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)與動力工程教育部重點實驗室，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實驗室，天津大學(xué)，天津 300072；）

    【摘要】：利用客觀合理的指標(biāo)對制冷劑進(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)展需求和評價體系之間的關(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)來評價篩選替代制冷劑應(yīng)當(dāng)注意的主要問題。

    【關(guān)鍵詞】：制冷劑；評價指標(biāo)；環(huán)保性；可燃性；安全性

　　從上期對制冷劑發(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；但是隨之帶來的環(huán)境問題又使我們重新回到了起點；這是因為我們追求的目標(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)保性能而不計成本和能效，也不易被最終消費者所認(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)地客觀地評價？

    例如，對于制冷劑環(huán)保性能的評價，國際上最先使用全球變暖潛能（GWP：Global Warming Potential）來衡量氣體對全球變暖的影響。但是，隨著人們對制冷劑與溫室效應(yīng)之間相互關(guān)系認(rèn)識的不斷深入，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值來評價并不全面，即使只考慮直接排放對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)可燃三個等級。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的燃燒會產(chǎn)生沖擊波，而R32的燃燒卻無法持續(xù)。因此，對制冷劑可燃性評價，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)識和正確對待制冷劑，理解評價指標(biāo)與事物本質(zhì)反映的關(guān)聯(lián)，本文通過對幾種環(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)和實用判據(jù)。

1 制冷劑環(huán)保性能評價指標(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，對制冷劑的環(huán)保性能要求也越來越高，主要體現(xiàn)在對臭氧層的破壞作用和溫室效應(yīng)兩個方面。目前國際上通用的關(guān)于制冷劑的環(huán)保性能評價指標(biāo)主要是臭氧損耗潛能（ODP：Ozone Depression Potential）和全球變暖潛能GWP。

    ODP是用來評價制冷工質(zhì)破壞臭氧層能力的指標(biāo)。ODP值是在相對的基礎(chǔ)上計算得到的，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：來衡量制冷劑對全球變暖的影響。和ODP值一樣，GWP值也是在一個相對的基礎(chǔ)上計算出來的。CO2的GWP值被定為1，所有其他溫室氣體都有一個相對CO2的GWP值。GWP值評價了制冷劑自身對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相比較時使用的時間區(qū)間框架（ITH：Integration Time Horizon）。值得注意的是，對于同一種制冷工質(zhì)，根據(jù)所用的不同時間框架，其GWP值會發(fā)生變化，因此必須在相同的時間框架下比較才有意義，一般用的較多的是基于100年的時間框架。

1.2 總當(dāng)量變暖影響TEWI

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