制冷剂的环保指标和安全指标
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】：利用客观合理的指标对制冷剂进行科学地细化分类，不仅能够引导我们客观地描述事物的本质，也能够帮助我们正确地筛选所需要的制冷剂。因此，为了更好地理解制冷剂未来发展需求和评价体系之间的关联，本文介绍了几种环保指标和安全指标，环保指标包括：臭氧损耗潜能ODP和全球变暖潜能GWP，总当量变暖影响TEWI，全寿命期气候性能LCCP ，CO2减排率EER；毒性指标包括：允许暴露极限PEL，安全阈值-时间加权平均值TLV-TWA；可燃性指标包括：燃烧极限LFL/UFL，燃烧热HOC，燃烧速度BV。并且探讨了应用这些指标来评价筛选替代制冷剂应当注意的主要问题。
【关键词】：制冷剂；评价指标；环保性；可燃性；安全性
从上期对制冷剂发展的历史介绍可以了解到：为了解决安全性和热工性能问题，人类从安全性较差的氨和碳氢等天然工质开始，逐步的走向了安全性较好的含氟合成制冷剂，到使用氯氟烃（CFCs）制冷可以说是达到了氟化工的顶点；但是随之带来的环境问题又使我们重新回到了起点；这是因为我们追求的目标往往是相互矛盾和排斥的。以环保与安全问题为例：环保性能好的制冷剂（如R290、R152a等），大多安全性能就差；反之也然。此外，所开发的方案只顾环保性能而不计成本和能效，也不易被最终消费者所认可和接受，因此必须要把握好环保、安全、成本和能效之间的“折衷”平衡。而这种平衡的考量的首要问题就是要应用怎样的指标进行科学地客观地评价？
例如，对于制冷剂环保性能的评价，国际上最先使用全球变暖潜能（GWP：Global Warming Potential）来衡量气体对全球变暖的影响。但是，随着人们对制冷剂与温室效应之间相互关系认识的不断深入，逐渐发现从制冷空调设备应用制冷剂的角度来看，单纯使用GWP值来评价并不全面，即使只考虑直接排放对CO2减排的贡献，也不能仅看制冷剂的GWP值，还与机组的充注量直接关联。又如，在对制冷剂可燃性分类中，一般常采用可燃下限（LFL：Lower Flammable Limit）和燃烧热（HOC：Heat of Combustion）将制冷剂分为不可燃、弱可燃、强可燃三个等级。然而，人们通过研究发现同为弱可燃的R152a和R32在燃烧特性上有本质上的不同，通常情况下R152a的燃烧会产生冲击波，而R32的燃烧却无法持续。因此，对制冷剂可燃性评价，还需要引入新的指标从科学和技术角度进行合理的分类细化，才能更好地、更具全面地应用可燃制冷剂。
因此，为了科学认识和正确对待制冷剂，理解评价指标与事物本质反映的关联，本文通过对几种环保指标和安全指标的定义、含义及典型结果的介绍，以阐明筛选替代制冷剂的理论依据和实用判据。
1 制冷剂环保性能评价指标
1.1 ODP与GWP
当前，环境问题是选择制冷剂的基本原则，随着环境要求的越来越高，对制冷剂的环保性能要求也越来越高，主要体现在对臭氧层的破坏作用和温室效应两个方面。目前国际上通用的关于制冷剂的环保性能评价指标主要是臭氧损耗潜能（ODP：Ozone Depression Potential）和全球变暖潜能GWP。
ODP是用来评价制冷工质破坏臭氧层能力的指标。ODP值是在相对的基础上计算得到的，即将R11的ODP值定为1，所有其他制冷剂的ODP都是相对于R11定出的。ODP值越小，说明制冷工质的破坏臭氧层能力越小。
GWP：来衡量制冷剂对全球变暖的影响。和ODP值一样，GWP值也是在一个相对的基础上计算出来的。CO2的GWP值被定为1，所有其他温室气体都有一个相对CO2的GWP值。GWP值评价了制冷剂自身对全球气候变暖的影响，它的大小取决于三方面的因素：①吸收红外辐射的能力；②在大气中的寿命；③与CO2相比较时使用的时间区间框架（ITH：Integration Time Horizon）。值得注意的是，对于同一种制冷工质，根据所用的不同时间框架，其GWP值会发生变化，因此必须在相同的时间框架下比较才有意义，一般用的较多的是基于100年的时间框架。
1.2 总当量变暖影响TEWI
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