欧美超市冷冻设备冷媒替代趋势

一、背景

臭氧层破坏与全球暖化等环境议题，在过去十年大大的改变了冷冻、空调与热泵工业的发展。蒙特娄议定书生效至今，已开发的工业国家皆已完成新设备的替代冷媒转换工作，使用HFC 来替代具有破坏臭氧层潜势的CFC，而一些开发中国家则仍持续进行替代工作中。

CFC 的禁用在超市设备业引起很大的反应，因为冷冻系统一般都有很高的泄漏率，需要大量的冷媒来维持其正常运转。很多公司都为此展开冷媒管理计划，包括减少系统泄漏与改善维护工作等，并计划性的换装部分设备的冷媒，以及更新部分设备。在设备换新之前，则加强回收与纯化冷媒的工作。

除了CFC 外，像R-22、R-123 这类ODP 较低的HCFC 冷媒，将陆续在30 年之内废除。R-22 是全球冷冻空调工业中最重要的冷媒，蒙特娄议定书自1996 年开始，已管制R-22 及其它HCFC 的消费量，明定了废除的时程以及减量的水平。

欧盟为了能加速废除HCFC，于去年通过了提前时程的修正法案。有些国家的禁用时程更早，例如瑞典自1998 年即禁止R-22 及HCFC 使用在新设备上，而德国与丹麦则自2000 年1 月1 日起禁用R-22。

所有的替代研究都显示，没有一种替代品可以涵括R-22 所有的应用领域。欧洲市场主要是以不含氯的HFC 替代CFC 与HCFC 冷媒，包括非共沸混合冷媒R-407C 与近共沸混合冷媒R-410A。而碳氢冷媒丙烷R-290 也是替代品之一。

HFC 似乎解决了CFC 冷媒破坏臭氧层的问题，不幸的是，它却出现在另一个环保公约「京都议定书」所制定的温室气体排放减量名单中，这意味着未来HFC 冷媒将不能再任意排放至大气中。

为了因应京都议定书的管制，丹麦能源与环境部决定自2006 年起废除HFC。解决之道是使用GWP 极低的冷媒，例如氨、碳氢化合物或二氧化碳等自然流体。氨在大气中存活的时间很短，所以GWP 值为0；碳氢化合物及二氧化碳的GWP 则极低。

除了直接排放至大气中的问题之外，因为冷冻系统需要使用电力来驱动，而化石燃油发电厂所排放的CO2（最大宗的温室气体），等于冷冻系统间接造成了温室效应。

直接与间接温室效应随着不同的应用领域而有所不同，见图1。两者相加后所得的结果称为总等效温暖化效应（TEWI），是当今用来分析冷冻空调设备环保特性的极佳指标。

二、R-22 与替代品的比较

要对不同特性的冷媒在同一个系统中做出正确的热力性能比较，必须先进行系统最佳化，包括调整各种冷媒的压缩机与各主要组件，才有办法正确的比较性能与效率，这是极困难且几乎不可能的事。但藉由TEWI 分析，可以帮我们从理论上判断冷媒系统特性。实际上，理论分析一向都是性能比较的第一步骤，接着才进行冷媒压缩机的性能测试与冷冻系统的量测。

在R-22 与R-502 的替代方面，德国汉诺威冷冻与热泵研究中心已进行了HFC 与HC 的卡路里（calorie）测试，测试对象包括R-404A、R-407A、R-407B、R-407C、R-507、R-410A 与R-290 等，其中最重要的实验为耗电量测试（每年操作2000 或3000 小时），并以每年20%的冷媒泄漏率来计算直接排放量，结果显示于图2。由图2 可看出，仅有R-410A 与R-290 系统的耗电量与R-22 相当，其它系统的耗电量都要高出5%到15%。无论直接排放或是间接排放，R-410A 与R-290 都比R-22 要低一些。

R-410A 在低蒸发温度时表现特别突出，耗电量比R-290 还低。蒸发温度高的时候R-290 则比较占优势。R-290 具有可燃性，但GWP 值极低，而R-410A为不可燃但GWP 较高。

本段结论是，在不可燃冷媒中，R-410A是最佳的选择，其它的R-407A、R-407B、R-407C、R-404A 与R-507 则没有太大的差异。R-404A 与R-507因含有R-143a 的缘故，TEWI 值最高。另外，虽然R-290 的TEWI 值最低，但是它具有可燃的危险，此缺点虽可以藉由间接系统的二次冷媒来克服，但势必会增加耗电量。 上一页123下一页末页