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摘要:闡述了離心式冷水機(jī)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(lái)講,HFC134a占有優(yōu)勢(shì);在效率方面,HCFC123略高于HFC134a;由于HCFC123的ODP不為零,根據(jù)蒙特利爾議定書(shū)這一強(qiáng)制性條約,它將限制禁用;同時(shí)京都議定書(shū)也要求限制HFCs的排放量。最后文中結(jié)合了中國(guó)國(guó)情對(duì)HCFC123的使用進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分析,認(rèn)為就目前而言,HFC134a應(yīng)當(dāng)成為替代劑的主流。
關(guān)鍵詞:離心式冷水機(jī)組;HFC134a;HCFC123;性能
檢測(cè)和制冷劑充注的,而HCFC123機(jī)組是在無(wú)充注下出廠的,它們必須現(xiàn)場(chǎng)充注以及泄漏檢測(cè),這無(wú)疑提高了制冷劑損失的可能性并且增大了現(xiàn)場(chǎng)工作的難度。
由于HFC134a冷水機(jī)組是正壓運(yùn)行,它們無(wú)需抽氣回收系統(tǒng),而HCFC123機(jī)組是在負(fù)壓下工作,必須安裝抽氣回收裝置以避免空氣和水蒸汽進(jìn)入機(jī)組。顯然,抽氣回收設(shè)備增加了機(jī)組的復(fù)雜性和維修的難度。同時(shí)它也對(duì)機(jī)組性能產(chǎn)生一定影響,因?yàn)樵趯?shí)際的制冷過(guò)程中冷凝器內(nèi)部可能存在著一部分空氣,這將增大冷凝壓力,降低系統(tǒng)COP。
HCFC123機(jī)組運(yùn)行時(shí)冷凝器內(nèi)正壓,蒸發(fā)器內(nèi)負(fù)壓,這對(duì)機(jī)械密封來(lái)說(shuō)是不利的,所以HFC134a要優(yōu)于HCFC123。反過(guò)來(lái)講,高壓運(yùn)行可能導(dǎo)致泄漏增加的可能性,但是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)已經(jīng)在減少泄漏和制冷劑的操作管理方面取得很明顯的進(jìn)步。表2顯示了不同機(jī)組的年泄漏率,可看出HFC134a機(jī)組的泄漏更小。
通常運(yùn)行壓力較高機(jī)組的尺寸較小,容積制冷量較大,制冷劑的充注量較小。同時(shí)在對(duì)制冷劑進(jìn)行回收時(shí),正壓使得移除冷水機(jī)中的制冷劑變得容易,并且無(wú)抽氣回收設(shè)備,也就免去了對(duì)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(jù)國(guó)家制定的最新標(biāo)準(zhǔn)GB7778-2001,以毒性定量和可燃性定量的方法,將制冷劑分類(lèi),此方法較科學(xué),目前廣泛采用。
毒性指在急劇或長(zhǎng)期接觸、吸入或攝取情況下,制冷劑對(duì)人體健康的有毒或致命的能力。根據(jù)制冷劑的毒性、可燃性因素,將制冷劑分類(lèi)如表3,其中字母A或B表示毒性程度,數(shù)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(huì)影響制冷循環(huán)的效率。表4給出了制冷劑HFC134a與HCFC123在不同工況時(shí)性能系數(shù)COP的值。由計(jì)算結(jié)果分析可知,HFC134a的理論效率比HCFC123低3%～5%;隨著過(guò)冷度的增加,HFC134a的COP比HCFC123的提高得快。在實(shí)際的制冷循環(huán)中,由于制冷劑HFC134a有更好的熱導(dǎo)性以及不凝性氣體對(duì)HCFC123的影響,兩者的COP差距將會(huì)縮小[4]。
值得注意的是,兩者效率的差距與《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》所提出的50%節(jié)能率相比很小。當(dāng)采用新技術(shù)對(duì)機(jī)組性能改進(jìn)后,對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)要更大,從圖2中明顯地看到這一點(diǎn),采用雙機(jī)頭后的效率較單機(jī)頭提高25.3%,采用雙機(jī)頭變頻后可提高達(dá)49.8%。
5其它方面
的GWP較高,《京都協(xié)議》明確規(guī)定控制和消減其排放量。然而,2000年所有溫室效應(yīng)氣體排放中HFCs占2%以下,并且計(jì)劃到2050年要控制在3%以下(數(shù)據(jù)來(lái)源IPCC:政府間氣候變化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)),從這個(gè)數(shù)據(jù)可以看出相對(duì)整個(gè)溫室效應(yīng)問(wèn)題,HFC的溫室效應(yīng)僅是很小的一部分。ORNL則提出了一種更為全面地評(píng)價(jià)制冷工質(zhì)溫室效應(yīng)的指標(biāo),稱(chēng)為總當(dāng)量變暖因素TEWI。它不僅包括了制冷工質(zhì)本身的直接溫室效應(yīng),而且還包括了因制冷裝置耗能而排放CO2所產(chǎn)生的間接溫室效應(yīng)。有文獻(xiàn)[5]表明,在總當(dāng)量變暖因素TEWI中,直接當(dāng)量變暖因素TEWI(D)所占的比例很小(小于5%),而間接當(dāng)量變暖因素TEWI(I)占TEWI95.4%以上,說(shuō)明制冷工質(zhì)的特性參數(shù)GWP對(duì)TEWI的影響并不顯著。HCFC123的ODP不為零,蒙特利爾議定書(shū)已規(guī)定了對(duì)其的淘汰進(jìn)程。值得注意的是發(fā)達(dá)國(guó)家明顯加快了淘汰時(shí)間,HCFC123的產(chǎn)量面臨較快的下降,歐盟法規(guī)更加速了對(duì)HCFC123的淘汰。這無(wú)疑給發(fā)展中國(guó)家?guī)?lái)了兩大潛在風(fēng)險(xiǎn):1)HCFC123產(chǎn)量非常小,應(yīng)用范圍狹窄,生產(chǎn)集中在發(fā)達(dá)國(guó)家,而發(fā)達(dá)國(guó)家HCFC的產(chǎn)量現(xiàn)在面臨較快的下降,HCFC123的價(jià)格必然由于減產(chǎn)而上漲,機(jī)組的維修和保養(yǎng)費(fèi)用勢(shì)必也將面臨上升的風(fēng)險(xiǎn);2)發(fā)達(dá)國(guó)家終將逐步停止HCFC123機(jī)組,其針對(duì)該制冷劑產(chǎn)品的后續(xù)技術(shù)研究和發(fā)展已基本處于停滯狀態(tài),給產(chǎn)品的后續(xù)技術(shù)帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn),還有零部件供應(yīng)問(wèn)題?，F(xiàn)在購(gòu)買(mǎi)的HCFC123機(jī)組,在其壽命周期內(nèi)將有很長(zhǎng)時(shí)間面臨制冷劑供應(yīng)和技術(shù)維修的風(fēng)險(xiǎn),如圖3所示。
6結(jié)語(yǔ)
根據(jù)本文對(duì)HFC134a與HCFC123的運(yùn)行壓力、制冷效率、安全性能等幾個(gè)方面的比較分析得知:HFC134a機(jī)組正壓運(yùn)行,無(wú)抽氣回收裝置,并具有更小的制冷劑泄漏率;HFC134a機(jī)組的效率較HCFC123機(jī)組略低,采用新技術(shù)對(duì)機(jī)組改進(jìn)后,兩者差距可進(jìn)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(jià)格低廉,實(shí)用性好,安全性能優(yōu)良,可靠,產(chǎn)品尺寸小,無(wú)強(qiáng)制性淘汰規(guī)定等特點(diǎn)。HFC134a正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,除了主要制造商生產(chǎn)的離心和螺桿冷水機(jī)組,它還被用于汽車(chē)空調(diào),冷藏車(chē),醫(yī)用呼吸器等設(shè)備中。
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