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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物质的替换物的研究,在1997年签订《京都议定书》以前,CFCs和HCFCs类的制冷剂替换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由于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》将替换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换研究提出了更高的要求。因此理想的替换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。
新型的替换制冷剂主要包括人工合成型和自然型两大类,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。
从物化性方面看HFC-152a也与CFC-12接近,用R152a替换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换CFC-12。
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。
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,价格廉且轻易检漏。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、与某些材料不溶性、高的排气温度等问题也需公道解决。看来,NH3 会有更大的市场份额。
CO2是自然界自然存在的物质,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。
除了以上提到的制冷剂外,还有很多新型的替换产品
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