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制冷剂选择十字路口 重回前工业时代?
制冷剂选择十字路口 重回前工业时代?
来源:康夫    2011-11-18
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      臭氧层空洞是第一个引起全球各国共同关注,并催生了全球性环境公约的环境事件。旨在保护臭氧层的《维也纳公约》从1989年一开始就获得了许多国家的欢迎,公约执行的效果也非常让人满意,科学家们预测臭氧层空洞将在2050年左右得以恢复,一些观测也表明臭氧层已经出现了恢复的迹象。

      不过,最近这一年南极的臭氧层空洞又有所扩大,而且北极也出现了臭氧层变稀薄的现象,可以说是给人们的乐观情绪又泼了一盆冷水。

      事实上,世界上绝大多数国家都已经停止使用造成臭氧层空洞的罪魁祸首CFC(氯氟烃),以及其他几种对臭氧层破坏作用较强的物质,包括用作灭火剂的哈龙,用于工业清洗的甲基氯仿等。

      但是,当年淘汰CFC的时候,包括中国在内的很多发展中国家,因为技术和经济实力有限,不能像发达国家那样一步到位地使用对臭氧层完全没有破坏作用的氢氟烃(HFC)来替代CFC,只好退而求其次,改用对臭氧层破坏作用只相当于CFC几十分之一的氢氯氟烃(HCFC)作为过渡性的CFC替代品,等有了足够的能力,再换成对臭氧层没有破坏作用的物质。当时中国使用CFC的量最多时也就五六万吨,用来替代的HCFC需求量也差不多,所以大家都以为中国的HCFC替代问题很快可以得到解决。

      人们没有想到的是,HCFC的用途跟CFC的差不多一样广泛,有些性质比CFC还要优良,大家都非常爱用。而且HCFC的应用刚好赶上了中国经济的高速发展,没过几年消费量就翻了两番。

      让事情变得更复杂的是,发达国家用了好多年的HFC,当中国想用它代替HCFC的时候,它却被列为造成气候变化需要加以管控的6类温室气体之一。所以,中国制冷和空调行业要继续履行《蒙特利尔议定书》,淘汰HCFC的难度非常大。一方面我们长期依赖HCFC,价值数以亿计的产品和设备都是围绕着它而生产的,另一方面如果使用HFC进行替代,可能没过几年又要面临在另一个环境公约下再次淘汰HFC的问题。

      欧美发达国家同样要面临用其他制冷剂淘汰目前使用的HFC制冷剂的问题。美国虽然在加入京都议定书这件事上不积极,但在帮助杜邦、霍尼韦尔等大型化工公司推销它们的新型环保制冷剂方面倒是很积极。

      例如霍尼韦尔开发的HFO-1234yf制冷剂,将用来淘汰在汽车空调中广泛使用的HFC-134a,它对气候变化的贡献仅仅相当于二氧化碳的4~6倍,而HFC-134a是二氧化碳的1400多倍。

      但是德国汽车制造商,比如大众,就表示不把HFO-1234yf作为考虑的对象,认为它容易着火,在大气中分解的产物不确定,而且作为氟化物,会受到欧盟专门法律的管控,增加了使用和维护的成本。最关键的一点是,HFO-1234yf是霍尼韦尔的专利产品,任何厂家要生产它都要向霍尼韦尔交一笔专利费。

      德国人提出的解决方案,是用二氧化碳代替HFC-134a。在外界温度较低的场合,二氧化碳是一种很好的制冷剂,效率高于很多人工合成的HFC和HCFC类制冷剂。而且二氧化碳无毒阻燃,使用起来基本没有什么安全问题。即使发生制冷剂突然泄漏,车辆内外的二氧化碳浓度也不会达到对人体健康有危害的浓度。

      二氧化碳虽然被作为衡量物质造成气候变化的能力的基准,但它本身却几乎是温室效应最弱的气体,所以使用它也没有什么法规上的风险。

      但二氧化碳工作在较高的气压下,整个系统都要进行相应的加强,增加了成本。如果二氧化碳泄漏,目前的空调维修点也是没有相应设备来检测泄漏点位置的,所以使用二氧化碳技术对制造工艺的要求很高。

      另外,在外界温度高的条件下使用二氧化碳系统的效率一般会降低,能源消耗也会有所提高,所以在亚热带和热带地区使用可能不是很合适。但在中国北方这样的地区使用二氧化碳系统应该也是一个可以考虑的选择。

      事实上,当人们最初使用人工手段制冷的时候,选用的就是二氧化碳这样的天然制冷剂,原因很简单:当时几乎可以说没有任何化工工业,必须使用天然制冷剂。但由于当时工业水平的限制,这样的制冷系统泄漏高、制冷效果也不理想。CFC的发明开启了合成制冷剂时代,但合成制冷剂往往不能同时满足对安全和低环境影响的要求,在今天越来越多地受到限制。以欧洲为代表的许多国家因此认为,事到如今,是重新回到天然制冷剂的时候了。

      天然制冷剂里还有一个低调的巨人——氨。即使在合成制冷剂大行其道的上世纪八九十年代,在大型工业冷冻领域也没有缺少过氨的身影。近几年,氨在这个传统强项上更是几乎占领了全部的市场,而欧洲人则凭借自己在精密制造方面和天然制冷剂应用方面的优势,不断试图把氨的应用范围扩大。

      过去,阻碍氨的应用的一个主要问题是它强烈的异味,以及突然大量泄漏时的风险。但欧洲特别是北欧的制冷设备制造商普遍认为,氨在使用中的风险远没有人们想象的那样大。在丹麦,已经有大型氨制冷系统应用到每年处理近2000万头牲畜的大型肉类加工厂,甚至有公司在医院的空调系统上使用氨作为制冷剂。当然,这样做的前提是从制造到安装使用的各个环节都需要比较精细的操作,否则氨还是有泄漏的风险。

      中国的制冷和空调行业可以说正处于一个制冷剂选择的十字路口。无论是回归天然制冷剂,还是重新向新型的合成制冷剂方向出发,都会面临很多的技术和政策挑战。但同时,因为中国在制冷设备制造和市场上举足轻重的地位,这也可以说是中国从模仿他人技术和被动履行环境公约到领导环保技术新标准的机会。

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