臭氧層的破壞和全球氣候變化，是當(dāng)前世界所面臨的主要環(huán)境問題。由于制冷空調(diào)熱泵行業(yè)廣泛采用CFC與HCFC類物質(zhì)對(duì)臭氧層有破壞作用以及產(chǎn)生溫室效就，使全世界的這一行業(yè)面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。CFC與H CFC的替代已成為當(dāng)前國(guó)際性的熱門話題。

1 最近兩次國(guó)際會(huì)議簡(jiǎn)介

　　國(guó)際制冷學(xué)會(huì)于1999年9月19～24日在澳大利亞悉尼召開的"第20屆國(guó)際制冷大會(huì)"和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署、美國(guó)環(huán)保局于1999年9月25～27日在美國(guó)華盛頓召開"地球技術(shù)訟壇"，分別著重討論了全球性環(huán)保問題對(duì)制冷空調(diào)行業(yè)的制冷劑替代物對(duì)策等問題，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下。
　　國(guó)際制冷學(xué)會(huì)從1908年創(chuàng)建以來舉行的19次國(guó)際制冷大會(huì)，每次都是對(duì)國(guó)際制冷空調(diào)界具有重大影響盛會(huì)。1999年舉行的第20屆國(guó)際制冷大會(huì)，又恰逢即將來臨的21世紀(jì)，因此大會(huì)的主題確定為"進(jìn)入第3個(gè)千禧年的制冷界"，近千名來自世界各國(guó)的學(xué)者、專家和企業(yè)代表與會(huì)，共商21世紀(jì)制冷空調(diào)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。我國(guó)由中國(guó)制冷學(xué)會(huì)組團(tuán)共有26位代表參會(huì)，發(fā)表了多篇論文。
　　此次大會(huì)的內(nèi)容廣泛、全面，其中涉及制冷劑替代方面的，有大會(huì)報(bào)告2篇，題目分別為《制冷與環(huán)境--未來的問題與對(duì)策》和《作為制冷劑的HFCs應(yīng)用》；有專題報(bào)告6篇，分別為《制冷空調(diào)的制冷劑替代》、《碳?xì)浠衔镏评鋭┑木C述》、《下個(gè)世紀(jì)的熱泵系統(tǒng)》、《新制冷劑的材料相容性和油溶性》、《新制冷劑傳熱物性》和《新制冷劑強(qiáng)化管內(nèi)傳熱》；還舉辦了2次討論班，主題分別為制冷劑熱力學(xué)物性和碳?xì)浠衔锇踩裕唤涣鲗W(xué)術(shù)論文有46篇，涉及CFC與HCFC的替代（包括替代、改型、汽車空調(diào)和混合物）、制冷劑/油（包括熱物性、粘度、溶解性）、CO₂超臨界循環(huán)（包括系統(tǒng)、性能、應(yīng)用和設(shè)備）碳?xì)浠衔铮☉?yīng)用、成本、性能）。其中，筆者在會(huì)上作了題為《THR03--一種新的HCFC-22替代物》的學(xué)術(shù)報(bào)告，獲得分組會(huì)議主席和與會(huì)代表的好評(píng)，認(rèn)為是 "一篇很有意義的論文"。
　　在美國(guó)舉行的"地球技術(shù)論壇"，前身是國(guó)際保護(hù)臭氧層技術(shù)會(huì)議，每年一次。從1998年以來改用現(xiàn)名，為的是全面探討全球性環(huán)保問題，包括全球氣候變化和保護(hù)臭氧層等。這次會(huì)議的重點(diǎn)，更側(cè)重于全球氣候變化。與會(huì)的500多位代表來自世界各國(guó)，有世界環(huán)保組織和政府官員、學(xué)者、專家和企業(yè)代表。會(huì)上有4篇大會(huì)報(bào)告，美國(guó)白宮環(huán)境顧問委員會(huì)招待主任、美國(guó)環(huán)保局官員和荷蘭政府官員分別就"《京都協(xié)議》的對(duì)策"和"《蒙特利爾議定書》與《京都協(xié)議》的聯(lián)系"作了報(bào)告。會(huì)上有關(guān)制冷劑替代物方面的論文有25篇。其中涉及創(chuàng)新技術(shù)的3篇（包括筆者的《一種替代R502的新制冷劑--THR04》論文）；涉及HFC制冷劑的6篇（包括方案、美國(guó)家電行業(yè)應(yīng)用研究、汽車空調(diào)等）；涉及天然工質(zhì)的4篇（包括NH₃的應(yīng)用、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署的碳?xì)浠衔镯?xiàng)目、CO₂汽車空調(diào)）；涉及未來技術(shù)的6篇（包括21世紀(jì)的空調(diào)制冷研究、美國(guó)供暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）研究項(xiàng)目、汽車空調(diào)系統(tǒng)未來技術(shù)等）。

2 21世紀(jì)綠色環(huán)保制冷劑的趨勢(shì)

　　從這兩次國(guó)際會(huì)議和最近的相關(guān)論文看，為了適應(yīng)環(huán)保的需要，特別是為了適應(yīng)環(huán)保臭氧層的需要，近10年來，制冷空調(diào)行業(yè)已作了積極響應(yīng)，采取了許多措施和行動(dòng)。從目前情況分，替代工質(zhì)有許多種，大致歸納如圖1所示。潛在的替代物有合成的和天然的兩種。合成的替代物有HFC，天然的有，NH₃，CO₂，水，碳?xì)浠衔锏取?BR>　　
　　表1 世紀(jì)綠色環(huán)保制冷劑的趨勢(shì)。

　　 由表1可見，CFC-12替代制冷劑的純合成工質(zhì)主要為HFC-134a，現(xiàn)已被認(rèn)可和接受使用。但在蒸發(fā)溫度低于-23。CFC時(shí)，由于將產(chǎn)生高的壓縮比，冷量受到限制，其使用將受影響。此外，油、制冷空調(diào)系統(tǒng)的能效、工作可靠性等還待進(jìn)一步解決。
　　CFC-12替代制冷劑中的含HFC的混合物，如R401a和THR01（清華一號(hào)）等，一般可直接充注，便于當(dāng)前使用和今后的轉(zhuǎn)軌。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，它們只是中近期過渡性替代物，2040年后被禁用。
　　至于HCFC-22的替代制冷劑，尚沒有純的合成工質(zhì)，均為HFC混合物，如R407c， R410a或THR03（清華三號(hào)）等。
　　R502的替代物，也均為混合物，有的為HCFC混合物，如R408a和THR04（清華四號(hào)），有的為HFC混合物，如R404a和R507a等。
　　CFC-11的替代物，主要為HCFC-123，也是一種過渡性工質(zhì)。

3 國(guó)際共同關(guān)注的幾個(gè)關(guān)于替代物的問題

　　3．1 如何正確協(xié)調(diào)《蒙特利爾議定書》（以下簡(jiǎn)稱《蒙》）與《京都協(xié)議》（以下簡(jiǎn)稱《京》）的要求。
　　《蒙》與《京》兩個(gè)協(xié)議是有聯(lián)系的，均是為了保護(hù)環(huán)境的需要，但又有不同要求。《蒙》要求限期逐步淘汰CFC和HCFC等物質(zhì)，是強(qiáng)制的；而《京》要求控制溫室氣體的排放，并不對(duì)溫室氣體的產(chǎn)生、使用采取強(qiáng)制性手段。
　　制冷空調(diào)行業(yè)為了適應(yīng)CFC和HCFC類制冷劑的淘汰，紛紛轉(zhuǎn)軌使用HFC物質(zhì)。但現(xiàn)在《京》又將HFC物質(zhì)列入了溫室氣體清單中，要對(duì)它們的排放加以控制。顯然，后者的要求，對(duì)于制冷空調(diào)行業(yè)的近些年來為采限HFC所作的各種努力，確實(shí)產(chǎn)生了一些負(fù)面的影響，以致造成無所適從的感覺。
　　為了正確協(xié)調(diào)《蒙》與《京》的要求，為了全面正確衡量制冷劑對(duì)全球氣候變化的影響，制冷空調(diào)行業(yè)界認(rèn)為，除了制冷劑的GWP值外，空調(diào)制冷系統(tǒng)會(huì)以另一種方式對(duì)全球變暖起作用。由于這些系統(tǒng)均需依靠電力或化石燃料的消耗來維持運(yùn)行，而煤、石油和天然氣燃料生產(chǎn)電力時(shí)都產(chǎn)生CO₂，進(jìn)而也會(huì)影響全球變暖。因此提出了變暖影響總當(dāng)量TEWI指標(biāo)，它考慮了這兩種主要方式，也就是制冷劑排放的直接效應(yīng)和能源利用引起的間接效應(yīng)。直接效應(yīng)取決于制冷劑的GWP值、氣體釋放量和考慮時(shí)間框架長(zhǎng)度，間接效應(yīng)取決于這種空調(diào)制冷系統(tǒng)的效率以及能源來自何處。
　　表2給出了不同制冷空調(diào)系統(tǒng)的TEWI值，這是基于500年時(shí)間框架，如果使用較長(zhǎng)的時(shí)間框架，直接效應(yīng)就較小。
　　從表2看出，對(duì)于整體式空調(diào)器、離心式冷水機(jī)組、熱泵等制冷空調(diào)系統(tǒng)，間接效應(yīng)對(duì)TEWI的影響要比直接效應(yīng)在得多。
　　
　　表2 主要制冷用途的變暖影響總當(dāng)量（TEWI）^[16]　

　　對(duì)于制冷空調(diào)系統(tǒng)，間接效應(yīng)對(duì)TEWI的影響要比直接效應(yīng)大得多。
　　對(duì)于空調(diào)制冷行業(yè)來說，為防止氣候變暖所需作出的努力主要是：
　　①提供高效節(jié)能設(shè)備，減少CO₂排放量。
　　②盡可能減少制冷設(shè)備使用和銷毀時(shí)制冷劑的排放量或泄漏量，并采取有效的回收再生設(shè)備，加強(qiáng)制冷劑的回收利用。這些努力也就意味著考慮保護(hù)臭氧層的同時(shí)，要注意到防止氣候變暖的措施。在選擇制冷劑時(shí)，不僅要考慮它們的ODP值為零，而且還要求GWP值低，熱工性能好，具有節(jié)能效果和充注量少。在21世紀(jì)內(nèi)要求促進(jìn)并推廣使用這類制冷劑并使相應(yīng)的空調(diào)制冷設(shè)備實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
　　近來，對(duì)于離心式冷水機(jī)組中的CFC-11替代物HCFC-123，由于其GWP值很低（90），而且這類機(jī)組的泄漏率也很低（約1%），也就是說直接效應(yīng)也非常低，如表2所示，僅為0.5%，甚至可以低至0.2%，而且這類機(jī)組的效率也很高，即使用HCFC-123對(duì)全球氣候變化的影響是很小的，盡管其ODP不為零，但也很低（0.012）。因此有的專家認(rèn)為，雖然HCFC-123屬于HCFC類物質(zhì)，但對(duì)其盲目淘汰并不合理。他們認(rèn)為若用HFC-134a替代HCFC-123，GWP值將提高13.3倍，而ODP僅減少了0.012%。綜合《蒙》與《京》的要求，他們認(rèn)為在淘汰HCFC物質(zhì)時(shí)，不應(yīng)"一刀切"，與其淘汰HCFC-123，不如設(shè)法提高，此類機(jī)組的效率。否則反而會(huì)對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生更為不利的影響。由推知，在HFC物質(zhì)中，HFC-152也就是一種很為理想的替代物，因?yàn)槠銰WP僅為140。我國(guó)開發(fā)采用的HFC-152a類混合物也應(yīng)是較為理想的替代物。
　　
　　3．2 如何正確總結(jié)歷史經(jīng)驗(yàn)
　　在21世紀(jì)即將來臨之際，國(guó)內(nèi)外制冷空調(diào)行業(yè)均在探索如何總結(jié)歷史經(jīng)驗(yàn)，尋求正確、科學(xué)地解決由于環(huán)保要求提出的制冷劑替代問題，力爭(zhēng)少走彎路。
　　從歷史上看，制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段。
　　第一階段，從1830年至1930年，主要采用NH₃，HC，CO₂，空氣等作為制冷劑，有的有毒，有的可燃，有的效率很低，主要出安全代表性的考慮。盡管使用了100年之久，當(dāng)出現(xiàn)了CFC和HCFC制冷劑后，還是當(dāng)機(jī)立斷，實(shí)現(xiàn)了重大的第一次轉(zhuǎn)軌。
　　第二階段，從1930年到1990年，主要用CFC和HCFC制冷劑。使用了60年后，發(fā)現(xiàn)這些制冷劑破壞臭氧層。出于環(huán)保的需要，不得不被迫實(shí)現(xiàn)第二次轉(zhuǎn)軌。
　　第三階段，從1990年至今，進(jìn)入以HFC制冷劑為主的時(shí)期。
　　目前，國(guó)外有些專家擔(dān)憂，會(huì)不會(huì)過了若干年后，又發(fā)現(xiàn)HFC制冷劑有什么新問題，特別是由于HFC制冷劑的GWP大都在1000以上，又重蹈第二階段經(jīng)歷了60年才發(fā)現(xiàn)釋放了大量破壞臭氧層氣體的錯(cuò)誤。
　　這個(gè)問題的實(shí)質(zhì)，是對(duì)HFC與天然工質(zhì)，特別是碳?xì)浠衔铮@兩類制冷劑的認(rèn)識(shí)。
　　主張采用碳?xì)浠衔镒髦评鋭┑模渲饕^點(diǎn)是：①HFC物質(zhì)的GWP太高，已被列入京都協(xié)議溫室氣體清單；②HFC物質(zhì)還可能有不可預(yù)測(cè)的后果，發(fā)現(xiàn)它們的問題，是否又得花上幾十年時(shí)間，會(huì)不會(huì)又遭遇另一次淘汰；③盡管碳?xì)浠衔锟扇迹请S技術(shù)發(fā)展和安全性度量的改進(jìn)，已經(jīng)并會(huì)進(jìn)一步減少不安全傷害；④目前，歐洲已有約1500萬臺(tái)家用冰箱，僅德國(guó)每天生產(chǎn)幾千臺(tái)，在130L冰箱中只用20gR600a，而且其中有12gR600a能溶于油中，也就是說泄漏R600a數(shù)量是很少的，認(rèn)為注意到這一點(diǎn)是很重要的；⑤在承認(rèn)HFC制冷劑在啟動(dòng)淘汰CFC計(jì)劃中的作用的同時(shí)，認(rèn)為碳?xì)浠衔飳⑹情L(zhǎng)期方案，盡管開發(fā)新設(shè)備需要較長(zhǎng)的時(shí)間，相信21世紀(jì)將是天然工質(zhì)的世紀(jì)。
　　主張HFC制冷劑的，其主要觀點(diǎn)是：①根據(jù)計(jì)算和預(yù)測(cè)，HFC排放占整個(gè)溫室氣體排放的比例也很小，1997年約為1%，2030年預(yù)計(jì)也僅為2.4 ；②即便高GWP氣體，也只有當(dāng)制冷劑排放時(shí)，才構(gòu)成影響，因此只需采取措施，減少它們的泄漏排放，而不是淘汰或禁用；③不應(yīng)反GWP作為衡量影響全球氣候變化的唯一指標(biāo)，應(yīng)以變暖影響總當(dāng)量TEWI為指標(biāo)，全面綜合考慮。用TEWI這種指標(biāo)分析，除了汽車空調(diào)和商業(yè)制冷外，間接效應(yīng)占了主要分額，因此 提高能效是關(guān)鍵；④對(duì)于制冷空調(diào)，壽命一般均為15～20年。若考慮到整個(gè)壽命期的能量消耗引起的間接效應(yīng)，對(duì)溫室效應(yīng)的影響將更為觀。此，美國(guó)最近提出了壽命期氣候性能LCCP（Life Cycle Climate Performance）指標(biāo)，全面考慮了壽命期內(nèi)人產(chǎn)品溫室氣體直接排放引起的影響和產(chǎn)品耗能伴隨而產(chǎn)生的間接效應(yīng)，包括制冷劑和制冷空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)過程的能耗。若用LCCP衡量和分析，直接效應(yīng)均很小，而且可通過提高能效為補(bǔ)償。例如對(duì)于家用空調(diào)，直接效應(yīng)僅占5%左右，而且間接效應(yīng)隨著季節(jié)能效比（SEER）的提高而有較大的降低。對(duì)于離心式和螺桿式冷水機(jī)組，直接效應(yīng)僅為3%以內(nèi)，而直燃、雙效溴化鋰--水吸收式冷水機(jī)組的LCCP平均比前兩種要高65%左右，也就是說如用這種吸收式冷水機(jī)組來替代HCFC-123機(jī)組，將引起更嚴(yán)重的環(huán)境影響。即使對(duì)于直接效應(yīng)影響較大的汽車空調(diào)來說，若以LCCP衡量，使用HFC-134a，HC和CO₂制冷劑的機(jī)組，它們的LCCP值相差并不多，在134a時(shí)的LCCP值甚至比CO₂還低；⑤認(rèn)為不能由于為了解決全球環(huán)境問題而無視對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境的傷害；⑥為了解決天然工質(zhì)的可燃性和毒性等問題，勢(shì)必提高成本和費(fèi)用。據(jù)測(cè)算，典型的美國(guó)中央空機(jī)組（約10KW冷量，充注量為3kg），改用HC時(shí)，為達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，成本將提高30%左右； ⑦使用HC，同樣存在著不可預(yù)測(cè)后果的可能性，例如HC光霧反應(yīng)VOC值比HFC大幾百倍，有可能引發(fā)新的環(huán)境問題。總之，認(rèn)為HFC制冷劑是一種很好的替代物。若拒絕使用HFC，工業(yè)界面臨重大壓力，預(yù)計(jì)近20年內(nèi)將因沒有合適的制冷劑而面臨嚴(yán)重的威脅。
　　目前，國(guó)際制冷空調(diào)行業(yè)的傾向是，在小型家用冰箱類制冷設(shè)備中，可使用HC，而對(duì)大型制冷空調(diào)設(shè)備，在沒有證據(jù)表明其安全性可靠時(shí)，拒絕使用HC作制冷劑。
　　
　　3．3 如何正確對(duì)待替代物的多樣性
　　從近10年替代物的發(fā)展看，無論從理論上或從實(shí)踐上，很難找到一種完全理想的替代物（ODP=0，低GWP值（100以下），高效，安全，與價(jià)格不貴的高潤(rùn)滑性的油互溶等。為了替代一種原先使用的CFC或HCFC制冷劑（無論CFC-12，CFC-11，R502或HCFC-22），客觀上往往存在多種解。在許多替代物中，只有"更好"，很難說"最好"。究竟如何選擇替代物，必須"因地制宜"。
　　例如HCFC-22的主要替代物，就有HFC-134a，R407c，R410a，R290等等。就以R407c和R410a兩種替代物來看，也很難絕對(duì)地說哪一種"最好"，因?yàn)樗鼈兏饔袃?yōu)缺點(diǎn)。R410a的優(yōu)點(diǎn)是亞共沸，傳熱性能好，壓損小，但其缺點(diǎn)是壓力太高，比原HCFC-22提高了1.5倍，容積制冷量又太大，約為HCFC-22的1.4～1.5倍，因此無法直接充灌，必須重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī)和主要部件，提高成本。反之，R407c的優(yōu)點(diǎn)是可直接充灌（除換酯類油外），能效接近于HCFC-22，但其缺點(diǎn)是非共沸，成分的變化對(duì)性能和維修會(huì)產(chǎn)生影響。
　　目前，國(guó)際上不同國(guó)家和地區(qū)，對(duì)不同類型的設(shè)備，往往采用不同的替代物，例如日本，以及美國(guó)，對(duì)于家用空調(diào)器，傾向于R410a，對(duì)于大中型制冷空調(diào)傾向于R407c；而歐共體國(guó)家則均傾向于R407c。國(guó)外這種態(tài)熱，勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)制冷空調(diào)行業(yè)產(chǎn)生影響，特別是由于我國(guó)空調(diào)行業(yè)大都是90年代剛引進(jìn)的技術(shù)和生產(chǎn)線，情況與國(guó)外大不相同，而且實(shí)際上國(guó)外對(duì)這兩種替代物，還都認(rèn)為不夠理想，倘若盲目跟進(jìn)，勢(shì)必造成不良后果。
　　
4 21世紀(jì)綠色環(huán)保制冷劑的展望
　　
　　4．1 HFC類制冷劑的實(shí)用化
　　目前，HFC類制冷劑還有許多問題尚待進(jìn)一步解決，如所有問題已解決的話，也就不會(huì)在發(fā)達(dá)國(guó)家中出現(xiàn)CFC-12和R502的黑市了。
　　適用于HFC制冷劑的酯類油（POE），價(jià)格昂貴，潤(rùn)滑性較差，特別是吸水性和水解性強(qiáng)，凡POE油含水量大于500～1000×10^-6的，多半要失敗。由于POE油是一種比制冷劑更好的溶劑，因此必須小心選擇所使用的材料、加工過程用的切削油和清洗液等流體，否則由于制冷劑/油的化學(xué)反應(yīng)，會(huì)形成蠟狀物質(zhì)，造成膨脹裝置的堵塞。今后的展望是進(jìn)一步開發(fā)高穩(wěn)定性的POE油；PVE油由于有優(yōu)良的潤(rùn)滑性和弱水的水解性，也有待開發(fā)。
　　改進(jìn)設(shè)備設(shè)計(jì)，提高能效是必然趨勢(shì)。能效的提高，可減輕或抵消由于HFC排放引起的溫室效應(yīng)。例如冰箱，美國(guó)從1972年到1993年，能耗已降低了60%，如2001年達(dá)到美國(guó)政府制定的能耗標(biāo)準(zhǔn)，則將進(jìn)一步降低30%。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，570L冰箱的能耗，相當(dāng)于60W燈泡的耗電。單元式空調(diào)，從1975年到1995年，季節(jié)能效比SEER已由7.0提高到10.8，即節(jié)能 35%，期望到2006年，能耗還將進(jìn)一步下降20%。離心式冷水機(jī)組，從1978年到1998年，能耗由0.23Kw/ kW(0.8 kW/rt)降到0.17 Kw/ kW(0.6kW/rt)(平均數(shù))，好的設(shè)備由0.20Kw/ kW(0.7 kW/rt)降到0.14 Kw/ kW(0.48kW/rt)。通過采用多級(jí)和直接驅(qū)動(dòng)等措施和優(yōu)化設(shè)計(jì)，期望2005年可以從0.14 Kw/ kW(0.48kW/rt)進(jìn)一步降到0.13 Kw/ kW(0.45kW/rt)。
　　
　　4．2 天然制冷劑的推廣與實(shí)用化
　　NH₃是一種傳統(tǒng)工質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是ODP=0，GWP=0，價(jià)格低廉、能效高、傳熱性能好，且易檢漏、含水量余地大、管徑小，但其毒性需認(rèn)真對(duì)待，而100多年使用的歷史表明，NH₃的安全記錄是好的，今后必須找到更好的安全辦法，如減少充灌量、采用螺桿式壓縮機(jī)、引入板式換熱器等等。然而，其油溶性、與某些材料不相容性、高的排氣溫度等問題也需合理解決。看來，NH₃會(huì)有更大的空調(diào)市場(chǎng)份額。
　　另一種傳統(tǒng)天然工質(zhì)是CO₂，現(xiàn)已引起注意，其優(yōu)點(diǎn)是ODP=0，GWP值為1。主要問題是其臨界溫度低（31℃），因此能效低，而且它是一種高壓制冷劑，系統(tǒng)的壓力較現(xiàn)有的制冷劑高很多。CO₂制冷劑可能應(yīng)用的領(lǐng)域有以下三個(gè)方面。第一是CO₂ 超臨界循環(huán)的汽車空調(diào)。由于其壓比柢，使壓縮機(jī)效率高，高效換熱器（如沖壓微槽管）的采用也對(duì)提高其能效作出貢獻(xiàn)。由于高壓側(cè)CO₂大的溫度變化，使進(jìn)口空氣溫度與CO₂的排氣溫度可以非常接近（僅相差幾℃），這樣，可以減少高壓側(cè)不可逆?zhèn)鳠嵋鸬膿p失。為了減輕重量和縮小尺寸，換熱器頭部的優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)也已在進(jìn)行。此外CO₂系統(tǒng)在熱泵方面的特殊優(yōu)越性，可以解決現(xiàn)代汽車冬天不能向車廂提供足夠熱量的缺陷。目前德國(guó)已有商用的CO₂空調(diào)系統(tǒng)的公共汽車投入公交運(yùn)輸，空調(diào)器尺寸與HFC-134a相當(dāng)。第二是CO₂熱泵熱水加熱器，由于CO₂在高壓側(cè)具有較大變化（約80～100℃）的放熱過程，適用于加熱水。1998年和1999年報(bào)道，試驗(yàn)結(jié)果比采用電能或天然氣燃燒加熱，可節(jié)能75%，水溫可從8℃升高到60℃。第三是在復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中，CO₂用作低壓級(jí)制冷劑，高壓級(jí)則用NH₃或HFC-134a作制冷劑。目前歐洲已有20臺(tái)安裝于超市中，運(yùn)行情況表明技術(shù)上是可行的。這種系統(tǒng)還適用于低溫冷凍干燥。CO₂的再次引入，在現(xiàn)代化技術(shù)條件下，似乎被認(rèn)為是制冷空調(diào)行業(yè)發(fā)展中許多有意義的領(lǐng)域之一。
　　
　　4．3 新一代替代工質(zhì)的開發(fā)與實(shí)用化
　　新的高效、綠色環(huán)保制冷劑，從熱力學(xué)角度說，必須具有高的臨界溫度和低的液相摩爾熱容。例如為了替代HCFC-22，新的替代物其臨界溫度必須高于100 ℃。目前已經(jīng)有人關(guān)注R161和R1311，它們的臨界溫度分別為102.2℃和 120℃。它們均溶于礦物質(zhì)油，ODP為0，GWP值很低，前者為10，后者小于1。但它們均有一定的急性毒性，R161還有一定的可燃性，R1311的穩(wěn)定性也不夠理想。對(duì)于這兩種化合物，還需要進(jìn)行長(zhǎng)期的理化試驗(yàn)和研究開發(fā)工作。
　　HFC-245ca被認(rèn)為是CFC-11和HCFC-123的一種具有前景的替代物，它具有與CFC-11相近的飽和壓力，呈現(xiàn)出好的穩(wěn)定性及低的毒性，并且對(duì)漆包線的侵蝕比HCFC-123有所減輕，但有一定的可燃性。目前尚需進(jìn)行深入研究，確認(rèn)機(jī)組效率和著火的風(fēng)險(xiǎn)性。HFC-245ca/338mccp（八氟丁烷）混合物也正在研究中。
　　HFC-263fa目前正被考慮用作高溫?zé)岜弥蠬CFC-124的替代物，其運(yùn)行壓力比HCFC-124更接近于CFC-114，美國(guó)海軍正考慮將其作為一種很有潛力的長(zhǎng)期替代物用于A冷水機(jī)組組中。近年來正在對(duì)其效率、設(shè)備改造要求、穩(wěn)定性、材料相容性及毒性等問題進(jìn)行研究。混合物HFC-236fa/134a/R600a也正在研究中。日本提出了用HFE-245（五氟甲基醚）作為HCFC-124的替代物，已進(jìn)行了8年研究，尚在進(jìn)一步研究。
　　總之，為了適應(yīng)環(huán)保的要求，21世紀(jì)制冷空調(diào)行業(yè)的發(fā)展方向：綠色環(huán)保，高效節(jié)能，減少排放，加強(qiáng)回收，注重培訓(xùn)，研究開發(fā)。
　　
5 結(jié)束語
　　
　　5．1 CFC與HCFC替代工作，是大勢(shì)所趨，時(shí)間緊迫。從我國(guó)情況看，當(dāng)前應(yīng)首先抓好CFC-12，CFC-11，R502等含CFC物質(zhì)的轉(zhuǎn)軌工作，而HCFC類物質(zhì)替代物是近來發(fā)達(dá)國(guó)家的研究開發(fā)重點(diǎn)，發(fā)展迅速，我們應(yīng)積極跟蹤，及是掌握動(dòng)向，進(jìn)行必要的研究工作以期開發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的替代物。

　　5．2 替代物發(fā)展呈現(xiàn)"百花齊放"格局。一方面是由于一些大公司市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)物，另一方面也反映了替代物自身各自存在優(yōu)缺點(diǎn)的狀況，而且看來在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將出現(xiàn)共存局面。因此，因內(nèi)在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軌過程中，出現(xiàn)幾種方案也在所難免，不宜匆忙采取硬性的"統(tǒng)一"政策。

　　5．3 正確認(rèn)識(shí)混合制冷劑的作用，給予足夠重視和"地位"。事實(shí)上，不但HCFC-22和R502的替代物主要都是混合物，即使CFC-12的替代物中，混合物也占了相當(dāng)份額。究其原因，混合物可以充分發(fā)揮"優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，取長(zhǎng)補(bǔ)短"的作用，例如在發(fā)揮環(huán)保性能、熱工性能和使用性能好的易燃工質(zhì)（包括HC，HFC-32和HFC-152 a）優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，采用可抑制其易燃性的其他工質(zhì)構(gòu)成混合物，從整體上更易較好壞滿足和折衷諸多方面的要求，特別是有些混合物，可以更好地具有低GWP、高效、安全、直接充灌、降低轉(zhuǎn)軌成本等優(yōu)點(diǎn)。

　　5．4 一個(gè)企業(yè)以至整個(gè)行業(yè)在實(shí)現(xiàn)替代物的轉(zhuǎn)軌工作中，必須面臨一種選擇。應(yīng)該根據(jù)自身特點(diǎn)和條件，符合實(shí)際需要，全面權(quán)衡安全、環(huán)境、能效、投入等諸多方面，從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上作出折衷考慮，以達(dá)到優(yōu)化平衡，走有利于發(fā)展我國(guó)民族工業(yè)的路子。具體地說，在能采用過渡方案時(shí)，宜盡量采用，而不必盲目追求"一步到位"，這樣一方面可以在投入盡量少的條件下，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的需要，另一方面還可以爭(zhēng)取主動(dòng)，避免盲目跟蹤，留有足夠的時(shí)間和余地，靜觀國(guó)際上替代物的發(fā)展趨向，以便作出合適的決策。

　　5．5 從空調(diào)制冷行業(yè)來看，要求在2040年實(shí)現(xiàn)HCFC-22的替代，注意開發(fā)HFC制冷劑的利用技術(shù)，同時(shí)考慮保護(hù)臭氧層和氣候變暖的問題，應(yīng)該加強(qiáng)低GWP值，高效節(jié)能的新制冷劑和跟蹤、開發(fā)和利用，包括HCFC-123制冷劑替代物的評(píng)價(jià)和探索，提高能效和減少泄漏技術(shù)的開發(fā)和研究。

　　5．6 積極跟蹤，注意天然工質(zhì)的研究開發(fā)。
　　
參考文獻(xiàn)
　　
　　1 John T McMullan. Refrigeration and the environment-issues and strategies for the future. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, Sept, 1999.
　　2 David A Diddion. The application of HFCs as refrigerants. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24,Sept, 1999.
　　3 F Steimle. Alternative refrigerants for refrigeration and air conditioning. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, 19-24,Sept, 1999.
　　4 Eric Granryd. Hydrocarbons as refrigerants - an overview. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, 19-24,Sept, 1999.
　　5 I Strommen, A M Bredesen, T Eikevik et al. Heat pumping systems for the next century. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, 19-24, Sept, 1999.
　　6 Kim G Christensen. Use of CO₂ as primary and secondary refrigerant in supermarket applications. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, 19-24, Sept, 1999.
　　7 Per G Lundqvist. R-22 retrofit: one problem - many solutions. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, 19-24, Sept, 1999.
　　8 Marc Barreau, Jerome Blanc. Present European environmentally - friendly CFC & HCFC substitutes for refrigeration an air conditioning applications. Twentieth Int Congress of Refrigeration, Sydney, Australia, 19-24, 19-24,Sept, 1999.
　　9 James M Calm. Emissions and environmental impacts from air- conditioning and refrigeration system. Joint IPPCC/TEAP Expert Meeting, Petten, The Netherlands, 26- 28, May, 1999.
　　10 James M Calm. Emissions and environmental impact from chiller. Procs of the Earth Technologies Forum, Washington, DC, USA, 27-29,Sept, 1999:197-206.
　　11 Dave J Bateman. Refrigeration and air conditioning with reduced environmental impact. Procs of the Earth Technologies Forum, Washington DC, USA, 27-29,Sept,1999:224-234.
　　12 Kenneth E Hickman. HVAC & R research for the 21^st century. Procs of the Earth technologies Forum, Washington , DC, USA, 27-29,Sept,1999: 242-245.
　　13 Ken Monnier. Compressors and R-410a. Procs of the Earth Technologies Forum, Washington , DC, USA, 27-29,Sept,1999:207-215
　　14 Richard Cawley. HFC options for residential commercial equipment. Procs of the Earth Technologies Forum, Washington , DC, USA, 27-29,Sept,1999:216-223.
　　15 John Dieckmann, Hillel Magid. Global comparative analysis of HFC and alternative technologies for refrigeration, air conditioning, foam, solvent, aerosol propellant, and fire protection applications. Final Report to the alliance for Responsible Atmospheric Policy, 23 Aug, 1999.
　　16 Fisher S K, P D Fairchild, P J Hughes. Global warming implications of replacing CFCs. ASHRAE J, 1992, 34(4).