環(huán)保指標(biāo)包括：臭氧損耗潛能ODP和全球變暖潛能GWP，總當(dāng)量變暖影響TEWI，全壽命期氣候性能LCCP ，CO2減排率EER；毒性指標(biāo)包括：允許暴露極限PEL，安全閾值-時(shí)間加權(quán)平均值TLV-TWA；可燃性指標(biāo)包括：燃燒極限LFL/UFL，燃燒熱HOC，燃燒速度BV。并且探討了應(yīng)用這些指標(biāo)來評(píng)價(jià)篩選替代制冷劑應(yīng)當(dāng)注意的主要問題。

    【關(guān)鍵詞】：制冷劑；評(píng)價(jià)指標(biāo)；環(huán)保性；可燃性；安全性

　　從上期對(duì)制冷劑發(fā)展的歷史介紹可以了解到：為了解決安全性和熱工性能問題，人類從安全性較差的氨和碳?xì)涞忍烊还べ|(zhì)開始，逐步的走向了安全性較好的含氟合成制冷劑，到使用氯氟烴（CFCs）制冷可以說是達(dá)到了氟化工的頂點(diǎn)；但是隨之帶來的環(huán)境問題又使我們重新回到了起點(diǎn)；這是因?yàn)槲覀冏非蟮哪繕?biāo)往往是相互矛盾和排斥的。以環(huán)保與安全問題為例：環(huán)保性能好的制冷劑（如R290、R152a等），大多安全性能就差；反之也然。此外，所開發(fā)的方案只顧環(huán)保性能而不計(jì)成本和能效，也不易被最終消費(fèi)者所認(rèn)可和接受，因此必須要把握好環(huán)保、安全、成本和能效之間的“折衷”平衡。而這種平衡的考量的首要問題就是要應(yīng)用怎樣的指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)地客觀地評(píng)價(jià)？

    例如，對(duì)于制冷劑環(huán)保性能的評(píng)價(jià)，國(guó)際上最先使用全球變暖潛能（GWP：Global Warming Potential）來衡量氣體對(duì)全球變暖的影響。但是，隨著人們對(duì)制冷劑與溫室效應(yīng)之間相互關(guān)系認(rèn)識(shí)的不斷深入，逐漸發(fā)現(xiàn)從制冷空調(diào)設(shè)備應(yīng)用制冷劑的角度來看，單純使用GWP值來評(píng)價(jià)并不全面，即使只考慮直接排放對(duì)CO2減排的貢獻(xiàn)，也不能僅看制冷劑的GWP值，還與機(jī)組的充注量直接關(guān)聯(lián)。又如，在對(duì)制冷劑可燃性分類中，一般常采用可燃下限（LFL：Lower Flammable Limit）和燃燒熱（HOC：Heat of Combustion）將制冷劑分為不可燃、弱可燃、強(qiáng)可燃三個(gè)等級(jí)。然而，人們通過研究發(fā)現(xiàn)同為弱可燃的R152a和R32在燃燒特性上有本質(zhì)上的不同，通常情況下R152a的燃燒會(huì)產(chǎn)生沖擊波，而R32的燃燒卻無法持續(xù)。因此，對(duì)制冷劑可燃性評(píng)價(jià)，還需要引入新的指標(biāo)從科學(xué)和技術(shù)角度進(jìn)行合理的分類細(xì)化，才能更好地、更具全面地應(yīng)用可燃制冷劑。

　　因此，為了科學(xué)認(rèn)識(shí)和正確對(duì)待制冷劑，理解評(píng)價(jià)指標(biāo)與事物本質(zhì)反映的關(guān)聯(lián)，本文通過對(duì)幾種環(huán)保指標(biāo)和安全指標(biāo)的定義、含義及典型結(jié)果的介紹，以闡明篩選替代制冷劑的理論依據(jù)和實(shí)用判據(jù)。

1 制冷劑環(huán)保性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 ODP與GWP

　　當(dāng)前，環(huán)境問題是選擇制冷劑的基本原則，隨著環(huán)境要求的越來越高，對(duì)制冷劑的環(huán)保性能要求也越來越高，主要體現(xiàn)在對(duì)臭氧層的破壞作用和溫室效應(yīng)兩個(gè)方面。目前國(guó)際上通用的關(guān)于制冷劑的環(huán)保性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要是臭氧損耗潛能（ODP：Ozone Depression Potential）和全球變暖潛能GWP。

    ODP是用來評(píng)價(jià)制冷工質(zhì)破壞臭氧層能力的指標(biāo)。ODP值是在相對(duì)的基礎(chǔ)上計(jì)算得到的，即將R11的ODP值定為1，所有其他制冷劑的ODP都是相對(duì)于R11定出的。ODP值越小，說明制冷工質(zhì)的破壞臭氧層能力越小。

　　GWP：來衡量制冷劑對(duì)全球變暖的影響。和ODP值一樣，GWP值也是在一個(gè)相對(duì)的基礎(chǔ)上計(jì)算出來的。CO2的GWP值被定為1，所有其他溫室氣體都有一個(gè)相對(duì)CO2的GWP值。GWP值評(píng)價(jià)了制冷劑自身對(duì)全球氣候變暖的影響，它的大小取決于三方面的因素：①吸收紅外輻射的能力；②在大氣中的壽命；③與CO2相比較時(shí)使用的時(shí)間區(qū)間框架（ITH：Integration Time Horizon）。值得注意的是，對(duì)于同一種制冷工質(zhì)，根據(jù)所用的不同時(shí)間框架，其GWP值會(huì)發(fā)生變化，因此必須在相同的時(shí)間框架下比較才有意義，一般用的較多的是基于100年的時(shí)間框架。

1.2 總當(dāng)量變暖影響TEWI

附件下載：制冷劑的環(huán)保指標(biāo)和安全指標(biāo)（全文）.pdf

   注：本文為《地源熱泵》“本期專題”連載內(nèi)容，謝絕轉(zhuǎn)載。如果您對(duì)空調(diào)制冷劑方面有任何問題，歡迎來電或給我們發(fā)送電子郵件，我們將選擇部分典型問題擇期在《地源熱泵》雜志上統(tǒng)一刊登和解答。

    咨詢電話：010-82830863；電子郵箱：web#dyrbw.com(將#換為@后發(fā)送，請(qǐng)?jiān)卩]件主題處標(biāo)注“制冷劑相關(guān)問題”字樣，以免工作人員誤刪。)

責(zé)編：dhl