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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(yōu)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,它將限制禁用;同時京都議定書也要求限制HFCs的排放量。最后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泄漏檢測,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復雜性和維修的難度。同時它也對機組性能產生一定影響,因為在實際的制冷過程中冷凝器內部可能存在著一部分空氣,這將增大冷凝壓力,降低系統COP。

HCFC123機組運行時冷凝器內正壓,蒸發(fā)器內負壓,這對機械密封來說是不利的,所以HFC134a要優(yōu)于HCFC123。反過來講,高壓運行可能導致泄漏增加的可能性,但是現代工業(yè)技術已經在減少泄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泄漏率,可看出HFC134a機組的泄漏更小。

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標準GB7778-2001,以毒性定量和可燃性定量的方法,將制冷劑分類,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致命的能力。根據制冷劑的毒性、可燃性因素,將制冷劑分類如表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(huán)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%;隨著過冷度的增加,HFC134a的COP比HCFC123的提高得快。在實際的制冷循環(huán)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差距將會縮小[4]。

值得注意的是,兩者效率的差距與《公共建筑節(jié)能設計標準》所提出的50%節(jié)能率相比很小。當采用新技術對機組性能改進后,對節(jié)能的貢獻要更大,從圖2中明顯地看到這一點,采用雙機頭后的效率較單機頭提高25.3%,采用雙機頭變頻后可提高達49.8%。

5其它方面

的GWP較高,《京都協議》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(yè)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標,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所產生的間接溫室效應。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(guī)定了對其的淘汰進程。值得注意的是發(fā)達國家明顯加快了淘汰時間,HCFC123的產量面臨較快的下降,歐盟法規(guī)更加速了對HCFC123的淘汰。這無疑給發(fā)展中國家?guī)砹藘纱鬂撛陲L險:1)HCFC123產量非常小,應用范圍狹窄,生產集中在發(fā)達國家,而發(fā)達國家HCFC的產量現在面臨較快的下降,HCFC123的價格必然由于減產而上漲,機組的維修和保養(yǎng)費用勢必也將面臨上升的風險;2)發(fā)達國家終將逐步停止HCFC123機組,其針對該制冷劑產品的后續(xù)技術研究和發(fā)展已基本處于停滯狀態(tài),給產品的后續(xù)技術帶來潛在風險,還有零部件供應問題?，F在購買的HCFC123機組,在其壽命周期內將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泄漏率;HFC134a機組的效率較HCFC123機組略低,采用新技術對機組改進后,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(yōu)良,可靠,產品尺寸小,無強制性淘汰規(guī)定等特點。HFC134a正得到越來越廣泛的應用,除了主要制造商生產的離心和螺桿冷水機組,它還被用于汽車空調,冷藏車,醫(yī)用呼吸器等設備中。

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