史琳：热泵工质的发展现状与趋势

清华大学热能工程系教授、博导史琳教授：

    各位同行，各位朋友下午好！我和前面大家讲的东西不太一样，我听了很多今天各个省市，还包括刚才方教授讲国际上大的形式讲了很多，对这个行业发展有很多的帮助，我今天想介绍一个非常具体问题，就是热泵工质的问题，这个问题其实也是无解的问题。它可能会对这个行业有一些影响，所以在这简单介绍一下。

    因为，我觉得今天大家参加厂家多，或者大家关注更多是地埋管，或者是建筑制冷供暖方式。各种各样的热泵都会牵涉到目前几个问题，一个是怎么样找到合适的热泵来做？再一个热泵地方有没有用户？这一块热泵是不是和发展关键一个问题。因为地源热泵就是地下地埋管，不管什么建筑，反正能用一些。

    在工业，或者高温热泵，找到就近有用户用这个热泵的问题。再一个热泵牵涉到用什么工质？第三个就是系统优化设计与匹配，发挥更好的经济性，更能源节能型等等方面。热泵实际上今天可能大家更关注这种常温热泵，为建筑供暖。我这边大体上分两类，一类就是叫常温，产生30多度到50多度热水供暖和生活热水方面，这一块现在用了工质方面比如说比较典型22或者410A或者134A这方面。

    热泵还有一类，我们叫做中高温热泵，这个现在压缩基本最高到95度。这个热泵在工业上有永远很多用处，特别在一些余热回收有很多月初。包括油田联合站原油分离与集输，化工工业，印染行业，干燥行业，海水淡化，建筑物供暖等等。典型工质，R134A，R123，R124等等这些工质。

    从国外来说，从工质方面主要也是纯工质和混合物方面两类，根据工质配套压缩机，还有配套高效换热技术，还有各种各样的结构形式。国内从热泵本身来说，热泵本身来说目前在国内还是R22的主要现在应用的场合，包括常温热泵这一块。高温热泵天津大学从90年代初的时候，天津大学研究中高温热泵，后续研究了混合工质。2001年的时候，清华基于过压缩机自主技术比较缺乏，包括我们以前在做制冷机替代方面研究，所以开发了一系列叫做中高温的工质，实际上是一种新的研发思路。

    这是工质方面主要是常温和中高温现在一些现状，实际上其他热泵技术相对来说比较成熟的。我们希望把工质改变，就用常温压缩机实现产生高温，这一块应该是这样的研发思路。所以，当时核心重点就到了中高温工质怎么选择？那么，我们在遇到热泵工质的时候，现在有时候可能特别在常温的时候，至少在国内就选R22，不选别的，觉得没有问题。实际上很快有这个问题，到底选那个工质？

    一个环保现在是非常关注，主要关心就是一个臭氧破坏潜能，全球变暖。还有安全性，是不是有毒，可燃。还有实现性，与压缩机材料，用什么油都是需要思考。还有热泵性能，就要实现热泵性能一个主要部分，还有工质是不是能批量生产，价格怎么样？这是选择工质的时候一个大的原则。实际上对现在来说，对工质选择为什么说大家很快要关注，因为R22已经写在要替代的日程表上面。

    现在影响最大就是2007年关于加速淘汰HCFCS，在国内是主要代表的工质。那么发达国家2015年就要削减90%，对我们国家来说明年就要冻结了，冻结了到平均水平。2015年就要削减10%，大家逐步有一个规划，到2030年只允许剩下2.5%，这个行业格局会有什么样变化？2015年要淘汰，整个生产技术才能跟上，才能真正实现淘汰，现在都在紧锣密鼓做。

工质的发展阶段（据现场PPT）

    目前发展阶段，追求就是零ODP，为什么加强淘汰HCFCS，就是因为零ODP。现在到第四个阶段，已经到实施这个阶段了，那么在国际上我们有4个替代思路，一种就是把HFC，如HFC134A可能还要使用，32也好，152A也好，可能都会长期应用。还有一些新型工质，一种就是氢氟类等等。那么，目前是什么状况？就是说从今年4月份，今年咱们制冷大会上在4月份在北京开，制冷展上美国杜邦做出的方案，将来从什么地方替代？更多采用DR3，DR5，实际上这是集中混合物，包括直接用1234YF，特点就是GWP特别低。他这个混合物就是几百个量级，大家追求低的GWP。

    可以看到如果把410A作为一个基准，实际上这些物质除了32比他好一些，其他物质理论制冷量好。现在新的特点，新的环境性能比较好的物质，大概都会有这个基本都是R这个级别。

    实际上这些都是新的动向和趋势，那么在这里主要由两个现在大家比较关注，就是A3对原来的标准，原来可燃性没有可燃性，低可然和强可然这三类，现在在低可然里面重新把他区分出来，叫做A2L，特别低的可燃性，是拿这个传播速度来分，把32、143A，还有1234YF，还有NH3等列入微燃2L等级。

    再一个我们关心不光要关心直接恒温效应，还要关心制冷耗电，还要关心综合效应，长期的直接的制冷机排放，还有包括耗电以后折合对温室气体排放，这也是国外一个人在2010年比较现在有可能会替代22的所有的目前提到这些替代物。它随着总体效应加起来总体效应，可能是32最好，实际上这些非常低，但是综合效应不一定是最好，这一块有一个直接的数据。

    这样最后给大家看一下我们国家在制冷工质方面替代方面参考方案，经过上面考虑，我们国家在各个行业，本身有一个近期替代方案，和潜在长期的替代方案。关于热泵方面分热泵和热水器这方面，现在是22，在这个近期比较成熟的可能134A、410A等等。还有潜在长期包括CO2，HFC-32，HC290等等。在其他行业方面，包括工商制冷方面热泵，包括实际上我们很多都和空调这边要是说常温热泵。这些方案是制冷学会和在国家环保部组织下去做这个研究，参考的方案。

我国主要制冷工质替代的参考方案（据现场PPT）

    最后，我想就是说工质是一个没解的方案，提供给大家信息。中国热泵工质思考，和制冷工质基本上比较一回事。只是说热泵含有中高温特点，那么一个实际上22目前实际上替代还是有不确定性，但是我们国家已经有一些方案，包括我们国家有和联合国已经资助在做，所以这一块环保部与国家方案替代性是势在必行，到底哪个行业，到底哪类东西还有不确定因素。

    现在这个时期，大家做减少工质充灌量，还有减少泄漏量等技术措施方面，少HCFCs的消费。关于可燃工质，建议以更开放的态度来对待，加强技术标准，规范的制定和执行。新形势下中高温热泵工质的评价和开发研究基带加强。

    最后现在有几个关于工质比较全面描述，有几个报告提供给大家有兴趣可以看，一个是中国科协制冷学科发展研究报告2010-2011。还有制冷学会制冷科协技术战略严重，2010-2020。还有国家环保部的多变基金资助项目，针对使用HFC-32制冷工质的制冷空调设备制造与使用安全技术标准的前期研究2011-2012。还有国家科技部863项目，工商制冷行业限制物质的减排及替代应用技术研究2012-2014。这些研究希望大家关注工质这一块进展。

    谢谢大家！

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