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朱明善:推廣應用綠色制冷劑
網責任編輯:pecontrols.com   人氣:   發布日期:2016-06-06 18:35:02
自1930年美國開發出氟利昂,即飽和碳氫化合物的氟、氯、溴衍生物的總稱,到1975年美國學者提出,含氯的氟利昂中其氯原子會破壞臭氧層,保護環境,保護臭氧層便越來越受到人們的關注。而作為氟利昂應用最廣泛的制冷業,也自然要將綠色環保提上日程。就此,化工論壇記者采訪了清華大學朱明善教授。
記者:臭氧層的破壞和全球氣候變化,是當前全球所面臨的主要環境問題。由于制冷、空調、熱泵等行業廣泛采取的CFC(氯氟烴)與HCFC(含氫氯氟烴)類物質對臭氧層有破壞作用以及產生溫室效應,使CFC與HCFC的替代已成為當前國際性的熱門話題。那么朱教授,請您談談我國在制冷空調行業環保的相關情況。
    朱明善:是這樣的,保護臭氧層和抑制全球的氣候變化是包括我們國家在內的當今國際社會及制冷空調行業所承擔的巨大的環保壓力。CFC與HCFC排入大氣后是沒有國界的,我們不能控制其在大氣中的擴散,也就是說保護臭氧層需要世界各國共同參與,共同行動。我國于1992年加入《蒙特利爾》議定書,對消耗臭氧層的物質進行控制。1993年我國批準了《中國消耗大氣臭氧層物質逐步淘汰國家方案》。比如在工商制冷行業: 透平式制冷機生產在2003年停止CFC-11和CFC-12的新灌裝; 
2010年停止CFC-11和CFC-12維修補充的再灌裝。
    記者:隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,制冷空調的應用也越來越廣泛,而制冷空調是耗能較大的行業之一,這就使得制冷空調的節能越來越顯得重要。那么我國的現狀是怎樣呢?
  朱明善:節約能源、提高效率也是我們制冷空調行業所面臨的另外一個沉重的壓力。我國的人均能源資源占有量僅為世界平均水平的40%-50%,這是制約我國現代化建設的問題之一。我國空調產品用電效率低下,浪費嚴重。但這些壓力本身也是一個機遇,據2003年的統計,我國制冷空調設備所消耗的電力達到了4500萬千瓦,這就意味著相當于2.5個三峽發電站的裝機容量,從此就可以看到,我們國家現在的制冷空調行業所消耗的能源是非常巨大的,因此也就面臨著一個非常嚴峻的節能任務。如果在剛才講的基礎上能夠節約5%的話,每年就可以節約400多萬千瓦的電力。
  記者:我們知道,壓縮式制冷的原理是利用制冷劑在低溫下沸騰吸熱,而含氯的制冷劑就會破壞大氣臭氧層,開發環保型制冷劑也就成為問題的關鍵。據了解,清華大學熱能工程系研究開發的清華制冷劑已由國內大型的氟化工生產基地——山東東岳化工集團規模生產,近幾年來不斷推新,成為我國惟一自行研制開發并被美國、西歐等國家環境保護組織認定和一致推廣的帶有綠色標志的制冷劑替代品,還獲得了國際統一編號。請您給我們介紹一下產品的情況。
  朱明善:在環保、節能雙層壓力的背景下,清華大學與東岳公司從上個世紀九十年代就開始了研究工作,經過十幾年的研究,逐步形成了東岳清華綠色制冷劑系列,從一號、二號、三號發展到現在的幾大系列十幾個品種,分別替代被淘汰的氟利昂R12、氟利昂R502和以后要淘汰的氟利昂R22,甚至是現在正使用的新產品R134A或407C。
  東岳清華系列制冷劑比起以往的制冷劑產品有它自身的特點:一是具有自主知識產權,產品經過國家知識產權專利管理局正式授權的發明專利就有六項,還獲得了2000年度由中共中央、國務院頒發的國家技術發明獎。二是這些制冷劑都符合國際上的環保要求,在1999年就被國家環保總局評定為我國A類重點環境保護專用技術。特別是去年9月16日,也就是國際保護臭氧層日的前一天,國家環保總局發布的首批消耗臭氧層替代品推介目錄,我們所開發的系列制冷劑就被列入其中。在這些推介目錄里,絕大多數都是國外研發的綠色制冷劑,我國真正作為具有自主知識產權的就只有東岳清華系列綠色制冷劑。這第三個特點就是這些制冷劑都是新型的節能產品,1999年被國家經貿委批準為國家級新產品,2001年被北京市經貿委批準為節能新產品。這些產品不但在國內得到廣泛認可和應用,而且在國際社會也得到了公開的認可,同時在2002年又獲得了國際的統一編號R415A、R415B、R418A。第四個特點是這些制冷劑經過東岳公司的努力已經實現了產業化,并且在國內得到了廣泛的應用。目前東岳公司生產的東岳清華綠色制冷劑已經達到了2萬噸,包括R22綠色制冷劑在內,東岳公司生產的綠色制冷劑已經達到了12萬噸生產規模。東岳清華綠色環保制冷劑不但在國內的冰箱、家用及大樓的中央空調機組內獲得廣泛的應用,而且大量出口國際市場,遠銷美國、東南亞、中東等國家和地區。僅中央空調自1999年以來,在政府機關、企業、學校、醫院、賓館等幾百家單位都廣泛的使用了R418A這種制冷劑,并收到了非常好的制冷效果,制冷量比普通制冷劑可以增加15%左右,耗電量減少4%,綜合的性能比高達15%以上。另外在冰箱、冷柜等行業,從1999年到現在使用清華一號即R415B生產的冰箱、冷柜,據不完全的統計已經超過100萬臺,而且這些冰箱、冷柜均獲得了國家環境標準產品認證且制冷效果良好。
  記者:我國已經成為世界上生產家用空調器的第一生產大國,據2001年到2003年的統計數字,我們國家家用空調出口量從500多萬臺發展到1000多萬臺。而很多發達國家開始禁用或者即將禁用傳統的R22制冷劑,比如說德國、意大利等歐洲國家從2000年已經開始禁用R22冷媒;加拿大到2010年即將禁用;美國在2010年將停止生產R22,從2020年開始要禁用R22。這樣一來,我國的空調要向這些國家出口的話,就會受到阻礙,那么東岳清華綠色制冷劑面對這樣的狀況將如何進展呢?
     朱明善:沒錯,尋找開發R22的長期替代品或者說長期的綠色環保制冷劑,將成為為我國家用空調出口的先決條件。作為R22的長期替代品,在國際上主要有兩種:一種是R407C,一種是R410A。前者是美國杜邦公司研發的,后者也是美國公司研發的,但是這兩種制冷劑或多或少的存在著一些不足的地方。在這樣一個特殊的背景下,我們研發了東岳清華三號A作為R22的長期替代物。
  目前,清華三號A已經批量的用在家用的空調器上。比較于國外的兩種R22長期替代品,清華三號A有明顯的優勢:第一,從環保角度來看,這三種制冷劑都不破壞臭氧層,但是R410A和R407C與清華三號A相比,對溫室效應的影響分別要增加60%和82%左右。第二,從節能的效果來看,根據美國國家標準研究所檢驗結果,R410A和R407C在各種壓縮機內的能效比清華三號A都要低,前者降低7%左右,后者降低2%左右。第三,對于家用空調器來說,除了效率的高低,冷量的大小也是一個很重要的指標。三種制冷劑比較的話,R407C的冷量要比東岳清華三號A的冷量要小6%左右,R410A的冷量比東岳清華三號A的冷量大一些,但其壓縮機要進行專門的生產配套,給推廣應用帶來很多阻礙。第四個方面從壓縮機工作的條件來看,壓縮機在空調里起心臟的作用,它的壽命長短就決定了空調器的壽命。影響壓縮機壽命的一個主要指標是壓縮機的排氣壓力,在三種制冷劑里清華三號A制冷劑與R407C的排氣壓力基本是相當的,而R410A的排氣壓力比清華三號A高38%甚至更高。假如改用R410A作為制冷劑來替代R22的話,它不但壓縮機要重新生產制造而且因為壓力會達到幾十公斤,制冷設備內的管路也要重新設計。第五,從空調器充罐的量來看,清化三號A在達到同樣制冷效果的前提下充罐的量最少,R410A的充罐量比清華三號A高12%,R407C的充罐量則要增加15%左右。最后一點從價格的優勢來看,因為清華三號A在國內能夠生產,價位要比R410A和R407C合理。也就是說使用清華三號A制冷劑,在同樣一臺空調器里面充罐的制冷劑的量最少、價位要低,也就使得空調的成本下降。
    對于這幾方面的優勢,中海菱達壓縮機有限公司在2000年對東岳清華三號A進行了一系列的實驗和檢測,他們做了壓縮機在充有R22和清華三號A的性能、壽命等實驗比較后得出,包括制冷量、能效比等指標在內,使用東岳清華三號A的壓縮機的效果都比用R22的要好。同時菱達公司也做了R22和R407C的對比,對比的結果R407C的冷量要比R22的小,效率也比R22低。也就是說通過實驗證明了清華三號A制冷量和工作效率不但要比R22高而且要比R407C要高。當時菱達為了考驗清華三號A制冷劑使用以后對于空調的壓縮機到底能不能連續的穩定運行,專門進行了壓縮機的壽命實驗,從實驗結果是無論從制冷量、功率還是性能比上在實驗前后都是相當的。也就是說采用清華三號A的壓縮機具有良好的適用性。從去年開始,國內有很多大的空調企業都利用自己先進的實驗設備對清華三號A與R407C進行了對比實驗,結果都顯示使用清華三號A比使用R407C在各項指標上都有優勢。澳柯瑪公司還在國內首次開發了使用清華三號A制冷劑的空調,并成為澳柯瑪集團的亮點產品,還獲得了中華環境基金會授予的綠色產品稱號。
     記者:清華三號A制冷劑除了在空調制冷上的應用開發,是否在其他制冷行業也有發展前景?
  朱明善:有,當然有。比如在國內首次成功研發了離心式冷水機組氟利昂R12的長期替代物,并命名為LXR2A,也就是離心式冷水機組的制冷劑。之所以要研發這種制冷劑,是因為離心式冷水機組跟一般的冷水設備相比有它的特殊規律。舉例來說,美國在禁用氟利昂R12以前有八萬臺CFC的離心式冷水機組,在1996年以后按照規定要淘汰直到禁止使用CFC的離心式冷水機組。但是由于到目前為止沒有找到合適的制冷劑,截止到2001年1月1日的統計,美國還有36000多臺離心式冷水機組在使用CFC這種應該被淘汰的制冷劑。
  同樣在我國由于大型的賓館、商場的快速發展,也有大量的CFC的離心式冷水機組在運行。離心式冷水機組的制冷劑只要求有可控性,所以LXR2A就是專門對此研發的種離心式制冷劑。這種制冷劑到目前為止是國內唯一成功得到檢驗和應用的離心式用制冷劑。
  記者:LXR2A離心式用制冷劑在使用上,比起其他產品有那些優勢呢?
  朱明善:LXR2A離心式用制冷劑的優點有很多:首先,它的環保性能比較好。從環保角度看它的ODP是零,即對臭氧層沒有破壞作用,同時它的溫室效應要比R12低了三倍。其次,它有著非常方便的使用性能,可以直接沖罐,不用改動原系統。第三,用了這種制冷劑后,離心式冷水機組運行的參數與用氟利昂R22制冷劑基本相當。也正是由于這三方面的優勢,深圳大亞灣核電站從去年八月開始了制冷劑的置換工作,改用LXR2A,在經受了深圳最高氣溫的考驗后,從它的使用報告上看制冷機組連續工作正常穩定,性能也比原來使用R12要好。同時還邀請了權威的檢測機構從研究所到大大亞灣現場都進行了檢測,檢測報告結果顯示新開發的制冷劑的冷量要比原來R12的冷量增加了150千瓦,徑流、耗電反而減少了。
    記者:感謝您接受我們的采訪。

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