摘要:闡述了離心式冷水機組的兩種替代制冷劑HFC134a和HCFC123的性能,綜合比較了這兩種制冷劑的安全性、效率和其它一些因素。從安全性能來講,HFC134a占有優勢;在效率方面,HCFC123略高于HFC134a;由于HCFC123的ODP不為零,根據蒙特利爾議定書這一強制性條約,它将限制禁用;同時京都議定書也要求限制HFCs的排放量。最後文中結合了中國國情對HCFC123的使用進行了風險分析,認為就目前而言,HFC134a應當成為替代劑的主流。

關鍵詞:離心式冷水機組;HFC134a;HCFC123;性能

檢測和制冷劑充注的,而HCFC123機組是在無充注下出廠的,它們必須現場充注以及洩漏檢測,這無疑提高了制冷劑損失的可能性并且增大了現場工作的難度。

由于HFC134a冷水機組是正壓運行,它們無需抽氣回收系統,而HCFC123機組是在負壓下工作,必須安裝抽氣回收裝置以避免空氣和水蒸汽進入機組。顯然,抽氣回收設備增加了機組的複雜性和維修的難度。同時它也對機組性能産生一定影響,因為在實際的制冷過程中冷凝器内部可能存在着一部分空氣,這将增大冷凝壓力,降低系統COP。

HCFC123機組運行時冷凝器内正壓,蒸發器内負壓,這對機械密封來說是不利的,所以HFC134a要優于HCFC123。反過來講,高壓運行可能導緻洩漏增加的可能性,但是現代工業技術已經在減少洩漏和制冷劑的操作管理方面取得很明顯的進步。表2顯示了不同機組的年洩漏率,可看出HFC134a機組的洩漏更小。

通常運行壓力較高機組的尺寸較小,容積制冷量較大,制冷劑的充注量較小。同時在對制冷劑進行回收時,正壓使得移除冷水機中的制冷劑變得容易,并且無抽氣回收設備,也就免去了對它的維修。

3安全性[3]

制冷劑的安全性能是不容忽視的,依據國家制定的最新标準GB7778-2001,以毒性定量和可燃性定量的方法,将制冷劑分類,此方法較科學,目前廣泛采用。

毒性指在急劇或長期接觸、吸入或攝取情況下,制冷劑對人體健康的有毒或緻命的能力。根據制冷劑的毒性、可燃性因素,将制冷劑分類如表3,其中字母A或B表示毒性程度,數字1、2或3表示可燃程度。

HCFC123和HFC134a都為不燃制冷劑,但HCFC123比HFC134a毒性高。

4效率

制冷劑的選擇會影響制冷循環的效率。表4給出了制冷劑HFC134a與HCFC123在不同工況時性能系數COP的值。由計算結果分析可知,HFC134a的理論效率比HCFC123低3%～5%;随着過冷度的增加,HFC134a的COP比HCFC123的提高得快。在實際的制冷循環中,由于制冷劑HFC134a有更好的熱導性以及不凝性氣體對HCFC123的影響,兩者的COP差距将會縮小[4]。

值得注意的是,兩者效率的差距與《公共建築節能設計标準》所提出的50%節能率相比很小。當采用新技術對機組性能改進後,對節能的貢獻要更大,從圖2中明顯地看到這一點,采用雙機頭後的效率較單機頭提高25.3%,采用雙機頭變頻後可提高達49.8%。

5其它方面

的GWP較高,《京都協議》明确規定控制和消減其排放量。然而,2000年所有溫室效應氣體排放中HFCs占2%以下,并且計劃到2050年要控制在3%以下(數據來源IPCC:政府間氣候變化專業委員會),從這個數據可以看出相對整個溫室效應問題,HFC的溫室效應僅是很小的一部分。ORNL則提出了一種更為全面地評價制冷工質溫室效應的指标,稱為總當量變暖因素TEWI。它不僅包括了制冷工質本身的直接溫室效應,而且還包括了因制冷裝置耗能而排放CO2所産生的間接溫室效應。有文獻[5]表明,在總當量變暖因素TEWI中,直接當量變暖因素TEWI(D)所占的比例很小(小于5%),而間接當量變暖因素TEWI(I)占TEWI95.4%以上,說明制冷工質的特性參數GWP對TEWI的影響并不顯著。HCFC123的ODP不為零,蒙特利爾議定書已規定了對其的淘汰進程。值得注意的是發達國家明顯加快了淘汰時間,HCFC123的産量面臨較快的下降,歐盟法規更加速了對HCFC123的淘汰。這無疑給發展中國家帶來了兩大潛在風險:1)HCFC123産量非常小,應用範圍狹窄,生産集中在發達國家,而發達國家HCFC的産量現在面臨較快的下降,HCFC123的價格必然由于減産而上漲,機組的維修和保養費用勢必也将面臨上升的風險;2)發達國家終将逐步停止HCFC123機組,其針對該制冷劑産品的後續技術研究和發展已基本處于停滞狀态,給産品的後續技術帶來潛在風險,還有零部件供應問題。現在購買的HCFC123機組,在其壽命周期内将有很長時間面臨制冷劑供應和技術維修的風險,如圖3所示。

6結語

根據本文對HFC134a與HCFC123的運行壓力、制冷效率、安全性能等幾個方面的比較分析得知:HFC134a機組正壓運行,無抽氣回收裝置,并具有更小的制冷劑洩漏率;HFC134a機組的效率較HCFC123機組略低,采用新技術對機組改進後,兩者差距可進一步減小;HFC134a的安全性能更好。綜上所述,HFC134a與HCFC123相比較,具有價格低廉,實用性好,安全性能優良,可靠,産品尺寸小,無強制性淘汰規定等特點。HFC134a正得到越來越廣泛的應用,除了主要制造商生産的離心和螺杆冷水機組,它還被用于汽車空調,冷藏車,醫用呼吸器等設備中。

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