12 / 07 / 2017 by IDW

随着监管环境的现代转变以及为减少全球变暖和臭氧消耗而采取的重大步骤,制冷制造商一直在努力使用全球变暖潜能值(GWP)和臭氧消耗潜能值(ODP)低的制冷剂。 这些“绿色”制冷剂中最重要的是碳氢化合物(HC)和二氧化碳(CO2),这些碳氢化合物在世界范围内正在经历激增的浪潮。 了解为什么这些制冷剂目前受欢迎,特别是为什么HC已经成为现代世界二氧化碳选择的制冷剂,需要看看它们的使用历史和今天的使用方式。

CO2和HC作为制冷剂的历史

作为绿色制冷剂的今天,二氧化碳和碳氢化合物作为制冷剂有着悠久的历史。尽管二氧化碳在19世纪中叶开始作为制冷剂开始试验,但第一台设计的压缩机直到1886年才由Franz Windhauzen引入[1]。当时大多数制冷设备都是使用氨气或二氧化硫,这是非常有害的化学物质,也造成了系统失效的爆炸[2]。以氨为基础的系统效率也很低,而且更昂贵,进一步增加了向二氧化碳过渡的吸引力[3]。另一方面,二氧化碳价格便宜,无毒,不易燃,因此可用于各种不同的制冷应用。特别是使用小型压缩机的系统,例如厨房,饭店,船上和医院的食物储存,对于基于二氧化碳的制冷装置是理想的。随着设计的不断发展,开始在食品储藏之外使用二氧化碳,在酒店,剧院和饭店中,通常用于舒适系统的装置。[4]

与二氧化碳和氨制冷系统竞争,基于碳氢化合物的系统也在整个20世纪初使用。 HC早在1867年就被首次用作制冷剂,直到20世纪30年代引入氟氯化碳(CFC)制冷剂之前,仍然在有限的水平上使用。[5]许多不同的限制条件限制了HC在其早期使用时的使用,并且直到最近才继续限制使用。 HC的可燃性和挥发性主要是当时比其他制冷剂高,并且存在技术限制,允许基于HC的设备的安全广泛的实施[6]

今天的碳氢化合物

目前普遍使用的制冷剂,如氯氟烃(CFCs),氢氯氟烃(HCFCs)和氢氟烃(HFCs),以及限制或取消使用这些制冷剂的法规变化对环境的影响已经导致HC制冷剂重新兴起和使用。有许多不同的HC用作制冷剂,包括丙烷,丁烷,丙烯,环丙烷,异丁烯和二甲醚。这些物质主要由氢和碳组成,是天然存在的物质,可作为蒸馏的副产品生产。这使得它们广泛可用并且便宜用作制冷剂。

然而,利用HC作为制冷剂最吸引人的方面是它们对环境的影响;消耗臭氧潜能值为零,全球升温潜能值很低。尽管其毒性低,环境影响小,但直到最近,由于HC的可燃性,HC作为制冷剂的使用受到限制[7]。但是,通过适当的处理和封闭的系统,HC已被证明是HFC和其他对环境不友好的制冷剂的安全替代物[8]。另外,在某些系统中作为直接替代品使用时,HC已被证明比不太环保的制冷剂效率更高[9]

使用HC作为环境损害制冷剂的替代品,对消费者和环境都是一个积极的方向。 HC的成本更低,对人类和环境的毒性更小,并且比其他系统更有效地运行。全球其他国家已经开始向HC系统过渡,[10] 特别是印度和中国开始广泛使用HC在家用冰箱。随着越来越多的国家继续采用碳氢化合物,从大型双门或单门冰箱到小型台式冷却机的制冷机组效率将会上升,而环境影响将继续下降。

 

[1] William S. Bodinus,“二氧化碳系统的兴衰”,ASHRAE杂志,1999年4月:37。

[2]同上,38。

[3] George C. Briley,“制冷史”,ASHRAE杂志2004年11月:32。

[4] Bodinus,“二氧化碳系统”,38-42。

[5] K.Harby,“碳氢化合物及其混合物作为环境不友好卤化制冷剂的替代品:更新概述”,Renewable and Sustainable Energy Reviews 73(2017):1250。

[6] 同上,1250-1252。

[7] 同上,1250。

[8] “阿拉伯联合酋长国:帮助减少全球变暖的环保制冷剂”。 梅纳报告,2016年12月22日。全球问题的背景下。

[9] K.Harby,“碳氢化合物及其混合物”,1253-1262。

[10] 同上,1252。