制冷剂的现状与发展前景毕业论文.doc

毕 业 设 计 论 文 题 目： 制冷剂的现状与发展前景 系 别： 机 械 工 程 系 专 业： 制 冷 与 冷 藏 专 业 学 制： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二O 年 月 日摘 要制冷剂，又叫制冷剂或冷冻剂，是一类利用人工利用物质物理性或化学性质而产生低温的物质，通过制冷会导致温度比周围环境的温度更低。常见的致冷剂有，固态的有NH4Cl、NH4NO3、NaNO3、食盐和冰的混合物，液态的有二氧化硫、液氨和氟里昂等。由于现代社会的飞速发展，人们对生活要求的不断提高，空调及冷库的使用也就越来越多。于此同时就有更多的制冷制被使用。本文就对现代社会上所使用的制冷剂作了详细介绍，现在制冷剂的现状、对大气的危害和影响，以及制冷剂的代替和未来发展前景。关键词：制冷剂 现状 发展前景 目 录前言································································5第1章 制冷剂的现状·················································61.1制冷剂的制冷原理·················································61.2制冷剂的现状·····················································6第2章 当前制冷剂存在的问题及制冷剂的替代····························82.1 当前的制冷剂及其存在的问题·······································82.2 制冷剂的替代·····················································9第3章 制冷剂的替代中的可持续发展观·································103.1可持续发展的概念·················································103.2制冷剂的替代中的可持续发展观·····································10第4章 制冷剂的发展前景··············································11结论·······························································14参考文献····························································15致谢································································16前 言根据对国内外大中型冷库制冷剂使用情况的调研，分析了大中型冷库制冷剂的现状。根据国际上最新的文献，评论了冷库制冷剂应用的发展新动向。结果表明：在国内外大中型冷库中，目前采用氨制冷剂是主流，今后氨仍然将是主要制冷剂。在蒸发温度-35以上，压缩式制冷采用氨制冷剂是最节能的。采用氨制冷剂的关键问题是安全问题。在制冷剂的发展动向中，CO2系统成为新一代制冷剂关注的重点，CO2NH3复叠式制冷系统具有较大的发展潜力。在间接制冷系统中，采用氨水替代乙二醇作为载冷剂，可以使系统能耗明显降低。早期使用的制冷剂氟利昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸且化学性稳定的制冷剂。 由于氟利昂性质稳定，它在大气中既不发生变化，也难被雨雪消除。在连年使用后，其蒸汽累积滞留在大气中，据估计每年逸散到大气中的CFC达70万吨，使它在大气中的含量每年递增5%。其主要降解途径是随气流上升，在平流层中受紫外光的作用而分解。但不幸的是由CFC分解而生成的氯原子能引起损耗臭氧的循环反应，所造成的后果是破坏平流层中的臭氧层。正是由于这一原因，氟利昂才被认定为大气污染物。 第1章 制冷剂的现状1.1制冷剂的制冷原理一、利用化学物质的溶解热制冷 物质溶解时，常伴有热效应发生。如NH4Cl、NH4NO3、NaNO3等物质溶解时要吸收热量，导致溶液温度降低；浓硫酸、氢氧化钠、无水氯化钙、无水碳酸钠等溶解时要放出热量，溶液温度升高。利用物质溶解时热量变化的性质，可以将前者用作致冷剂。并且不同物质溶解时热量变化的数值不同，如NH4NO3的摩尔溶解热可达+26.36千焦/摩尔，即每1mol物质溶解时要吸收26.36kJ的热量。这是由于物质溶解有两个相反的过程：一是处于固体物质表面的粒子（分子或离子）在它溶解到溶剂时，受到溶剂分子的吸引，于是吸收热量克服晶体对它的引力，离开晶体向溶剂扩散，成为自由运动的粒子；二是已经扩散到溶剂之中的溶质分子或离子与溶剂分子结合生成水合分子或水合离子，于是放出热量。如果前者所吸收的热量大于后者所放出的能量则物质溶解时就会吸热。二、利用混合物的凝固点降低致冷 物质的凝固点是指物质在固态和液态蒸气压相等时的温度，而混合物的凝固点总是比各组成物质的凝固点要低，如质量分数为23.3%的NaCl溶液其凝固点为21.2，29.8%的CaCl2溶液其凝固点为55。根据物质组成混合物时凝固点降低的性质特点，常用混合物作致冷剂。常用物质的凝固点如下表。物质 凝固点 物质 凝固点 物质 凝固点NaCl 21.2 CaCl2?6H2O 55 KCl 11.1(NH4)2SO4 19 MgSO4?7H2O 3.9 NH4Cl 15.8NaNO3 18.5 Na2CO3?10H2O 2.1 NH4NO3 17.3 三、利用低沸点物质相变过程中的热效应致冷 通常呈现固态、液态或气态，物质不同状态之间的变化叫做相变。物质相变的实质是分子具有的能量发生了变化，所以相变过程中总会有放热或吸热的现象发生。如在医院里，用70%的酒精溶液作皮肤表面的消毒时，有明显的凉感，就是液体酒精气化过程中吸收热量的结果。从微观粒子角度而言，这些物质在气化过程中之所以能吸收热量，主要有两个方面的原因：一是因为它们的分子离开液体表面时，要吸收热量以克服分子间的引力；二是当液体变成气体时体积膨胀，需要吸收热量以反抗外界的压力。利用物质相变过程中的热效应是致冷的方法之一，尤其是低沸点的物质。常见的低沸点物质有液态二氧化硫、液氨、氟里昂等，都曾用于制造冰箱中的致冷剂。它们能在极低的温度下吸收热量而气体，然后在压缩机内被压缩呈高温、高压，再经冷凝器放出热量，最后经节流膨胀或绝热膨胀至低温状态。通过不断循环，可不断地从周围物质中吸收热量，达到致冷的目的。常见致冷剂的沸点如下。物质 沸点（） 物质 沸点（） 物质 沸点（）NH3 33.4 SO2 10.0 CH3Cl 24.2O2 183 N2 196 CF4（氟里昂-14） 1281.2制冷剂的现状早期制冷时要用到制冷剂氟利昂，它对环境污染较大，所以一般公司都会有一套氟利昂回收处理的流程，从而对环境造成尽可能少的影响，以下就介绍一种氟利昂回收装置：其申请专利号为CN98221159.7公开号为CN2323164该装置有低压吸氟进气三通阀、干燥过滤器、气液分离器、旋转压缩机、冷凝器、贮液器、高压出液回收三通阀组成，并依次由管路连通。在低压吸氟进气三通阀的另两条支路上分别装低压表和吸氟橡胶管，在高压出液回收三通阀的另两条支路上分别装高压表和出液管。该系统配有常规电源电路操作简单，便于制冷设备维修时氟利昂的回收，从而避免了氟利昂的浪费和对环境的污染。目前三菱公司已经摒弃了氟利昂这种传统的制冷剂，而是改用了新型制冷剂R410A，R410A是一种由两种成分（R-32和R-125）组成的新型环保、高效节能的混合制冷剂。它无毒、无色、不易燃、热稳定性好，化学性质稳定，不会破坏臭氧层，其臭氧耗损值（ODP）为0。与R22的制冷能力相当，是R22的最佳替代物。它与矿物油的相互溶解性能不佳，和酯类油（POE68）的互溶性能良好。目前还有几种新型的空调制冷剂，如制冷剂R421A、 R433b。R421A 是一种最新型的，不破坏臭氧层,可长期替代R-22制冷剂，能在不更改现有冷冻系统的条件下全面替代R-22，替代R-22的时候不需要更换现用的润滑油， 可以在所有为R-22设计的压缩机上使用。 可以使用矿物油，AB或POE等润滑油，它不易燃，被美国制冷业权威机构ASHRAE评为A1的安全标准。与R-22相比较，在R-22的适用温度范围内其功效相似，它能冷冻系统的泄露修复后添加即可。 R421A 的耗电率少于R-407C 10%，压缩机的压力小于R407C, 因此使用R421A, 无须更改压缩机生产线; 可直接加入现有使用R-22的压缩机。 R421A是耐热的三种成份的混合物，以液体的状态下储存在筒里运输.在任何制冷系统发生泄露的情况下,可使用R-421A直接添加,对系统功能没有影响。R421A是一种高效的制冷剂，它最明显的一个效率是温度越高，制冷能力越高; R421A在制冷方面已被证实是非常适宜的制冷剂。R421A从3左右的牛油和水果的储藏温度,到-40的中等储藏温度下都运行良好。许多例子表明，使用R-421A的压缩机在更低制冷温度下工作，能够接近达到所指出的最大运行效率。R433b的特点是比其他的制冷剂的蒸发潜热大，单位时间降温速度更快；分子量小，流动性能好，输送压力低，压缩机的负荷减小，可延长压缩机的使用寿命，降低电耗，节省系统的运行成本，综合节能率可达2830%。其环保指标为O.D.P = 0 G.W.P =3。它在2008年12月份通过国家级检测中心对格力分体空调KFR-72LW/A(72520L1)A-N5型机器进行的检测。该机自带R22制冷剂，充装量为1950克。测试后抽真空，充装R433b制冷剂800克850克最佳，对比节能28%30%。本制冷剂在压缩机内还起一定的润滑作用，环保节能。主要有以下优点：1.环保性： R433b是碳氢化合物天然冷媒，不损坏臭氧层，无温室效应，安全环保。2. 兼容性： R433b 的热工性能与R22相近，所以对于R22的制冷系统无须变更，可直接充装到R22制冷系统中，达到同样的制冷效果，并与各类润滑油有良好的相容性。3.经济性： R433b的充装量，是R22的五分之二，经济实惠。而且直接替代R22也节省了大量改动费用。该产品目前在澳大利亚、伊朗、欧洲已经得到大规模推广使用。使用该制冷剂应注意： R433b碳氢环保制冷剂是易燃易爆的压缩气体，与空气混合可形成爆炸性混合气体，因此在存放时，应储存在阴凉、通风的仓库内。不能与氧化剂类产品混放。远离火源、热源，由专业人员充装。在工作场所严禁烟火。为了对环境造成尽可能少的污染，社会各界都在做出各自的努力，各种新型环保节能的制冷剂还在不断研发中，一些如三菱，大金，格力这样的空调生产厂商也都积极配合环保事业，毅然摒弃原先对环境有严重危害的制冷剂改为采用节能环保低能耗的制冷剂，并且配备有合理完善的制冷剂回收处理流程，做到对顾客，对环境都负责。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。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。第2章 当前制冷剂存在的问题及制冷剂的替代2.1 当前的制冷剂及其存在的问题 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2。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3：· 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，使农作物减产。紫外线辐射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4。而HCFCs与CFCs同样能够破坏臭氧，两者只不过是所含的氯原子多少不同而已。同时CFCs、HCFCs和新一代HFCs制冷剂都被认为是温室气体5，它们对全球气候变暖影响的大小，取决于它们吸收红外能量的能力和它们在大气中延续的时间，可用GWP(全球变暖潜值)来度量它们对全球变暖作用的大小，其大小是相对于CO2的温室效应而言的，规定CO2的GWP值为1。物质对于臭氧层破坏能力的大小是以ODP（大气臭氧层损耗潜能值）来衡量的，以CFC11为基准，规定CFC11的ODP值为1。部分制冷剂的ODP和GWP值见表1。表1部分制冷剂的ODP和GWP值物质ODP值（R 111）GWP值（CO21）CFC11(R11)1.01500CFC12(R12)1.04500HCFC22(R22)0.05510HFC32(R32)0CFC113(R113)0.82100CFC114(R114)1.05500CFC115(R115)0.67400HCFC123(R123)0.0229HCFC124(R124)0.02150HFC125(R125)0860HFC134a(R134a)0420HCFC141b(R141b)0.08150HCFC142b(R142b)0.08540HFC143a(R143a)01800HFC152a(R152a)047HC600a(R600a)015由于温室效应将引起气候变化，目前国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。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损失。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2：· 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。· 影响农业和自然生态系统 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。根据蒙特利尔议定书CFCs在发达国家已经被禁用，HCFCs因为对臭氧仍具有破坏作用也即将被淘汰。由于GWP较高，京都议定书将替代CFCs和HCFCs的HFCs物质列入限控物质清单中，要求发达国家控制HFCs的排放。所有这些都对制冷剂的替代研究提出了更高的要求。因此理想的替代制冷剂除应有较低的ODP值和GWP值外，还应具有良好的安全性、经济性、优良的热物性等优点，争取做到既环保又节能。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）R134aR134a的ODP0，GWP420，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，用于汽车空调和家用冰箱等领域。但使用R134a，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。另外它还是一种温室效应气体，所以仍然存在一定的缺陷。2）R152a从物化性方面看HFC-152a也与CFC-12接近，用R152a替代R12后能耗可降低37，但其在空气中含量达4.816.8时具有可燃性，因此推广使用收到一定的限制。而它可与其它物质混合，组成非共沸混合物来替代CFC-12。3）R410AR410A是近共沸混合制冷剂，是由质量分数为50R32和50R125组成。ODP0，主要用来替代R22，单位容积制冷量较大，传热性能及流动性能较好，但同温度下压力值比R22高约60。4）R407CR407C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：5）碳氢化合物6目前作为制冷剂应用的碳氢化合物主要是丙烷（R290）、丁烷（R600）和异丁烷（R600a）等，其中R600a已在欧洲和一些发展中国家广泛用于冰箱中，并且它符合京都议定书的要求，ODP0，GWP15，环保性能好，成本低，运行压力低，噪声小，但其易燃，易爆。此外R290和R600a组成的混合制冷剂也有一定的发展使用。6）氨（R717）氨已被使用达120年之久而至今仍在使用。其ODP=0、GWP=0，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、高的排气温度等问题也需合理解决。看来，NH3会有更大的市场份额。7）二氧化碳（R744）CO2是自然界天然存在的物质， ODP0， GWP=1。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。当然除了以上提到的制冷剂外还有很多新型的替代产品，如清华大学研制的清华三号，清华四号等混合制冷剂也取得了不错的效果。第三章 制冷剂的可持续发展3.1可持续发展的概念可持续发展的概念源于环境保护。可持续发展的思想是从70年代以后逐渐形成的。1980年，联合国向全世界呼吁：“必须研究自然的、社会的、生态的、经济的发展及自然资源利用过程中的基本关系，确保全球持续发展7。” 1987年，联合国世界环境与发展委员会在我们共同的未来报告中指出，可持续发展是指“既满足当代人的需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展”。这一定义在1992年联合国环境与发展大会上得到了各国的共识。可持续发展是指生态、经济和社会三者的协调发展。其中生态可持续发展以保护自然为基础，与资源和环境的承载能力相适应。在发展的同时，必须保护环境，包括控制环境污染和改善环境质量，保护生物多样性和地球生态的完整性，保证以持续的方式使用可再生资源，使人类的发展保持在地球承载能力之内。3.2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。可持续发展的核心是经济发展与保护资源、保护生态环境的协调一致，是为了让子孙后代能够享有充分的资源和良好的自然环境。通过近年来制冷剂替代工作的进展，我们可以看到人们不再只注重制冷剂的热物性，而更加注重其环保性。在蒙特利尔议定书签订以前制冷剂的研究一般以良好的热力学性质和物理、化学性质等为主，如CFC系列的R11，R12等都具有良好的热力性能和化学稳定性，且无毒，不燃，不爆等，但对臭氧层有很大的破坏作用，且能够引起温室效应。在蒙特利尔议定书签订以后，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。从上面这些内容可以看出，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着作用，它不但推动这制冷剂的替代研究工作的发展，而且也为制冷剂的发展指明了发展方向。制冷剂的发展趋势待添加的隐藏文字内容2总得来说制冷剂的发展趋势应该满足生态环境可持续发展的要求，并且推动其进一步发展。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：一个是环保，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。一直以来制冷剂的替代研究工作也是沿着环保的方向发展的，并且已经对环境的可持续发展起到了很大的促进作用，2003年9月为纪念“国际臭氧层日”，联合国环境规划署和国际气象组织在巴黎发表了由37个国家250名专家联合作出的关于大气臭氧层状况的评估报告。报告指出，自从保护臭氧层的蒙特利尔协议得到183个国家签署之后，各国做了很多努力，大气臭氧层已出现了恢复的迹象，但在今后几十年中依然很脆弱。1998年以来的研究表明，破坏同温层臭氧层的气体水平几乎已经达到顶点，但是破坏对流层内臭氧层的化学物质总量正在以缓慢的速度下降。其表现形式是：南极上空的臭氧层空洞近几十年来一直在扩大，但近年来速度已经放慢低于上世纪80年代水平；北极上空的臭氧层空洞正在缩小，表明臭氧层正在恢复。第二个是节能，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，今夏我国18个省市出现电力紧缺问题，中国电监会的一项调查显示，供需矛盾加剧造成今夏电力吃紧，其中空调制冷负荷快速增长是不可忽视因素。今夏我国华东、华中、华南地区持续高温，空调制冷负荷猛增。华东电网、南方电网、华中电网空调制冷负荷比重已超过30，个别省电网甚至接近40。而电能的产生又要消耗大量的化石燃料，如煤、石油等，不但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，通过研制新型节能制冷剂降低制冷空调设备的能耗也是一个发展方向。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。第四章 制冷剂的发展前景可以用作制冷剂的自然制冷剂有5种：水、CO2、NH3、碳氢化合物和空气,丙烷(R290)是碳氢化合物的一种。早在19世纪，碳氢化合物已经作为一种制冷剂应用于冰箱等家用制冷器具中，受当时理论和技术所限，人们对其应用和安全性缺乏应有认识，在一台冰箱中充注多达1kg以上的碳氢化合物，使整个系统效率低，容易泄漏，造成火灾等安全事故，从而给人们留下了碳氢化合物制冷效率低、安全性差的印象。1974年，人们发现含氯元素会对臭氧层产生破坏作用，其后，随着"蒙特利尔条约"对CFC和HCFC物质的禁用，碳氢化合物物质替代制冷剂研究才在全球重新展开。 丙烷在空调中的应用情况： 在世界上房间空调R22制冷剂替代的通行做法是采用R410A或R407C两种制冷剂，但这两种物质属于"京都议定书"中受控排放的HFCs类温室效应气体，另外，人工合成制冷剂虽然有比较好的热力性能，但对自然环境有不同层次，不同方面的影响，解决了一方面环境问题，同时又产生了新问题或无法解决其他方面问题，所以，R410A不属于完全理想的制冷剂。在家用空调替代物方面，欧洲国家和日本走在前列，目前使用R410A和R407C等HFCs类制冷剂替代R22，但欧洲有些企业已经开始研发自然制冷剂制冷系统，自然制冷剂对环境影响最小，是长期替代的理想物质。 同R22相比，丙烷对臭氧层破坏系数是0，全球变暖系数GWP值很低，基本可以忽略。但丙烷属于可燃制冷剂，在一定条件下可以燃烧，甚至爆炸。丙烷与矿物油相溶，如果在空调中采用丙烷为替代制冷剂，空调压缩机企业则可以使用现有R22压缩机的生产线，只是压缩机排量需要适当增加，压缩机生产成本较匹配R22的压缩机略有增加。而R410A和R407C压缩机使用POE或PVE油，其中POE油吸湿性强，生产中水分管理严格，一旦水分超标，压缩机极易出现"镀铜"现象，导致空调系统出现故障。 中国在制冷空调制冷剂替代方面基本上是追随日本和美国，由于对可燃制冷剂特性、法规不了解或不理解，国内各空调器厂其本上都未进行有关丙烷空调试验研究。世界上对丙烷在空调的应用研究主要集中在美国、日本及欧洲国家。在北欧，丙烷主要应用在以采暖热泵系统方面，近期，意大利DELONGHI/FaAA和美国LENNOX等公司也对丙烷在家用空调上进行了应用研究。其中DELONGHI/FaAA公司在2004年IKK展出了使用丙烷的移动空调（型号PACF130EC0）。 通过实验测试，如果用 R22空调系统直接换用丙烷制冷剂，空调系统的制冷量减少10%，能效比提高4%。Y.Hwang用9kW的热泵系统对R22和丙烷进行优化对比试验，对压缩机、膨胀阀以及充注量分别按制冷剂作相应优化。试验结果表明，相同系统情况下，丙烷充注量是R22的48%49%，在同等过热度不同测试工况下，丙烷比R22制冷量小3%6%，能效比低2%8%；额定制热工况时，丙烷比R22能力和COP低1%6%，当环境温度高于20时，R22系统的COP值高于丙烷；当环境温度低于20时，丙烷系统的COP值高于R22系统。 丙烷和R22替代物的成本比较 R410A和R407C制冷剂目前售价大约为80元/kg，R22大约23元/kg，而丙烷是液化石油气的主要成分，如果有需求，石化行业都可以加工，现在石油价格持续上涨，以一罐15kg液化石油气75元计算，每公斤液化石油气5元，按95%丙烷含量，通过分离杂质，提纯丙烷，按3倍于材料成本作为售价计算，丙烷售价约为15.8元/kg，在相同制冷系统中，R22和R410A充注量相当，而丙烷充注量仅相当于R22的50%，丙烷系统的成本比R22系统要低，比R410A系统低很多。 由于丙烷和矿物油相溶，因此匹配丙烷的压缩机生产线兼容R22压缩机生产线，压缩机生产成本降低，在空调整机商检房标准检测机可共用。而R410A、R407C系统和R22系统使用不同的润滑油，所以，R410A空调系统使用的压缩机需要新建生产线，并且需要在空调整机商检房建不同的标准检测机，来分别对应POE油、PVE油和矿物油空调系统。 R410A和R407C电控系统和R22完全一致，但丙烷空调电控系统需要考虑将电器部件如继电器、压缩机过载保护器、主令开关、温控器等部件改为密闭式，一些电控部件价格会偏高，所以丙烷系统的电控产品成本高于R407C和R410A。 数据是基于R22的一种12000Btu/h热泵分体空调成本采用相对值对比的结果。相比于R410A系统中的R410A冲注量，丙烷的冲注量只相当其50%，所匹配的压缩机生产成本也较低，但电控成本较高。如果能在丙烷空调中采用铝制换热器、铝制管路、铝制阀门，丙烷空调系统的生产成本将大大降低。 各国对可燃制冷剂态度和安全法规： 美国、日本等国的很多厂商为研究替代空调CFC类和HCFC类制冷剂做了很大的前期投入，在家用空调用制冷剂方面做了大量R410A和R407C等合成制冷制冷剂研究工作，从前期替代方面指导应用到系列零部件开发规模化、产业化，申请了大量相关专利，可以为空调制造商提供从前期预研、生产线改造，产品配套等一揽子解决方案，但出于自身利益考虑，这些企业不会主动向自然制冷剂转换。另一方面，可燃制冷剂带给人们心理阴影不容忽视，缺乏改造丙烷空调生产线、以及在空调中安全应用等多方面经验，所以丙烷在空调系统中的应用研究进展缓慢。 世界各国对于可燃制冷剂立场和态度有很大不同，在能否使用、使用场合以及最大允许充注量等问题上存在较大分歧。目前在冰箱等小型制冷系统中使用R600a等碳氢化合物已基本得到欧盟各国认可，一般规定每台冰箱充注量应小于150g（美国UL250标准规定小于50g）。由此可以推测，如果在家用空调中使用少于某个限定值的丙烷应该是可以被大多高等教育产业化数国家接受的。 由于美国人比较注重安全，所以对可燃制冷剂的使用比较排斥。非洲国家出于对维修人员素质低的考虑，暂时没有采用可燃制冷剂的计划。日本没有限制可燃制冷剂的法规，但按照常理，日本对可燃制冷剂的态度将取决于ISO和IEC的安全指导。欧洲的法国考虑协调国家标准和IEC和ISO一致，英国、德国等欧洲国家出台相关标准允许使用可燃制冷剂，表3 是英国对可燃制冷剂使用方面的规定。我国国家标准GB 9237-2001则明确规定不允许在家用空调采用可燃制冷剂。 近几年，我国的建筑节能技术取得了一些进展，居住建筑要求节能50%，采暖能耗较以前有所下降。而对于整个系统的可持续性评价还没有具体量化的方法。因此，如何对暖通空调可持续发展程度做出评价是当前暖通专业面临的一个急需解决的重要问题。    价值工程的特点决定了它可以作为定性评价暖通空调可持续发展的一种方法。价值工程与可持续发展的研究对象都是产品的整个生命周期，可持续发展要考虑技术、经济与环境之间的协调发展，价值工程致力于功能与成本的最佳匹配，从环境经济学来讲，发展经济与保护环境是对立统一的关系，二者在发展中缺一不可。因而，环境保护作为价值分析的功能指标是必然的，离开环境保护这一功能指标，价值分析就违背了我国经济发展的重要战略方针经济发展与环境保护相互协调，相互促进。结 论何种制冷剂在未来担任主角还不能确定。制冷剂的性能是必需满足要求的，同时使用制冷剂的系统开发技术和减少使用制冷剂量的基本技术也是必不可少的。除了考虑环境的因素，即候选物质和目前在用制冷剂基于全球变暖影响总当量TEWI、生命周期管理LCA和寿命期气候性能LCCP评估的比较，以及考虑安全的因素，即公害和暴露的评估加上风险、利益的分析，还要考虑市场大小、管理法规、国际关系和资金援助等政治和经济因素。此外，由于法律的遵守问题和建筑特性(诸如隔热良好的和密封的住房建筑)引起的复杂问题，制冷剂的发展方向可能会变动。因此，要预测制冷剂的未来是极其困难的。参考文献1 曹德胜 史林 制冷剂使用手册 冶金工业出版社2 郑贤德 制冷原理与装置 机械工业出版社 3 侯伟义 徐锦华制冷剂的发展趋势与环境的可持续发展 机械制造与研究4 韩玮 制冷剂的研究与发展概况 核工程研究与设计5 王朋 新型制冷剂的替代研究与可持续发展 日用电器.2007.6 致 谢三年的大学生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 我将尽我最大的努力，去打拼自己的事业。同时在工作中不断的学习，积累经验，更进一步提升本身价值。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。