1、制冷剂的替代与环境的可持续发展【摘要】制冷技术被广泛的应用在家用电器、商用冷冻冷藏及医疗、科研等领域，在人们的生活中发挥着至关重要的作用。我们常用的制冷剂多为 CFCS 和 HCFCS。但是这些物质对臭氧层有很大的破坏作用，并产生温室效应，因此替代制冷剂的研究，对保证人们的正常生活具有重要的作用。 【关键词】制冷剂的替代，可持续发展 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 引言 目前制冷空调行业中使用的制冷剂多为 CFC（氯氟烃的统称）和HCFC（含氢氯氟烃） 。这些物质由于对臭氧层具有破坏作用并产生温室效应，因此其替代研究已成为热点课题。本文在回顾制冷剂发展的历史中，发现制冷剂的替
2、代发展有两条主线。一条是提高系统的能效比，另一条就是可持续发展的环境观。随着人们环保意识的增强，可持续发展的观点越来越深入人心。因此作者认为，在当前的制冷剂替代研究中，应首先考虑对环境的可持续发展。 二，当前的制冷剂与制冷剂的替代 2.1 当前的制冷剂及其存在的问题 制冷剂的发展经历了三个阶段 第一阶段，从 1830 年到 1930 年，主要采用 NH3、CO2、H2O 等作为制冷剂，它们有的有毒，有的可燃，有的效率低，用了约 100 年的时间。第二阶段，从 1930 年到 1990 年，主要采用 CFCs 和 HCFCs 制冷剂，使用了约 60 年。 第三阶段，从 1990 年至今，进入了以
3、 HFCs（含氟烃）为主的时期。 由于行业发展的惯性，目前使用较多的制冷剂是 CFCs 和 HCFCs，其次是 HFCs。 （对于 CFCs 发达国家已于 1996 年 1 月 1 日起禁止生产和使用，但一些发展中国家仍然在使用。 ） CFCs 的禁用是因为 CFCs 会在大气中分裂并释放出破坏臭氧层的氯原子。据 UNEP(联合国环境规划署)提供的资料，如果平流层的臭氧总量减少 1，预计到达地面的有害紫外线将增加 2。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害： 使皮肤癌和白内障患者增加，损坏人的免疫力，使传染病的发病率增加。 破坏生态系统。过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，使农作物
4、减产，也可能导致某些生物物种的突变。 引起新的环境问题。过量的紫外线能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，结果又带来光化学大气污染。 因此保护臭氧已经引起了各国的高度重视，成为一项全球性的紧迫任务。近年来，世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大经济失。人类对气候变化，特别是气候变暖，所导致的气象灾害的适应能力是相当弱的，需要采取行动防范。按现在的一些发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有： 海平面上升 全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，沿海地区可能会遭受淹没或海水入侵，海滩和海岸遭受侵蚀，土地恶化，海水倒灌并影响沿海养殖业。 影响农
5、业自然生态系统 全球气温和降雨形态的迅速变化，可能使世界许多地区的农业和自然生态系统无法适应或不能很快适应这种变化，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。 加剧洪涝、干旱及其他气象灾害 全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大规模的灾害损失。 影响人类健康 气候变暖有可能加大疾病危险和死亡率，增加传染病。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的增加。 正因为现行的制冷剂对环境的巨大的破坏作用，促使着人们积极的寻求能够与环境的可持续发展相适应的新型替代制冷剂。 2.2 制冷剂的替代 自 1987 年蒙特利尔议定书签订以来，各国纷纷展开了对
6、 CFCs和 HCFCs 物质的替代物的研究，在 1997 年签订京都议定书以前，CFCs 和 HCFCs 类的制冷剂替代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。 新型的替代制冷剂主要包括人工合成型和天然型两大类，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。 目前合成制冷剂方面主要有以下几种： 1）R134a R134a 的不可燃，无毒，无味，使用安全，其热物性质与 R12 十分接近，可用来替代 R12，用于汽车空调和家
7、用冰箱等领域。但会使能耗增大，且与 CFC12 用的润滑油不相溶，与材料的兼容性方面也不同 CFC-12。 2）R407C R407C 是非共沸混合制冷剂，是由质量分数为 23的 R32、25的R125 和 51的 R134a 组成，ODP0，单位容积制冷量大，但传热性能较差。 天然制冷剂方面主要有： 3）氨 氨已被使用达 120 年之久而至今仍在使用。具有优良的热力性质，价格廉且容易检漏。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、与某些材料不容性、高的排气
8、温度等问题也需合理解决。 4）二氧化碳 CO2 是自然界天然存在的物质。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 2.53.0，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。 三，制冷剂的替代中的可持续发展观 3.1 制冷剂的替代中的可持续发展观 当前环境变暖引起的气候变化，臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题，如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战。因此在制冷剂的替代研究
9、过程中应该加强对生态环境的保护意识，不能只看到眼前的利益，而同时要注重生态环境与人类的协调的，可持续的发展。在制冷剂的研究替代中首先考虑到的是减小制冷剂对臭氧的破坏作用，比如 HCFC 系列的 R22 虽然仍对臭氧有破坏作用但比 R11 和 R12 小的多。而 HFC 制冷剂如 R134a 已对臭氧没有任何破坏作用。1997 年签订的京都议定书对于制冷剂的替代提出了很高的要求，也更加顺应了环境的可持续发展的要求，其不但要求替代制冷剂要有较低的 ODP，而且具有较低的 GWP，这样 HFCs 也面临淘汰的危险。综上所述，在制冷剂的替代中是环境的可持续发展这只无形的大手在起作用，它不但推动制冷剂的
10、替代研究工作的发展，而且也为制冷剂的发展指明了方向。 制冷剂的发展趋势 制冷剂的发展趋势应该满足生态环境可持续发展的要求，并推动其进一步发展。根据可持续发展中经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致的核心要求，制冷剂的发展方向有两个： 一是环保，使用绿色环保的制冷剂已经是大势所趋，绿色环保制冷剂可以是合成的，也可以是天然的，虽然合成的环保制冷剂也对臭氧不会造成破坏，但从地球生态的可持续发展来看天然制冷剂是最理想的选择，因为天然制冷剂本来就是地球生态系统中存在的，无论是使用还是排放到环境中，取之于自然回之于自然，对环境的影响比合成制冷剂都小的多，相信随着技术的不断进步，天然制冷剂必将大有发展。
11、 第二是节能，随着人们生活水平的提高制冷空调等设备越来越普及，同时其消耗的大量的能源也越来越引起人们的注意，电能的产生又要消耗大量的化石燃料，造成大量的不可再生能源的消耗，而且燃烧产物如CO2 等还可引起温室效应等环境问题。因此除了改进制冷技术外还可从制冷剂上下手。 综上所述，制冷剂的发展是与环境保护和地球生态环境的可持续发展密切相关的，制冷剂的发展趋势体现了环境的可持续发展的要求。 四，结论 从制冷剂的替代过程以及其替代研究与环境的关系中我们可以看到，在整个制冷剂的替代研究中环境的可持续发展的思想起了很重要的作用，应该说是环境的可持续发展的要求推动了制冷剂替代研究的发展，并且为其发展指明了方向，同时制冷剂的替代又进一步促进了环境的可持续的发展。 参考文献 马一太，魏东，王景刚国际自然工质研究现状与发展趋势J暖通空调，2003，33(1)
