制冷剂替代要重视R22减量延续技术

天津大学热能研究所教授 马一太

降低R22等HCFC制冷剂的消耗量是我国必须履行的国际义务。我们除了研发相应的替代制冷剂，还应该研究HCFC的减量延续技术，与替代技术互为补充。

R22等HCFC（氢氯氟烃）的减量延续技术是指在降低HCFC消耗量的同时，不减少设备的制冷量。这种技术对于我国制冷业有着重要的意义。一方面，我们要大力研发制冷剂的替代品；另一方面，我们仍然要削减性地继续使用R22等制冷剂，这与替代技术是互为补充的。

R22替代方向

R22替代主要的方向是合成一种制冷特性接近R22、同时也符合环保要求的新型制冷剂。比较接近R22性能的混合制冷剂以R407系列为佳，包括R407A、R407B和R407C，是一种由R32、R125和R134a组成的三元混合物，属于非共沸的HFC（氟利昂制冷剂）类，ODP（消耗臭氧潜能值）值为0。
不同的后缀代表运用在制冰工况、热泵工况和空调工况下，这三种成分的配比可能略有变化。R407C在房间空调和小型商用空调中替代R22已有十几年的历史，原则上它与R22在制冷量、压力等方面是非常接近的，可以用来直接替换，但是由于有较大的滑移温度(5℃)，R407C较适合用于单元式空调器和用干式蒸发器的冷水机组。

R410A依然不完美

现在已推出的R410A就是由50%%R125与50%%R32合成的，属于HFC类，ODP值为0。它并不是R22的简单替代物，因为工作压力和单位容积制冷量等重要参数并不一致。虽然杜邦等国外公司都极力推荐R410A，但对于中国厂家来说R410A却面临着一些技术难题。
首先，R410A等新型制冷剂的专利大部分都掌握在霍尼韦尔和杜邦等国外公司手中，中国企业如果想使用R410A，必须每台都向这些外企交一笔专利费，这无疑极大地提高了空调的生产成本。
据初步估计，R410A替代成本大约增加了15%%，即平均每台空调成本提高250元左右。这些费用都将附加到消费者身上，而替代所产生的大部分利润将被拥有专利权的外企获得。2009年，R410A在欧洲的专利保护已经到期，但在中国得面临更长时间的专利保护期，这也是这些外国大公司积极推动R22替代的一个重要原因。
其次，R410A和R22本身性质存在差异，相关的配套设备也有所差异。例如R410A空调的工作压力是R22的1.5倍，这就要求在空调产品设计时要考虑系统的耐压性，比如两器及配管的耐压性能需重新设计，铜管的壁厚要有所增加。
R410A压缩机在设计上与R22有根本区别，需要重新设计。一方面，由于R410A的工作压力大，压缩机结构的耐压性能、机体排气量和电机转矩设定等都需要重新设计。另一方面，由于用于R22的矿物油无法同R410A互相溶解，R410A的润滑油需改为合成的PVE油或者POE油。
R407系列也好，R410系列也好，都没有从根本上解决温室效应的问题，它们可能在不久的将来面临新一轮的淘汰，欧盟等发达国家已经将此提到了议事日程上。

重视减量延续技术

R22空调制冷技术已发展多年，相关的配套技术都非常成熟，在各种工况下的工作效率都可以达到最优化。纵观全局，我们有充足的理由可以提出R22等HCFC的减量延续技术。
通过系统优化的方式，可以合理设计新型循环系统，减少R22等HCFC制冷剂的产量和用量，但不减少制冷设备的制冷量。
一个制冷设备中，制冷剂主要存在于蒸发器和冷凝器中，选择合适结构的换热器，既可以保证系统的换热效果，达到最优的能效比，又可以尽可能地减少工质充灌量。
在采用不同蒸发器的系统样本中，我们分析了它们的单位冷量充灌量值，在充灌比的统计数值上排列为满液式蒸发器>降膜式蒸发器>板式蒸发器>干式蒸发器。我们推荐在小于300千瓦的系统中使用板式换热器；在大于300千瓦的制冷(热泵)设备中，满液式蒸发器制冷剂的充灌量最大，建议用充灌量较小的降膜式蒸发器取代满液式蒸发器，同时应研究完善干式蒸发器技术。
多联机系统需要充灌较多的制冷剂，并有较大泄漏的可能，建议少用或不用，尽量用水等载冷剂输送冷(热)能。
制冷设备中制冷剂充灌量的大小，直接影响着制冷剂生产量的需求。国内外在标准和规范中基本没有对充灌量或充灌比作出规定，我们认为现在至少在中国应该提到议事日程上来。在制定制冷热泵产品能效标准的同时，应制定产品的最大充灌比限制，以推广能减少充灌量的各种技术。
另外，每年大约有1/3的R22产量是用于设备维修以补充制冷剂的泄漏，实际上充灌量与泄漏量并不一定有直接关系，我们最终控制的是泄漏量，以保证大气中的臭氧层消耗物质逐年削减。我们建议在今后制定的标准中对设备的泄漏量作出明确的规定，并有相应的监控措施，这是即治标又治本的方式。
目前还有相当多的老机组使用的是泄漏比较严重的开式压缩机，应逐步停止生产开式压缩机以减少泄漏量，减少接口过多的多联机的生产和使用，并加强系统维修和报废时R22的回收，同样可以起到减少R22生产量和消费量的作用。

记者点评

综合考虑替代方式
孙鸿凌

R22曾经是家用空调普遍使用的制冷剂，然而这种制冷剂对臭氧层有较强的破坏作用。美国宣布2010年起冻结R22制冷剂的生产，并不再制造R22的新设备，2020年起禁用R22。日本在国内基本完成了对R22的淘汰，房间空调器(RAC)向R410A转变。
目前广泛使用的环保制冷剂R410A虽然对大气臭氧层没有破坏作用，但其引发的温室气体效应与含氢氯氟烃制冷剂不相上下，仍属于需减排的温室气体。此外，R410A制冷剂附加的高额专利费困扰着众多空调企业。随着人们节能环保意识的不断提高，空调产品使用新型节能环保制冷剂将是空调行业的必然发展趋势。

（责任编辑：落雪）