1、 中国工商制冷空调行业中国工商制冷空调行业 HFCs 制冷剂使用趋势研究报告制冷剂使用趋势研究报告 中国制冷空调工业协会中国制冷空调工业协会 2014 I 摘摘 要要 中国目前是全球最大的制冷空调设备生产国和消费国， 中国工商制冷空调行业是中国 HCFCs 的主要消费行业之一。目前中国工商制冷空调行业正在实施加速淘汰 HCFCs 的工作，HFCs 作为全球当前阶段 HCFCs 的主要替代品之一，HCFCs 的淘汰过程将驱动 HFCs 消费的快速增长。 伴随着全球范围内的消耗臭氧层物质的淘汰进程已完成大半，减少温室气体排放、减缓全球变暖已成为现阶段中全球环境保护的首要课题，当前国际社会逐步削减
2、HFCs 的呼声也日益高涨。在北京刚召开的 APEC 会议期间，中美两国就温室气体具体减排目标达成协议。在这种形式下，有必要开展中国工商制冷空调行业 HFCs 制冷剂使用趋势研究工作，为未来可能的 HFCs 逐步削减做好相关的准备工作。 本研究项目在对中国工商制冷空调行业制冷剂消费现状开展调研的基础上，测算出 2012 年制冷剂消费总量超过 7.8 万吨， 折算成 CO2当量为 125.6 百万吨。基于符合正态分布模型和 GDP 增速关联增长模型两种模型进行预测，2030 年中国工商制冷空调行业制冷剂消费总量按低增长模式将达到 15.4 万吨，按高增长模式将达到 17.8 万吨。本研究报告根据
3、行业专家的建议，基于协会所掌握的行业背景数据，设定了基线情景（BAU） 、削减情景 A、削减情景 B、削减情景 C和削减情景 D 五种削减情景。在低增长模型下，按情景 C 制冷剂消费折算 CO2当量基本能控制在设定的基线要求；在高增长模型下，只有选择情景 D，才能将制冷剂消费折算 CO2当量控制在设定的基线要求， 此时削减量将达到 172.1 百万吨 CO2当量，削减率为 60%，经分析认为这也是当前技术水平及国际环境下的中国工商制冷空调行业最大削减潜力。 作为含氟制冷剂使用大户的中国工商制冷空调行业，未来 HFCs 削减压力将非常大。在未来中长期内如何切实有效地控制 HFCs 制冷剂的使用，
4、加快转向更加低碳环保的替代制冷剂，需要制定适宜的政策和战略，并尽早采取行动，通过政府的统筹规划和组织管理、行业机构、高校科研院及企业届的积极协调参与，通过技术创新寻找合理的解决方案，共同为全球化的减排温室气体、保护生态环境做出贡献。 III 目目 录录 1 背景背景 . 1 1.1 HFCs 逐步削减面临的国际形势 . 1 1.2 发达国家和地区 HFCs 逐步削减进展 . 4 2 工商制冷空调行业发展现状及预测工商制冷空调行业发展现状及预测 . 8 2.1 工商制冷空调行业概况 . 8 2.2 工商制冷空调行业制冷剂消费现状和发展预测 . 12 3 工商制冷空调行业的替代技术分析工商制冷空调
5、行业的替代技术分析 . 15 3.1 选择替代技术的基本原则 . 15 3.2 潜在替代制冷剂分析 . 17 3.3 国际组织制冷剂替代方案的调研 . 22 3.4 其他相关替代技术分析 . 28 3.5 替代制冷剂相关标准的发展 . 31 3.6 国内替代技术选择参考方案 . 36 4 HFCs 制冷剂削减潜力测算制冷剂削减潜力测算 . 38 4.1 制冷剂削减所产生环境效益的计算方法 . 38 4.2 HFCs 制冷剂削减情景设定 . 42 4.3 HFCs 制冷剂削减情景计算 . 46 4.4 HFCs 制冷剂削减潜力分析 . 49 4.5 小结 . 51 5 HFCs 制冷剂逐步削减的
6、困难与期望制冷剂逐步削减的困难与期望 . 52 5.1 开展 HFCs 制冷剂削减工作的紧迫性 . 52 5.2 国际形势变化的不确定性 . 52 5.3 核心技术影响削减进程 . 52 5.4 中国国情下 HFCs 削减路线的复杂性 . 53 5.5 小结 . 53 6 应对应对 HFCs 制冷剂控制的建议制冷剂控制的建议 . 55 IV 6.1 政府应做好统筹规划、组织管理工作 . 55 6.2 行业协会应充分发挥桥梁与纽带作用 . 56 6.3 企业应积极开展替代品的筛选、推广工作 . 56 6.4 高校科研院应发挥替代技术创新的支撑作用 . 56 参考文献参考文献 . 59 1 1 背
7、景背景 1.1 HFCs 逐步削减面临的国际形势逐步削减面临的国际形势 能源和环境问题是当前世界各国关键的主要焦点， 各国都把应对气候变化作为保护全球环境和履行国际职责的首要目标。 在臭氧层破坏问题和温室效应问题给人类敲响了环境保护的警钟之后， 人们开始逐步关注可提供舒适和调控的温湿度环境的制冷技术对环境的负面影响。当前应用最广泛的制冷技术（压缩式制冷空调和热泵技术） 是利用制冷剂在系统各部件间循环流动， 通过热力状态的变化，实现从低温热源吸热向高温热源放热， 从而达到营造不同于自然环境的可控与舒适环境的要求的技术。然而，该技术虽然为人类提供了可控与舒适环境，但是，由于作为制冷系统“血液”的制
8、冷剂使用了氯氟烃（CFCs） 、氢氯氟烃（HCFCs）或氢氟烃（HFCs）等含氟或氯物质，也带来了破坏大气臭氧层、增加碳排放、增加温室效应等负面影响。 在科学研究证实了地球臭氧层变薄的事实后，1985 年在联合国环境规划署（UNEP）的推动下，制定了保护臭氧层的维也纳公约 ，并在 1987 年 9 月签署了 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书1。 截至 2010 年 6 月 29 日为止，已有 196 个政府批准了这项条约。CFCs 和其它 ODS（臭氧层破坏物质）的生产和消费量(折合到 ODS 吨)已经被奇迹般的减少了 98以上，而且已避免了相当于超过 1350 亿吨 CO2的温室气体排放。
9、 2007 年， 美国国家航空航天局 NASA 的数据表明，自 1998 年以来，臭氧洞的最低水平已经趋于稳定，不再减少2。 在保护臭氧层行动中取得了巨大成功之后， 国际社会将关注重点转移到温室气体排放削减方面。 2013 年 9 月 27 日， 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC在斯德哥尔摩发布了第五次气候变化评估报告第一次工作组报告 气候变化2013：自然科学基础（决策者摘要） 3。报告指出：从 1950 年代以来的变化是千年以来所未见的；从有详细气象记录以来的 1850 年代开始，刚刚过去的三个年代每一个都刷新了气温最高的纪录。从 1983 到 2012 年这三十年，至少在北半球是
10、1400 年以来最热的三十年。在 1880 年到 2012 年间，陆地与海洋表面的气温已经升高了 0.85 摄氏度，而 2003 到 2012 年十年的平均气温与 1850 到 1900 年五2 十年的平均气温比较，也高出了 0.78 摄氏度。气候变化的驱动力主要来自 CO2浓度的升高。总辐射强迫是增加的，已经导致气候系统的能量摄取。总辐射强迫的最大原因是由 1750 年以来大气中 CO2浓度增加所造成的。所以，人类对气候系统的影响是显而易见的。这可以从不断增加的大气中温室气体浓度、正辐射强迫、观测到的变暖得以印证。因此，为了应对气候变化，1997 年 12 月，在日本京都召开的联合国气候变化
11、框架公约第 5 次缔约国际会议上，许多国家和地区签订了京都议定书 ，明确了对 CO2、CH4、N2O、SF6、PFC 和 HFCs 六种温室气体进行管控4。 在温室气体影响中，制冷剂产生的影响是不能忽略的，由于目前广泛使用的制冷剂（HCFCs 和 HFCs）大多是含氟气体（F-gas） ，这些物质一般有较高的直接辐射强迫和较长的大气寿命，因此有较高的全球变暖潜值（GWP） 。尽管蒙特利尔议定书已经对 HCFCs 的使用进行了约束，然而作为 HCFCs 的替代品HFCs 物质，由于高 GWP 问题也只是一个过渡方案，最终将逐步受到限制。例如：自 2009 年开始，在蒙特利尔议定书缔约方大会上，北
12、美三国多次提出将 HFCs 从京都议定书转移纳入蒙特利尔议定书进行管理的提案，提出要逐步实现 HFCs 的削减控制。2011 年，108 个国家加入蒙特利尔议定书曼谷宣言 （Montreal Protocol Bangkok Declaration） ， 呼吁在 CFC 和 HCFC 的淘汰过程采用低 GWP 的替代品。 2012 年， 联合国大会通过决议， 批准里约+20 宣言 （Rio+20 Declaration） ，支持逐步削减 HFC 的消费与生产。2012 年 11 月，105 个国家加入巴厘宣言（Bali Declaration ） ，呼吁向低 GWP 的 ODS 替代品转变。2
13、013 年 5月， 北极理事会 Kiruna Declaration of the Arctic Council 敦促蒙特利尔议定书缔约国立即采取行动削减 HFC 的生产与消费。美国带动北美三国与小岛屿国家代表连续 5 年向蒙特利尔议定书缔约方会议提出了 5 次逐步削减 HFC 生产和消费的修正提案（见图 1-1）5。该提案规定 A5 国家以 2008-2010 年氟氯烃消费量和生产量平均值的 90%作为基准；而非 A5 国家将 2008-2010 年所有氢氟碳化物消费量和生产量，与氟氯烃消费量和生产量的 85%相加后取平均值，作为基准。计算基准以全球变暖潜能值，而不是蒙特利尔议定书通常采用的
14、臭氧消耗潜能值来计算。迄今为止国际上已有超过 100 个国家表态支持 HFCs 逐步削减提案6。 3 图 1-1 北美三国提出的 HFCs 削减提案7 在 2013 年 6 月初举行的中美元首庄园峰会上，两国领导人均表示同意将共同努力推动逐步削减HFCs的使用。 美国和中国同意携手合作并与其他国家一道，通过多边途径，包括使用蒙特利尔议定书中的专业知识和机构，逐步减少HFCs 的生产和消费，同时继续将 HFCs 包含在联合国气候变化框架公约以及京都议定书中关于排放报告规定的范围内。2013 年 9 月，G20 峰会期间中美双方元首见面又进一步就 HFCs 问题进行了交流，中国与美国这两个全球最大
15、的温室气体排放国同意采取新的合作举措，逐步减少 HFCs 的使用。两国同意设立一个联络小组来探讨具体问题，比如成本效益、资金和技术支持、安全和环境效益等相关问题。2014 年 11 月，在北京召开的 APEC 会议期间，中美发布应对气候变化联合声明： 两国将在开始削减具有高全球增温潜势的氢氟碳化物方面加强双边合作，并按照两国元首于 2013 年 9 月 6 日圣彼得堡会晤所达成共识在多边框架下携手合作； 美国计划于 2025 年实现在 2005 年基础上减排 26%-28%。中国计划 2030 年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰，并计划到 2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到
16、20%左右， 双方均计划继续努力并随时间而提高力度。就国际议定书的规定和长远的发展趋势而言，目前国际上普遍使用的高 GWP 的 HFCs 制冷剂在未来的消费淘汰将不可避免。 0%20%40%60%80%100%120%200302035204020452050A5Parties:StepsNonA5Parties:StepsCap(PercentofBaseline)HFCReductionStepsforArticle5andNonArticle5Countries(%ofBaseline)削减进度 第五条款缔约方 非第五条款缔约方 HFCs 削减步骤（占基准百分比）
17、4 1.2 发达国家和地区发达国家和地区 HFCs 逐步削减进展逐步削减进展 为了加快 HFCs 削减和控制，世界各国为减轻温室效应方面采取了不同的措施。 欧盟的思路是通过提前制定相应的削减法规， 促使企业去寻找新的解决方案，并且解决方案偏重与 CO2和碳氢等天然工质8。例如：2006 年欧盟出台2006/40/EC 法案， 法案规定自 2017 年 1 月 1 日起， 在欧盟成员国新生产的汽车，所使用的汽车空调制冷工质 GWP 不能超过 150；2013 年 12 月，欧盟委员会、议会环境委员会、理事会对 2006 年 F-GAS 法案的修订协商形成了提交议案，并在 2014 年 3 月被欧
18、洲议会全体会议正式采纳9， 该修订案制定了 HFCs 削削减时间表： 2015 年冻结， 2016 年削减政策干预启动， 2030 年削减使用量的 79% （CO2当量） ， 见图 1-2。 具体措施包括： 对于大型工商业制冷系统 （制冷量大于 40kW） ，使用 GWP 用包括：对（当前使用的 R404A 为 3922）制冷剂的限定时间为 2020年；商用冰柜及冷库在 2020 年后不能使用 GWP 能使用及冷的制冷剂；在 2022年后不能使用 GWP 能使用及的制冷剂；间接复叠式制冷系统的限定值为 1500；而单体分体空调（充注量小于 3kg 的） ，限定值为 750（2025） 。同时，
19、欧盟还对F-gas 法规所能产生的影响进行了预测分析10，见图 1-3。 图 1-2 欧盟 HFCs 削减时间表 图 1-3 F-gas 法规下欧盟温室气体排放预测9 美国的思路是寻找到解决方案并制定相应的法规，因此从 2006 年开始开发一系列新的低 GWP 替代工质 HFOs 来探索制冷工质环保要求的应对策略，并进行相关的评估测试。2014 年 7 月美国环保署提出了新的 SNAP 修订提案，建议把 5 种具有（微）可燃性制冷剂加入可用制冷剂名单；2014 年 8 月建议禁止一5 些制冷空调产品领域禁止使用高 GWP 的制冷剂； 2014 年 10 月, SNAP 发布的新增的可使用的替代
20、制冷剂，详见下表。 表 1-1 2014 年 7 月 SNAP 提议新增的可使用的替代制冷剂11 制冷剂 GWP 适用领域 冰箱 零售业 食品冷藏 自动 售货机 低温 制冷 载冷剂 家用 空调 乙烷 6 异丁烷 8 丙烷 3 R441A 1.5kW) R404A (3920) R410A (2090) R407C (1774) CO2 (1) 1500 2025 中央式冷冻单元 (二次循环， 大于 50000m3的新冷库)R404A (3920) Ammonia (1) 100 2019 汽车空调 R134a (1430) 150 2023 近年来，一些国际非政府组织在 HFCs 削减方面也积
21、极开展了相关的行动，详见下表 1-5。 目前我国是世界上最大的 HCFC-22 生产国和使用国，据统计，2012 年，我国仅工商业制冷空调领域消费的 HCFCs 超过 4 万吨（不包括维修领域） ，HFCs也超过两万吨，并且在过去几年间制冷剂的消费总量还在快速增长，这是因为我国制冷空调产业仍然处于高速发展期。然而，根据蒙特利尔议定书第 19 次缔约方会议通过的加速淘汰HCFCs的调整案要求， 我国在2013年实现冻结、 2015年完成削减基线水平 10的任务，2020 年要削减 35，2025 年要削减 67.5，2030-2040 年只允许 2.5%的维修量；这就必须尽快明确 HCFCs 替
22、代路线，研究合适的替代技术，已经迫在眉睫13。HFCs 作为 HCFCs 的主要替代品，HCFCs的淘汰过程将驱动 HFCs 的消费和排放的快速增长。然而，近两年，随着国际上对温室气体控制的压力加大，生态经济，低碳经济，循环经济成为主流， 京都议定书 已将 HFCs 列为温室气体而限制使用， HFCs 逐步削减的呼声越来越高，各国（主要发达国家）对 HFC 生产和消费单独制定的限制性法规，使中国 HFC及相关产品出口面临巨大挑战，预计会对制冷行业产生更大的冲击。基于国内外的现状，中国是制冷空调产业的生产大国，如何在这个转型期把握国际方向，提出我国制冷行业自己的制冷剂发展战略，参与国际谈判与合作
23、，将对中国乃至全7 球制冷空调行业的发展起到重要的作用。为此，在当前的国际形式下，有必要开展制冷空调行业 HFCs 制冷剂使用趋势分析工作，为未来可能的 HFCs 逐步削减做好相关的准备工作。 表 1-5 非政府组织的对于 HFCs 削减开展的行动13 非政府机构 成员 态度/行动 Consumer Goods Forum 成立于 2009 年，拥有 400 多个会员，成员包括：可口可乐、家乐福、强生、沃尔玛等。 CGF 成员将从 2015年起淘汰 HFC 制冷剂，在新设备中采用低 GWP 制冷剂。 Refrigerants, Naturally! PepsiCo, Red Bull, The
24、 Coca-ColaCompany, and Unilever, supported by Greenpeace and the United Nations Environment Program 支持将 HFC 纳入蒙特利尔议定书，逐步削减并最终淘汰HFCThe Alliance for Responsible Atmospheric Policy Carrier,Danfoss,Emerson,GeneralMotors, Johnson Controls, Lennox, McQuay, Mitsubishi, Trane, Sub-Zero, Whirlpool, Sub-Zero,
25、 Mitsubish 支持在蒙特利尔议定书框架下削减 HFC The Air-Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI) A.O. Smith, Bradford White, Dunham-Bush, Carrier, JohnsonControls, Trane, Friedrich Air Conditioning, Fujitsu, Grundfoss, LG, Modine, Parker Hannifin, Rheem, Rinnai, Samsung, and Turborcor 支持在蒙特利尔议定书框架下削减
26、 HFC 8 2 工商制冷空调行业发展现状及预测工商制冷空调行业发展现状及预测 2.1 工商制冷空调行业概况工商制冷空调行业概况 工商用制冷设备产品种类繁多，应用广泛，生产厂家众多。从上个世纪九十年代初以来，伴随着中国经济的持续健康发展，中国工商制冷行业取得了巨大的进步，工商制冷空调行业一直保持着超过两位数的平均年增长率，中国已成为全球制冷空调设备的生产大国。据统计，工商制冷空调行业 2012 年的产值约 2500亿元。根据不同的应用场合，使用不同种类制冷空调设备。工商制冷产品应用广泛，种类繁多，通常将终端产品按照以下大类进行分类统计： 2.1.1 小型冷水（热泵）机组小型冷水（热泵）机组 冷
27、水（热泵）机组是指使用水作为载冷剂，通过四通换向阀实现蒸发器与冷凝器功能转换，达到使载冷剂水被制冷剂冷却（加热） ，然后将载冷剂水输送到需要冷却（加热）空间中循环的制冷系统。小型冷水（热泵）机组应用于小型宾馆、 小型写字楼、 小型饭店和小型医院、 别墅等场合， 主要为涡旋式冷水 （热泵）机组。 根据协会调查统计， 小型冷水 （热泵）机组主要采用 HCFC-22 为制冷剂，部分采用 R410A 作为制冷剂。 2.1.2 大中型冷水（热泵）机组大中型冷水（热泵）机组 大中型冷水（热泵）机组主要包括螺杆式冷水（热泵）机组、离心式冷水机组，不包括溴化锂吸收式冷水（热泵）机组，因为溴化锂吸收式冷水（热泵
28、）机组不涉及温室气体的直接排放，不在本报告的研究范围。大中型冷水（热泵）机组广泛应用在大型的写字楼、体育馆、商场、宾馆、工厂、饭店等大型工商用场合。根据协会调查统计，螺杆式冷水（热泵）机组主要采用 HCFC-22、HFC-134a作为制冷剂；离心式冷水机组主要采用 HFC-134a 作为制冷剂，部分采用HCFC-123 作为制冷剂。 2.1.3 热泵热水机热泵热水机 采用制冷循环，将低品位热源（空气或水）的热量转移到被加热的水中制取热水的设备。与传统直接采用电、燃气、煤、油等能源制取热水方式相比，热泵热水机具有节能和环保的优势， 近年来发展较快， 广泛应用在宾馆、 饭店、 宿舍、9 游泳馆、美
29、容院等制取热水的场合。根据协会调查统计，热泵热水机主要采用HCFC-22、HFC-134a 作为制冷剂，少部分采用 R410A、R407C 等作为制冷剂。 2.1.4 单元式空调机单元式空调机 一种向封闭空间、房间或区域直接提供处理空气的设备。它主要包括制冷系统以及空气循环装置，还可以包括加热、加湿和通风等装置。单元式空调机涵盖的机种比较多，包括柜式空调机、屋顶式风冷空调（热泵）机组、风管送风式空调（热泵）机组、机房空调、洁净空调、医用空调、恒温恒湿机和除湿机等，该机型制冷量小到几千瓦， 大到数百千瓦。 它安装方便， 使用灵活， 因此应用广泛。车用空调是一种特殊的单元机， 车用空调包括铁路用的
30、列车空调和汽车用的空调。本报告内容仅包括列车空调产品的情况，不包括汽车空调产品的相关情况。根据协会调查统计，单元式空调机主要采用 HCFC-22 作为制冷剂，部分采用 R410A作为制冷剂，少部分采用 HCFC-142b、R407C 作为制冷剂。 2.1.5 多联式空调（热泵）机组多联式空调（热泵）机组 一台或数台风冷室外机可连接数台不同或相同型式、 容量的直接蒸发式室内机构成单一制冷循环系统，它可以向一个或数个区域直接提供处理后的空气。多联式空调（热泵）机组可实现室内机独立控制，具有使用灵活、占用安装空间较小、可不设专用机房等特点，应用在一部分商场、别墅、写字楼等场合。根据协会调查统计，多联
31、式空调（热泵）机组主要采用 R410A 作为制冷剂。 2.1.6 工商用冷冻冷藏设备和压缩冷凝机组工商用冷冻冷藏设备和压缩冷凝机组 冷冻冷藏设备是用制冷方法冻结、贮藏易腐食品的设备。冷冻冷藏设备产品种类比较多，包括食品冷柜、运输冷藏设备、制冰设备、速冻装置、冻干设备、冷库、气调库、冷饮机等。压缩冷凝机组由压缩机、电动机、冷凝器及必要的辅助设备组成，大部分为制冷压缩机生产企业生产，部分由工程公司生产，购买压缩机做成压缩冷凝机组为工程配套使用。 工商用冷冻冷藏设备和压缩冷凝机组主要采用 R22、NH3作为制冷剂，部分采用 R134a、R404A 作为制冷剂，目前一些企业已经尝试使用 CO2/NH3
32、复叠式循环机组，并通过了验收14。 目前，关于工商业制冷行业的法律和法规主要集中在对 CFCs 和 HCFCs 控制方面。具体包括：截止到 2010 年 4 月，中国政府已颁布了 100 多项保护臭氧层的政策法规。2000 年 4 月批准修订的中华人民共和国大气污染防治法对10 ODS 淘汰进行了相关规定。环境保护部（原国家环境保护总局）出台 28 项政策措施，实施 ODS 生产及进出口配额管理；与此同时，每个行业各自出台 HCFCs产品的相关标准。经过 5 年的准备与审批，国务院于 2010 年 4 月颁布了消耗臭氧层物质管理条例 ，并将于 2010 年 6 月 1 日起生效实施。该条例将成
33、为可持续淘汰 ODS 的坚实基础。 如下表 6 简要介绍已颁布的有关 HCFCs 淘汰的政策法规15。表 2-1 是全球范围内针对 HFC 的政策法规的汇总。 表 2-1 全球范围内针对 HFC 的政策法规的汇总 政策法规类型 国家/地区 征税 Denmark, Denmark, Norway, Poland, Slovenia, Spain, Sweden, France 进出口 Australia 碳税 Australia, New Zealand 登记注册、 报告、 泄露检测、库存备案 Czech Republic, France, Germany, Hungary, Netherlan
34、ds, Poland, Slovakia, Sweden, US (California) 企业和从业人员认证 France, Netherlands 废弃和处置要求 Germany, Japan, Sweden, US (California) 使用限制，如最大排放限值、 年泄露率或最小充注量 Belgium, Denmark, France, Germany, Luxembourg, Netherlands 生产、使用 Australia, China, Japan, US (California), 建立国家级数据库 EU, US 禁止特定应用 Denmark, EU, France,
35、Switzerland, US HFC 替代品 Canada, US 用户培训项目 US (California) 11 表 2-2 已颁布的部分 ODS 淘汰的政策法规15 分类 内容 颁布时间颁布机构及部门 法律 中华人民共和国大气污染防治法 2000 国家立法机关 国内规章 消耗臭氧层物质管理条例 2010 国务院 生产控制 CFC 生产的禁令 2007 环境保护部 关于严格控制新建、改建、扩建含氢氯氟烃生产项目的通知 2008 环境保护部 关于加强 HCFCs 生产、销售和使用管理的通知 2013 环境保护部 消费控制 关于严格控制新建使用含氢氯氟烃生产设施的通知 2009 环境保护部
36、 进出口控制 消耗臭氧层物质管理办法 1999 环境保护部、商务部、海关总署 中国进出口受控消耗臭氧层物质名录（第三批） 2004 环境保护部、商务部、海关总署 消耗臭氧层物质进出口管理办法 2014 环保部、商务部、海关总署 信息管理 关于全面推行排污申报登记的通知-将 ODS 列入污染物排放申报范围1997 环境保护部 关于使用消耗臭氧层物质申报登记数据库管理系统的通知 1997 监督管理 关于加强地方环保部门在保护臭氧层工作中监督管理职能的通知 1997 环境保护部 关于印发及试行保护臭氧层多边基金项目实施指南（试行） 的通知1996 关于进一步加大查处非法生产销售消耗臭氧层物质的通知
37、2004 关于加强消耗臭氧层物质淘汰管理工作的通知 2007 环境标识 环境标志产品认证技术要求：消耗臭氧层物质替代产品 2005 环境保护部 替代品管理 关于发布消耗臭氧层物质（ODS）替代品推荐目录（修订） 的公告2007 环境保护部 12 2.2 工商制冷空调行业制冷剂消费现状和发展预测工商制冷空调行业制冷剂消费现状和发展预测 根据协会的初步测算， 2012 年行业制冷剂消费总量约 78360 吨， 其中 HCFCs制冷剂约 47060 吨；消费的 HFCs 制冷剂约 23300 吨，包括 R410A、HFC-134a、R404A 等;消费的 NH3制冷剂在 8000 吨左右。见表 2-
38、3。 表 2-3 2012 年各类产品制冷剂消费量 单位：吨 产品类型 HCFCs HFCs NH3 小计 小型冷水（热泵）机组 8700 800 9500 大中冷水（热泵）机组 11510 6000 17510 热泵热水机 4600 700 5300 单元式空调机 16950 3400 20350 多联式空调（热泵）机组 11600 11600 工商用冷冻冷藏设备和压缩冷凝机组 5300 800 8000 14100 合计 47060 23300 8000 78360 基于制冷剂增长的历史数据以及能源消费情况与国家 GDP 相关性的调研，可以将未来增长速率用两种模型进行预测，一种是低增长模型
39、，该模型是基于工商制冷空调制冷剂历史消费数据，参考国外制冷剂消费增长模式符合正态的logistic 模型发展规律的客观事实1617，考虑到未来制冷剂消费可能出现的饱和点进行预测，具体模型公式如下： 01exp()Kf tqtt 其中：t 为特定的目标年， t0为预测起始基准年 （基准年为2012年， 假定其市场的饱和度为50%） ； K 是根据历史的几个观测数据获得的最大可能消费量； 为参考基准年的数据回归值； q 为增长关联系数。 另一种属于高增长模型，该模型是基于能源消费情况与国家 GDP 有一定关联性的实施，制冷剂消费增长可以分成两部分，一部分是与 GDP 增长率直接关联的，另一部分增长
40、率符合高斯模型，因此可将预测的 GDP 增长速率应用到制13 冷剂消费的增长预期。根据世界银行的估计，中国 2015 年之后 GDP 的增长假设为 2016 年2020 年按照 7%增长，20212030 年按照 5.6%增长。表 2-4 是文献给出的历史GDP平均增速及未来17年的增速预测。 高增长模型的具体公式如下： 其中：t 为特定的目标年； t0为预测起始基准年（基准年为 2012 年） ； SGDP为第 t 年国内生产总值增速； g(t)为拟合与人口增长和国内生产总值相关的关联分段函数； A 为基于已知数据回归的指数增长倍率。 两种模型预测结果如下图 2-1。到 2030 年，如按照
41、高增长模式，预计制冷剂消费总量达到 17.8 万吨；如按低增长模式，也能达到 15.4 万吨。不管按照哪种模式发展，从制冷剂消费增长的整个发展历程可划分三个阶段：起始发展期，高速增长期，饱和平稳期。2000 年之前属于起始发展期，从 2000 年至今，制冷剂消费进入了高速增长期，通过预测分析可知，从现在到 2020 年之前中国工商制冷空调行业制冷剂消费仍将保持较高的增长速度，在高增长模式，从 2014-2030一直保持着稳步较快的增长，预计到 2050 年基本能达到饱和；而对于低增长模式，预测中在 2030 年已达到基本地增长饱和。随后，我国制冷剂消费将逐步变缓， 此时新增市场增长将放缓， 原
42、有消费产品的更新替代起到了比较重要的作用。 表 2-4 1981-2013 历史 GDP 平均增速和 2014-2030 预测 GDP 平均增速18 历史 增速 时间段 2004 2005 200620072008200920102011 2012 2013增长 10.1 10.3% 12.7%14.2%9.6%9.2%10.49.3% 7.8% 7.7%预测 增速 时间段 2014-2015 2016-2020 2021-2030 基准情景 7.5% 7% 5.6% 0(1)11( )expGDPttf tf tSg tA14 图 2-1 工商制冷空调行业制冷剂消费预测 7.808.809.
43、8010.8011.8012.8013.8014.8015.8016.8017.8018.80基于回归方法预测基于GDP预增长值进行预测单位：万吨15 3 工商制冷空调行业的替代技术分析工商制冷空调行业的替代技术分析 3.1 选择替代技术的基本原则选择替代技术的基本原则 制冷剂的替代原则应首先考虑对地球环境的影响，同时还要考虑安全性、经济性以及在遵守各种法规的前提下的可行性，如图 3-1 所示19。因此，理想的替代工质应该满足多方面要求。 （1） 环境影响：臭氧层破坏潜能（ODP）值为 0，全球变暖潜能（GWP）值尽量小，而且还要考虑在实际应用条件下的能耗、能耗峰值，综合地评价对地球环境的影响
44、。 （2） 安全影响：毒性和可燃性是主要的两大安全性要素。由于对制冷工质环境影响指标的要求越来越高， 使得选择新的制冷工质时不得不考虑具有毒性、微燃性甚至可燃性制冷工质，这需要在技术层面严格把关，建立安全使用评价机制，减小制冷工质的排放等。 （3） 经济性影响：热工性能、配套设备置换成本、制冷工质本身的制造成本是三个主要的经济性影响因素。其中热工性能除了具有高的性能系数 COP以外，制冷量、蒸发压力、冷凝压力、排气温度等参数与被替代物相近，滑移温度尽量小。 图 3-1 选择制冷剂时需要考虑的因素19 系统成本系统成本 16 但上述要求往往是顾此失彼。首先，单从 GWP 考虑，天然工质很容易受到
45、关注，但是空气和水由于能效低、实际使用起来较困难（高压、密封等） ，对环保的综合评价 （比如 LCCP 评价） 并不高， CO2的临界温度较低、 工作压力较高，只适合一些特定应用领域。其次，热工性能好、温室效应极小的碳氢化合物 HCs也备受瞩目（如 R290） ，但该类物质有极强的可燃易爆性，所以允许使用容量极小，同时在安全上需要很大的投入；另外，一些新开发的 HFO 类工质，尽管有较低的温室效应，安全性相对较好，但其制冷系数和制冷量都较小且价格昂贵。因此如何理解制冷剂环保指标和安全指标，如何在技术上、安全法规上解决这些问题，如何平衡这些要求之间的矛盾，是未来制冷剂替代发展的主要问题之一。 由
46、于建立的制冷剂替代要求的标准不一， 各国最初的制冷剂替代方向也不尽相同。欧盟一直积极开发以天然工质为中心的应用技术，特别是对氨及二氧化碳的研发投入较多。在日本和美国，主要是对安全性和能效的考虑，即努力寻找环境影响低、相对安全的新合成制冷剂：如近期美国提出的 HFO-1234yf 和HFO1234ze（E） ，希望能够在汽车空调、冷水热泵机组及冷冻冷藏机组上得到应用， 也在积极跟进碳氢和较低 GWP 的 HFC-32 制冷剂的使用推进， 2014 年 7 月，美国环保署（EPA）发布了气候友好型制冷剂名单，拟将乙烷、丙烷、异丁烷、混合制冷剂 R441A 共四种碳氢制冷剂及 HFC-32 应用于
47、6 类制冷和空调领域。而日本各个主要厂家对中小型单元式空调机组和多联机主要看好 HFC-32，并且也制定了自己的替代发展路线。因此，掌握国内外制冷剂替代发展趋势，剖析替代的基本思路和路线， 对我国制冷空调行业探索出一条有中国特色的制冷剂替代路线有着重要意义。 综合考虑以上几方面的影响， 目前已经达成共识， 尚没有一种物质完全满足要求。所以选择什么样的制冷剂作为替代工质应该根据具体的环境、政策、应用条件等情况综合考虑。现在已逐渐形成了下列四种基本思路20，即： （1） 较低 GWP 值 HFCs 制冷工质的中长期使用，如 HFC-32、HFC-134a 等。 （2） 开发低GWP制冷剂， 如氢氟
48、烯烃类工质HFO-1234ze(E)、 HFO-1234yf等。 （3） 天然工质，以 C、H、N、O 等元素组成的天然工质为对象，重新回到了早期制冷工质中的 CO2和 NH3等； （4） 低 GWP 混合制冷工质。 17 3.2 潜在替代制冷剂分析潜在替代制冷剂分析 1）HFC-32 HFC-32（CH2F2，methylene fluoride）的 GWP 为 675、ODP 值为 0，其热物理性质与HCFC-22及R410A较为接近， 但相对于HCFC-22 （GWP1800, ODP0.04）与 R410A（GWP2100）来说，对环境的影响已有大幅降低，满足欧盟最新制定的 F-Gas
49、 法规（GWP750） 。 图 3-2 HFC-32/R410A 制冷量和 COP 与蒸发温度（露点）的变化关系21 图 3-3 分体式空调系统 R410A/HFC-32 测试结果对比22 18 而且由于 HFC-32 的单位容积制冷量比较大，因此其充注量约为 HCFC-22的 0.6 倍，CO2减排比例可达 77.6，比 R410A 优越，综合环境性能较好。同时HFC-32 的热工性能（主要指能效 COP）与 R410A 相当。AHRI 的低 GWP 可选制冷剂评估项目中的 HFC-32 在 R410A 涡旋压缩机的压缩机热量计测试报告、以及制冷剂 HFC-32 在分体式空调系统替代测试报告
50、显示，在没有任何优化的情况下， HFC-32 的制冷量约比 R410A 高 3-5%， 而 COP 增量不是很明显 （见图 3-2和图 3-3） 。然而，HFC-32 有较弱的可燃性，属于 A2L 类，但在相关的可燃性分析和风险评估中， 如进行相应规范要求， 其可燃风险概率事故非常小， 如 HFC-32在日本的高压气体保护法规中就属于“不可燃”的气体。此外，由于 HFC-32 的正常沸点较低，因此排气压力与 R410A 相当，而且 HFC-32 的比热容比较大，故排气温度高于 R410A，如何降低压缩机排气温度、选用高稳定性的润滑油、开发与之相容性的密封材料、 应用微通道换热器来减少制冷剂充注
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