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    碳氟化合物的發展

    2008-7-14 20:39:00

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    碳氟化合物(Fluorocarbon)是以氟取代Methan、Athan等碳氫化合物中所含氫的一部分或全部而得到的一種化合物。
    由化合物的各種結構所至,碳氟化合物(Fluorocarbon)中含有CFC、HCFC、HFC等成分。其中,CFC和HCFC是被《蒙特利爾議定書》定為全面禁止使用的對象,而HFC不在其列。
    過去,日本習慣于將這些化合物統稱為"氯氟烴"。"氯氟烴"不利于保護臭氧層而受到各種限制或全部禁止使用,由此人們仿佛覺得所有的"氯氟烴"都是臭氧層有害的物質。為了避免混淆概念,這里不用"氯氟烴"這一名稱,而是將其統稱為碳氟化合物(Fluorocarbon),根據不同種類,再分為"CFC"、"HCFC"以及"HFC"。

    碳氟化合物(Fluorocarbon)中具有代表性的種類如下:
      特征及物質例 主要用途
    CFC (Chloro Fluoro Carbon)
    含氯物質,對臭氧層造成破壞的可能性高
    CFC-11, 12, 113, 114, 115等 制冷劑…冰箱、商用低溫設備、汽車空調等
    發泡劑…清洗劑、氣溶膠用噴射劑
    HCFC (Hydro Chloro Fluoro Carbon)
    含氯物質,因其含有氫,所以對臭氧層形成破壞的可能性小
    HCFC-22, 123, 141b, 142b, 225等 制冷劑…冰箱、商用低溫設備、住宅空調、小型空調等
    發泡劑…清洗劑、氣溶膠用噴射劑
    HFC (Hydro Fluoro Carbon)
    含氫不含氯的物質,對臭氧層沒有破壞作用
    HFC-32, 125, 134a, 143a, 152a等 制冷劑…冰箱、商用低溫設備、汽車空調、住房空調、小型空調等
    發泡劑…清洗劑、氣溶膠用噴射劑

     

    HFC制冷劑的特性
    目前已經進入實用階段的HFC系列制冷劑對臭氧層沒有破壞作用,和以往的CFC、HCFC一樣,具有難燃、穩定、低毒等特性,并且其能源效率特性良好。

    替代制冷劑
    (1) CFC-12替代制冷劑:HFC-134a
      HFC-134a 的制冷特性及安全性與CFC-12極其相似,所以很早就被作為汽車空調、冰箱等產品的制冷劑廣泛利用。
    HFC-134a還作為HCFC的替代制冷劑、聚乙烯等的發泡劑、注重不燃特性的空氣溶膠用噴射劑等被廣泛運用。
    .
      ■ 特征
          • 是物性值最接近FC-12的HFC。
          • 具有優良的熱穩定性,以及防腐性、低毒性。
          • 與CFC-12相比,水分溶解度大。
          • 和與CFC-12共同采用的環烷系列礦物油的相互溶解性能不佳。
    (和聚烯二醇油以及酯油等的相互溶解性能良好)

    <理論制冷周期特性>
      蒸發壓力
    (kPa) 凝結壓力
    (kPa) 排出壓力
    (℃) COP 制冷能力
    (kJ/m3)
    HFC-134a 165 770 39 4.9 1300
    CFC-12 182 744 38 4.9 1340

    蒸發溫度/凝結溫度=-15℃/30℃ 過熱溫度/過冷卻溫度=0℃/5℃蒸發壓力


    (2) HCFC-22替代制冷劑:R-407C、R-410A
      哥本哈根會議開始對HCFC-22實行新的限制,而目前HCFC-22難以被單一的制冷劑取代,所以世界各國都是采用混合有2~3種制冷劑的混合制冷劑取而代之。
    AREP/JAREP(注)對R-407C和R-410A有詳細評價,此兩種制冷劑已開始運用于小型空調、住宅空調等。
    (注)AREP:美國空調冷凍工業會的替代制冷劑評價計劃
    JAREP:(社)日本冷凍冷凍工業會的替代制冷劑評價計劃
    .
      1. R-407C的特征
         • 混合有HFC-32、125、134a三種物質的混合制冷劑(非共沸)
        • 對HCFC-22比理論COP=97%(以最佳系統檢測的系統COP試驗例=99%)
        • 壓力與HCFC-22基本相近
        • 因為是非共沸,所以必須考慮到需要添加液體等
        • 水分溶解度與HCFC-22基本相同
        • 和與HCFC-22共同使用的環烷烴系列等礦物油的互相溶解性能不好
    (與酯油以及乙醚油等的相互溶解性能良好)
        • 主要用途:小型空調、住宅空調、制冷冷藏設備。
      2. R-410A的特征
        • 是HFC-32,125的兩種混合制冷劑(擬似共沸)
        • 對比HCFC-22的理論COP=89%(以最佳系統檢測的系統COP試驗例=101%)
        • 壓力高于HCFC-22,約為HCFC-22的1.6倍,需要較大的設計變更
        • 高壓制冷劑有可能發揮更大的制冷制熱能力
        • 雖為擬似共沸,但需要添加液體
        • 水分溶解度比HCFC-22稍高
        • 和與HCFC-22共同使用的環烷烴系列等礦物油的相互溶解性能差
    (與酯油以及乙醚油等的相互溶解性能良好)
        • 主要用途:住宅空調、小型空調

    <理論制冷周期特性>
      蒸發壓力
    (kPa) 凝結壓力
    (kPa) 溫差※
    (℃) 排出溫度
    (℃) 冷氣 暖氣
         COP 制冷
    能力
    (kJ/m3) COP 制冷
    能力
    (kJ/m3)
    R-407C 499 2112 4.3 67.4 4.03 3014 5.03 3762
    R-410A 804 3061 0.07 72.5 3.69 4190 4.69 5326
    HCFC-22 498 1943 0 70.3 4.14 3010 5.14 3737

    ※凝結壓力下的露點、沸點溫度差
        蒸發溫度/凝結溫度=0℃/50℃過熱溫度/過冷卻溫度=0℃/0℃

    <具體機器性能比較>
    機型 R-407C R-410A
     冷氣 暖氣 冷氣 暖氣
    Drop in 90 89 94 93
    最佳化* 99 98 101 101

    *制冷劑填充量、膨脹閥張開度、交流氣控制、相對熱流等


    (3) R-502替代制冷劑:R-404A
      R-502是HCFC-22和CFC-115的共沸制冷劑。與HCFC-22相比,R-502的排出氣體溫度上升幅度小,在商用低溫設備領域得到廣泛運用。R-404A的排出氣體溫度上升幅度與R-502相等或更小,AREP/JAREP對其有詳細評價。R-404A已經運用于冷藏車、冷卻機等。
    .
      ■ R-404A的特征
        • 是HFC-125,143a,134a三種物質的混合制冷劑(擬似共沸)
        • 對比R-502的理論COP=89%
        • 無需大的變更即可替代以往機器
        • 雖為擬似共沸,但需要添加液體
        • 水分溶解度較R-502稍高
        • 和與R-502共同使用的環烷烴系列等礦物油的相互溶解性能差
    (與酯油以及乙醚油等的相互溶解性能良好)
        • 主要用途:中低溫制冷系統,如冷藏陳列柜、冷庫、冷藏車等
    <理論制冷周期特性>
      蒸發壓力
    (kPa) 凝結壓力
    (kPa) 溫差
    (℃)* 排出壓力
    (℃) COP 制冷能力
    (kJ/m3)
    R-404A 204 2044 0.3 83 2.01 1009
    HCFC-22 164 1730 0 120 2.33 1053
    R-502 197 1870 0 89 2.25 1.86

    *凝結壓力的露點、沸點溫度差      蒸發溫度/凝結溫度=-30℃/45℃
      過熱溫度/過冷卻溫度=30℃/0℃
     
    對氟氯烴的限制及對應措施 

    ________________________________________
    作為世界唯一同時生產碳氟化合物和空調設備的廠家,
    大金工業正積極創新,迎接21世紀HFC時代的真正到來。
       《蒙特利爾議定書》規定,1995年年底全面禁止使用CFC。為減少對臭氧層的影響,決定從1996年開始對HCFC實行總量限制。為了早日實現全部禁用HCFC,世界各國都在致力于氯氟烴替代品的技術開發。
    作為世界唯一的同時生產碳氟化合物和空調設備的廠家,大金工業重點開發了能取代廣泛運用于住宅空調、冷藏柜等冷凍空調領域的HCFC-22和R-502、對臭氧層無害、具有優良的能量效率性能的HFC系列混合制冷劑。并已建立起HFC-134a•32等商業品牌的生產體系。大金正積極創新,以迎接21世紀HFC時代的真正來臨。

    ●根據《蒙特利爾議定書》的規定,先進國家將按照以下日程逐步削減HCFC產品。
    期限 (1~12月) 消費量 (生產+進口+出口)%
    1996年以后 100 (根據下列公式所算出的標準消費量)以下
    2004年以后 65以下
    2010年以后 35以下
    2015年以后 10以下
    2020年以后 全面禁止使用
    (但是,作為制冷空調設備的補充用制冷劑允許使用0.5%以下)
    2030年以后 0
    標準消費量 = (1989年HCFC消費量)+(1989年CFC消費量) X 2.8%
    (消費量為ODP噸)


    ●日本削減HCFC的目標
     
    議定書規定全面禁用的期限 (不包括補充用制冷劑)

     

     
     
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