制冷剂专题（连载五）应对制冷剂替代的国内外标准发展动态

应对制冷剂替代的国内外标准发展动态

史琳1，安青松2

（1．清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，清华大学，北京 100084
2．天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津大学，天津 300072；）

    【摘要】：为应对HCFCs制冷剂的加速淘汰，一些环保性较好的具有弱可燃甚至强燃制冷剂替代物成为了当前关注焦点；然而与制冷热泵有关的大多数安全标准都禁止使用任何有可燃性的制冷剂，或者是对其应用类别和充注量有严格的规定。随着对制冷剂可燃性及风险性问题认识的提高以及弱可燃制冷剂安全问题技术的逐步解决，现行的标准已不适应新替代制冷剂的安全应用和普及，因此与之相关安全标准的修订迫在眉睫。本文首先介绍当前制冷剂可燃性风险问题认识的提高，阐述可燃制冷剂的安全要求及相关措施规定，分析对比各类标准和法规的现状及修订内容，并给出未来发展的安全措施建议。

    【关键词】：制冷剂；可燃性；标准；充注量

　　为了应对HCFCs制冷剂的加速淘汰，确保人们的舒适性要求、周围环境的安全和发展的可持续性，需要加快制冷剂的替代工作。从之前的制冷剂指标的解读、替代发展趋势分析以及制冷关键部件革新的介绍可以看出：R32、R1234yf等一些微燃性制冷剂有较优的综合性能，其关键技术问题也得到了解决，有较好的应用前景，但它们仍然具有微燃性。尽管科技人员对于可燃性问题不断尝试在技术上解决、在风险评估上分析，但就目前而言，在安全法规上如何确保、标准制定上如何规范这些制冷剂的安全使用也十分重要。因此，为了让读者掌握可燃制冷剂的安全要求及措施规定，了解国内外标准发展动态，本文将从标准的制定、对安全问题认识的提高以及现阶段相关修订进行简要的介绍。

1 制冷剂可燃性风险认识的提高

1.1 微燃等级2L的修订

　　1999年1月，日本学者片冈在ISO817会议上演示了一段录像，展示了R32和NH3制冷剂与R152a制冷剂的燃烧特性有本质上的不同；并且在后期的研究发现，燃烧速率低于10cm/s时燃烧无法持续，而燃烧速率大于声速时，会产生冲击波并发生爆炸。在随后许多学者对制冷剂可燃性问题的研究后，逐步达成一个共识，就是火焰燃烧速度与燃烧热HOC相比，可以更好地描述可燃制冷剂的危险程度。为了应对制冷剂发展，当前需要对可燃制冷剂进行更加科学的分类[1]。通过反复讨论，美国ASHRAE率先行动修订了相应的ASHRAE标准，在2010年版的ASHRAE Standard34[2]中正式加入了微燃等级2L，并在2011年3月对2010版进行了进一步修订，正式将R32，R143a，NH3以及R1234yf划分为2L微燃等级。新的微燃定义如下：在现有的弱燃等级2中，加入2L微燃子等级，此范围的制冷剂的燃烧速度在23℃，101.3kPa的条件下不高于10cm/s。

1.2 微燃制冷剂的风险评估

    对于制冷产品的火灾事故来说，需要具备三个要素：发生急速泄漏、浓度超过可燃下限、存在火源；并且需要这3个条件同时存在。然而，通过模拟和实验分析可知，制冷剂在使用时发生急速泄漏的几率极低（在维修过程中偶尔会发生），低速泄漏时能够达到可燃下限的空间非常小。对于不燃制冷剂的制冷剂限量（RCL: Refrigerant concentration limits）由毒性决定，为急性中毒极限（ATEL：acute toxicity exposure limits），安全系数为1。可燃制冷剂的制冷剂限量（RCL）由可燃下限决定，为LFL/5，安全系数为5。表1列举了部分制冷剂的浓度极限。从中可以看出：极限浓度越高，风险越低；如果将R22与R32的浓度极限进行比较，见图1，可以看出R32的可燃下限低于R22的毒性浓度。同时，也应当注意到点火源存在的可能性远低于人员存在的可能性，而且R32和R1234yf的最小点火能很高，其火源存在概率减少了很多。因此，综合以上各种几率进行风险评估可知，见图2，R32、R1234yf点燃的几率要小于R22麻醉事故的几率。

　　最近，美国和德国针对R1234yf在汽车空调在各种极端条件下燃烧（热分解）的情景进行了全面研究，可燃和超标浓度HF事故树风险分析，每单位车辆单位行驶小时内，超标浓度HF风险率为10-12量级，可燃风险率为10-14量级。因此不难看出，2L类制冷剂的风险等级非常小，应当重新审视它们的应用限制。

2 可燃制冷剂的安全要求及措施规定

　　可燃制冷剂安全要求涉及制冷剂运输及存储过程、回收和处理过程，以及制冷产品的设计、生产、运输、存储、安装、维修和废弃维修等多个方面；对这些过程安全要求及措施规定的认识有助于读者对相关标准和法规制定的理解。下面对这些内容进行简单介绍。

附件下载：应对制冷剂替代的国内外标准发展动态（全文）.pdf

   注：本文为《地源热泵》“本期专题”连载内容，谢绝转载。如果您对空调制冷剂方面有任何问题，欢迎来电或给我们发送电子邮件，我们将选择部分典型问题择期在《地源热泵》杂志上统一刊登和解答。

    咨询电话：010-82830863；电子邮箱：services#dyrbw.com(将#换为@后发送，请在邮件主题处标注“制冷剂相关问题”字样，以免工作人员误删。)

责编：dhl