船用制冷剂(二稿)

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1、船用制冷剂广东佛山伊雷斯制冷科技发展有限公司区志强上海交通大学鲍士雄摘要：船用制冷剂选取以安全为首，即使在当前强调环境保护、节能减排势态下，船用制冷剂选取仍以安全为首，然兼顾环保、节能。因而，船用制冷剂发展略迟后于陆上工业、商用与家用，甚至R12仍有应用，其新工质推广应用的空间十分巨大。R134a、R404a、R407c已在船上应用，R417a作为旧系统改造有明显优势。其它替代物质，如CO2（R744）与HFO1234yf等在船上应用尚待研究。一．船用制冷剂取舍原则船舶犹如水上或水下的移动建筑物，尤其水下潜艇更是一个狭小又密闭的空间。它又短时间内需经历巨大的环境变化，还需承受极大的倾斜、摇摆、

2、冲击与振动。因而，长期以来，船用制冷、空调设备所使用的制冷剂，其选用以安全为首,一般遵循如下图示的先后程序：图1船用制冷剂选用先后程序至上世纪九十年代起，又进一步增添环保要求来取舍，如图示[1]：图2环保要求下船用制冷剂选用先后程序二．制冷剂发展历史从历史上看，制冷剂的发展经历了3个阶段[2]：第一阶段，从1830年至1930年，主要采用NH3（R717）、CO2（R744）、HC、空气等自然工质作为制冷剂。据1900年统计，全世界范围内356艘船舶中，37%用空气循环制冷机、37%用氨制冷机、25%用CO2蒸汽压缩式制冷机。发展到1930年，80%船舶采用CO2蒸汽压缩式制冷机、20%船舶采

3、用氨制冷机。[3]氨的有毒、HC的可燃、CO2的高压力、低效率，但主要鉴于安全性考虑，CO2才夺魁首。第二阶段，从1930年到1990年，主要用CFC和HCFC制冷剂。20世纪三十年代，R12、R22先后诞生，由于它们的化学稳定、无毒不燃、热力性佳等，替代上述工质，几乎一统天下。20世纪七八十年代建造的船舶，主要采用的是R12制冷剂。例如，1997年统计，上海地区国内船舶采用R12的占到40％以上。[1]使用了60年后，发现这些制冷剂破坏臭氧层。出于环保的需要，不得不被迫实现第二次转轨。第三阶段，从1990年至今，进入以HFC制冷剂为主的时期。HFC制冷剂类纯工质R134a和HFC制冷剂类非共

4、沸混合工质R404a、R407c。尤其是R404a因沸点温度低于R407c，可兼顾船上空调与冷藏；温度滑移约0.7℃，远小于R407c温度滑移7℃数值。因而，R404a比R407c应用得更多一些。但是，国内外船舶制冷、空调用制冷剂，尤其是国内，仍落后于此进程。例如，在90年代及最近一段时间建造及改造的船舶考虑了CFCs类制冷剂禁用，所以，现行运营的新造船舶主要以HCFC—22为主。中国海运集团统计，到2001年底，该公司400余艘各类船舶在制冷空调系统中，采用R22占船舶总数的78％，R12占17％，R134a约占5％。[1]又如世界上冷藏船统计，使用的制冷剂量达到3875吨/年，其中85％以

5、上为R22，而其中老龄船舶冷藏集装箱几乎全部使用R12，其总量达到2475吨。[1]这与R12已被禁止使用、R22仅限于过渡期(2030年以前)使用的发展势态是极不相适应的。跟目前国外有些专家担忧：“会不会过了若干年后，又发现HFC制冷剂有什么新问题，特别是由于HFC制冷剂的GWP值大都在1000以上，又重蹈第二阶段经历了60年才发现释放了大量破坏臭氧层气体的错误”更不相适应。或者说，受此影响。三．制冷剂的发展趋势上述专家忧虑的实质，是对HFC与天然工质，特别是碳氢化合物，这两类制冷剂的认识差异。[4]1．主张采用碳氢化合物作制冷剂的，其主要观点是：①HFC物质的GWP太高，已被列入京都协议温

6、室气体清单；②HFC物质还可能有不可预测的后果，会不会又遭遇另一次淘汰；③尽管碳氢化合物可燃，但是随技术发展和安全性度量的改进，会进一步减少不安全伤害；④目前，欧洲已有约1500万台家用冰箱，仅德国每天生产几千台，在130L冰箱中只用20gR600a，而且其中有12gR600a能溶于油中，也就是说泄漏R600a数量是很少的，认为注意到这一点是很重要的；⑤在承认HFC制冷剂在启动淘汰CFC计划中的作用的同时，认为碳氢化合物将是长期方案，尽管开发新设备需要较长的时间，相信21世纪将是天然工质的世纪。2．主张HFC制冷剂的，其主要观点是：①根据计算和预测，HFC排放占整个温室气体排放的比例也很小，1

7、997年约为1%，2030年预计也仅为2.4；②即便高GWP气体，也只有当制冷剂排放时，才构成影响。因此，只需采取措施，减少它们的泄漏排放，而不是淘汰或禁用；③不应以GWP作为衡量影响全球气候变化的唯一指标，应以变暖影响总当量TEWI为指标，全面综合考虑。用TEWI这种指标分析，除了汽车空调和商业制冷外，间接效应占了主要份额。因此，提高能效是关键；④对于制冷空调，寿命一般均为15～20年。若考虑到