可持續替代制冷劑在制冷系統中的應用探析

　　可持續性是制冷系統設計和未來發展的重要指標。自制冷劑誕生以來，制造商們就不斷選擇合適的方案以滿足安全運行標準、客戶需求和環境保護。

　　但是，諸如R-12和R502等CFCs制冷劑系統已經得到廣泛使用，直到q*變暖問題提上日程。CFCs是一種有機化合物，由碳、氯、氟以及甲烷和乙烷的衍生物組成。在二十世紀八十年代末期，含氯的物質被標示為ODP。蒙特利爾議定書，一個世界范圍內的、為保護臭氧層的協議，對破壞臭氧層物質的生產進行了淘汰，z*終終止了CFCs作為制冷劑的使用。

　　另外，HCFCs和HFCs具有比CFCs更低的ODP值。但R-404A和R134a等常用的HFCs制冷劑卻具有較高的GWP值，這些物質將導致q*變暖。

　　目前的法規和市場環境

　　q*的制造商都在開發低GWP值制冷劑的應用。例如，歐洲目前正強制實施汽車空調中R134a制冷劑的淘汰。由此，大多數歐洲汽車制造商已經用HFO-1234yf來替代R134a，HFO-1234yf是一種具有極低GWP值和零ODP值的新制冷劑。對于固定式空調，一些歐洲制造商也正采用低GWP值的替代制冷劑，如CO2制冷劑系統。美國還沒有制訂這方面的法規。

　　現有的制冷劑

　　替代HFCs和HCFCs制冷劑的是CO2系統和丙烷系統。CO2，也就是R744，同時具有低GWP值和ODP值。這個制冷劑的系統成本低，且來源豐富。但是，CO2系統的運行處于跨臨界狀態，這使得其效率比傳統的混合制冷劑如R-404A和R134a低10-15%。另外，CO2運行壓力極高，這就需要系統中各個部件能夠承受高壓的狀態。R404A系統的運行壓力為：高壓側：300-400psi(磅/平方英尺)，低壓側：30psi。而CO2系統的運行壓力為：高壓側：1800psi，低壓側：400psi。由于運行壓力高，CO2系統壓縮機也必須能夠耐受高壓。同時，與通常的HFCs和HCFCs系統不同，CO2系統目前還不能應用到遠端低壓系統，只能應用于超市等制冷系統。

　　丙烷也是常用的替代制冷劑。與CO2一樣，丙烷制冷劑也具有低ODP值和GWP值，并且來源豐富。與CO2不同的是，丙烷系統是低壓系統，但是其極易燃燒，對于制造商來說，需要采用滿足特殊安全標準的配件和運行體系。丙烷系統的易燃性需要運行人員更加關注周圍環境，并嚴格按照操作手冊。丙烷系統也是歐洲的主要替代制冷劑。很多歐洲制造商在一些小型冰箱中使用R-290系統替代諸如R134a等HFC制冷劑。

　　R-290制冷劑的ODP值為零，其GWP值非常低，且與系統配件可以很好地進行匹配。當然，由于其可燃性，丙烷的應用也僅限于單一設備。任何允許丙烷使用的商用設備的z*大充灌量是150克。對于150克的充灌量，制冰機可以每天生產400磅的冰，這適用于歐洲大部分的設備。但是，很多美國用戶需要更高容積的設備以滿足他們客戶的制冰需求。舉例來說，很多大型美國企業購買的制冷設備每天的制冰量達到1000磅或以上。

　　美國制造商們正繼續研究市場上潛在的替代制冷劑系統，包括在制造工藝和安全指南范圍內，對美國系統的技術和環境性能進行研究。終端用戶也時刻關注系統運行對環境的影響，他們希望制造商們可以提供替代制冷劑的解決方案。