二氧化碳製冷劑能否演繹不死神話?

2020-12-24 製冷快報

    製冷快報 二氧化碳作為製冷劑已經有百年歷史,但是在人工合成製冷劑出現之後,二氧化碳製冷劑迅速下位,淡出製冷劑家族。近年來,隨著環境問題的日益凸顯,製冷劑替換的呼聲一浪高過一浪,二氧化碳作為環保製冷劑再一次浮現在人們的眼前。二氧化碳死而復生,能否在製冷劑道路上開啟另一段輝煌呢?

    二氧化碳製冷劑,敗也蕭何成也蕭何

    現代製冷技術是從十八世紀中葉開始的,最原始的製冷劑是乙醚,發展到十九世紀末製冷劑的範疇已經擴展到CO2(R744),氨(R717),SO2(R764),氯甲烷(R40)等,在這些工質裡二氧化碳無毒且不燃的特性使其得到廣泛的應用。

    第一臺以二氧化碳作為製冷劑的商用機誕生於1850年,自此拉開了二氧化碳百年製冷劑應用之旅。在人工合成工質製冷劑出現之前,二氧化碳製冷劑的應用領域和範圍不斷擴大,但是在氟利昂出現之後二氧化碳製冷劑便迅速的退出歷史的舞臺。二氧化碳製冷劑在最輝煌的時刻黯然離場,1950年最後一艘使用CO2制冷機的輪船停止工作,頗有些悽涼的味道。

    「成也蕭何,敗也蕭何」,二氧化碳製冷劑因氟利昂的出現黯然退場,也因氟利昂對環境的破壞作用重登舞臺。前國際製冷學會主席,挪威的G Lorentzen在1989到1994年期間大力提倡使用自然工質製冷劑,特別是對於二氧化碳製冷劑的研究與推廣應用上起到了很好的帶頭作用。從此CO2製冷裝置的研究與應用又一次成為在全球範圍內備受關注的熱點。

    上海製冷展相關工作人員告訴製冷快報記者,在今年的製冷展上已經有很多應用二氧化碳製冷劑的新產品新技術出現了。記者在採訪製冷劑相關的生產企業、代理商、經銷商時了解到,二氧化碳製冷劑只是在極小的範圍內得到應用,比及二氧化碳製冷劑應用頂峰時期輝煌局面,目前就顯得太過弱小,但二氧化碳製冷劑已經獲得了新生,並且前景看好。

    許多從事製冷劑研發生產的企業都對二氧化碳製冷劑的發展前景看好,不論是巨化集團,還是中煒精細化工都認為二氧化碳製冷劑作為自然工質製冷劑中的一份子,在環保呼聲高漲的特殊歷史時期,雖然歷程或許艱難,但前景卻是無限美好的。

    今非昔比,二氧化碳製冷劑既不是最佳也不是唯一

    R290和R744(CO2)同屬自然工質的製冷劑,且R290的易燃特性導致的安全問題目前尚無法突破,但就時下的市場應用行情來看,儘管二氧化碳製冷劑製冷劑擁有數百年的應用經驗,也不能使之快速發展,到底是什麼原因在制約著CO2前進的步伐呢?

    上海酷奧的劉總跟記者如是說,「二氧化碳製冷劑大面積使用還是存在很多難題的,首先是臨界值的問題,接下來就是要求的壓力非常大,是普通裝置的4-5倍,這對壓縮機和管道的要求都很高,產品的生產成本大幅增加。」

    恆楓空調配件的相關工作人員也表示,R290雖然存在一定的安全問題,但是在冰箱等製冷量不是很大的設備上使用並不存在多大的危險性,R290和R744相較來說,R290可以在現有設備的技術基礎上直接使用,而R744則對設備提出了更高的要求。

    現在致力於研究二氧化碳製冷劑應用的國家和機構很多,德國、日本等發達國家已經在CO2的應用上出臺了相關的政策。但是就目前來看,許多實驗成果都還處在實驗室階段,是保密的,大面積的應用還得假以時日。

    CO2作為自然界普遍存在的一種物質,不但性能穩定、極易獲取,還無毒環保不可燃,這都是其作為製冷劑廣泛使用的優點,但其高臨界壓力和低臨界溫度的自然特性也使其不能在既要求環保,又要求節能的今天重新演繹過往的輝煌。

    目前歐洲國家已經提出了汽車空調製冷劑換代的要求,二氧化碳製冷劑就是其中最為關注的一種。環境聯盟局(UBA)主席約亨先生說,「選擇四氟丙烯製冷劑對空調市場和全球市場而言,可能是一個比較簡單的解決方案。但是,在氣候保護方面,這卻不是最好的選擇。如果從環境和技術方面考慮的話,使用二氧化碳製冷劑可能是更明智的選擇」。儘管如此,但這也僅僅是眾多解決方案中的一種二氧化碳製冷劑既不是最佳的選擇,也不是唯一的選擇。

    二氧化碳製冷劑的發展前景

    巨化集團的施先生在和筆者交流的時候坦率地說,二氧化碳的生產流程非常的簡單,如果市場反響好的話,巨化集團也可以生產二氧化碳製冷劑。言外之意就是,二氧化碳製冷劑目前的社會呼聲很高,但是在實際應用上並不廣泛,甚至都沒有企業願意去為了滿足極小的市場而生產二氧化碳製冷劑。

    一些專門從事製冷劑銷售的企業也表示,目前屬於自然工質的製冷劑已經很多,二氧化碳只是其中的一種,雖然二氧化碳的應用歷史比較長,性能也還算優秀。但是和目前市場上銷售的R290相比較,其不可燃的特性並沒有佔到一點的優勢。

    R600,R290,R744如果按照市場的反響來說的話,R744是最不理想。這其中是有原因的,製冷快報相關專家分析,這三種製冷劑都屬於自然工質的製冷劑,R600在冰箱上有成功應用的經驗,R290也已經在空調設備上開始應用,R744卻只能是在極少數的一些特殊的設備上應用。如果不是成本的原因,相信許多的生產廠商會將目光投向R744,但是R744的廣泛應用需要付出的代價相當的大,使用R744作冷媒的設備壓縮機、管道都需要承受比目前大4-5倍的壓力。面對國內市場巨大的製冷設備產能,這幾乎是不可想像的。R290雖然有易燃易爆的特性,成為企業不敢前行的最大障礙,但比及二氧化碳更為艱巨的工程,企業更願意嘗試R290,畢竟R290可以在現有設備的基礎上直接充注。

    在市場驅動力不夠的前提下,政策的出面就顯得相當的必要,但是CO2製冷劑一步到位的應用恐怕是任何一個國家都不具備這麼大的魄力的。無疑CO2的前景十分的看好,但正如它悠長的歷史一樣,其前路也相當的漫長,但是能成為經典的也必將是道艱且長的。

    今年的6月1日,我國制訂了CO2熱泵熱水器壓縮機標準,儘管目前我國還沒有生產出第一臺採用CO2製冷劑的熱泵熱水器,但是這一標準的制訂並不妨礙CO2熱泵熱水器壓縮機的研發,相反對研發工作還具有一定的指導意義。

    該標準的制訂引起了行業內關注,就目前來說,這一標準門檻並不高,只是針對入門級產品來說的,但是這也無疑是整個行業邁出的一大步。目前CO2製冷劑熱泵熱水器在國內市場還沒有開始銷售,某壓縮機企業有關負責人坦言:「這取決於CO2熱泵熱水器何時得到市場的認可。這一產品在性能上存在一定的優勢,例如可以在-20℃正常工作,改變了以往熱泵熱水器『銷售過不了長江』的局面,但是目前國內該產品的技術存在一定的缺陷,同時市場接受程度不明確,因此,真正推向中國市場還有待時日。」

    總體來說,CO2製冷劑的應用前景是十分樂觀的。可口可樂公司目前已經在花巨資研製以CO2為製冷劑的零售冷藏設備;寶馬公司將率先在汽車空調上應用CO2製冷劑;CO2熱泵熱水器在日本等發達國家開始上市銷售等等不一而足,假以時日,CO2或將重演過去的輝煌。

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