4.空調新制冷劑適配性技術的探索-王飛.pdf

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1、1政策：法律法規2替代：選型及適配性探索目錄CONTENTS1政策：法律法規2替代：選型及適配性探索目錄CONTENTS政策法規-中國1989.91989.9加入保護臭氧層維也納公約1991.61991.6加入蒙特利爾議定書及其倫敦修正案2003.42003.4接受哥本哈根修正案2010.52010.5接受蒙特利爾修正案和北京修正案2021.62021.6接受基加利修正案2021.92021.9基加利修正案對中國生效2021.112021.11正式對HFCs進出口實行許可管理 蒙特利爾議定書：HCFC（R22)淘汰時間表R22于2013年凍結，2030年完全淘汰主要約束政策 基加利修正案：削減

2、碳排放/HFC(R410A&R32)淘汰時間表2020年2022HFC平均消費量的GWP值+25%的HCFC基線消費量 2024年凍結，2029年-10%，2035年-30%，2040年-50%，2045年-80%管控政策 主抓源頭管控，HFCs 生產單位和進口單位配額設定，暫不對使用和出口單位實施配額許可制度中國：頂層設計，積極踐行國際公約政策法規-中國制冷劑R32：制造集中，成本大穩小動，價格有上漲動力，生產企業利潤空間向好2024年e制冷劑R32各企業生產配額及內用配額概況R32生產配額內用生產配額浙江巨化83.4150.05山東東岳47.2628.35浙江三美27.7816.67淄博飛

3、源24.2714.56東陽光24.1414.49梅蘭16.459.87浙江永和3.982.39聊城氟爾3.512.11其他6.263.762024年e制冷劑R32各企業生產配額占比情況生產制造 TOP3:浙江巨化、山東東岳、浙江三美合計占比67%預計2024年總配額量在237.07千噸，較2022年減少9%（未調配情況下），出口占比約40%原料：無水氟化氫AHF產能增速預計比需求增速快，市場供應過剩的情況仍在；二氯甲烷預計2024年均價格在2640元/噸附近，較2023年均價小幅上漲成本價格 據卓創資訊數據顯示，2023年1-10月份，我國家用空調制冷劑HFC-32理論制造成本在14534元/

4、噸，較2022年的18028元/噸的成本下滑19.38%截至10月31日，平均毛利在-435元/噸，較2022年-4291元/噸的虧損明顯修復，部分產業鏈配套完善的裝置已實現扭虧為盈 隨著HFCs配額方案的實施，企業預計理論毛利維持在10-20%，受成本季節性波動影響增強政策法規-歐盟歐盟：政策激進，引領全球減排2023年3月30日歐洲議會F-GAS法案決議2023年3月30日歐洲議會F-GAS法案決議F-gas法規（NO.517/2014）國際法案蒙特利爾議定書：HCFC(R22）2020年完全淘汰基加利修正案：2011-2013基線消費量：HFC平均消費量的GWP值+15%的HCFC基線消

5、費量 線消費量2019年-10%，2024年-40%，2029年-70%，2034年-80%2023年7月19日歐洲理事會未通過2023年7月19日歐洲理事會未通過2023年10月初稿通過：水入戶：12kW,2027.1.1氟入戶：12kW,2029.1.12023年10月初稿通過：水入戶：12kW,2027.1.1氟入戶：12kW,2029.1.1政策法規-歐盟歐盟：政策激進，引領全球減排PFAS提案(主要不確定點)德國、荷蘭、瑞典、挪威、丹麥五國提出：2020年1月首次會議，隨后開展的工作包括：利益相關方訪談、文件檢索、多次會議2023年1月13日提交提案2023年2月7日公布2023年3

6、月22日2023年9月22日為期六個月的征求公眾意見結束2024年委員會意見，2025年決定，2026/2027年限制提案生效破壞環境：具有持久性或可降解為持久性物質留存于環境中，并可實現源頭傳至全球范圍危害人體健康：毒性長期存在于血液中，與體內蛋白質相結合影響器官及免疫系統政策法規-歐盟歐盟：政策激進，引領全球減排PFAS提案(主要不確定點)納入此次提案限制的PFAS物質將超過10000種，其中包括空調用氫氟碳化物（HFCs）和氫氟烯烴(HFOs)制冷劑 PFAS提案生效（預計2026年）后18個月，除特別豁免用途外，大部分的含氟制冷劑將被限用政策法規-美國美國：利益驅動，安全優先SNAP法

7、案主要不確定點 R32的GWP100值：根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最新報告更新的數據，R32制冷劑的GWP值從之前的675上調為771 HFO的危害：在大氣中分解的產物包含永不降解物質（三氟乙酸），有危害性，不符合P-FAS1政策：法律法規2替代：選型及適配性探索目錄CONTENTS新一代制冷劑行業：替代工質篩選難度越來越大美國能源部低GWP制冷劑篩選項目時間：2011.22015.3，費用：1750萬美元參加單位：NIST研究為主，美國喬治梅森大學、天主教大學等參與結論：認為含氟的選擇余地很少了，提出行業和研究人員要開始著手解決可燃、輕微可燃化合物的問題中國：知識產權制約

8、嚴重，國際話語權缺失，替代處于被動 我國雖然已經成為HCFCs、HFCs生產、消費和出口的最大國家，但在有關HCFCs、HFCs淘汰國際政策討論和制定過程中，鮮有中國相關行業的聲音，表達行業的關切和利益訴求，而基本處于被動應戰的局面 新型制冷劑開發是化工學與工程熱物理學等的多學科交叉，需要大量資金投入，國內鮮有做冷板凳企業 在此領域的研究力量還較分散，沒有形成緊密的產學研用聯合開發力量，導致制冷劑選擇和應用的話語權被牢牢掌握在外國公司手中，已威脅到我國空調和熱泵行業的可持續發展，成為一個名副其實的“卡脖子”問題新一代制冷劑選型替代要素新一代制冷劑物性HCFC-22HFC-410AHFC-32H

9、F-290R744HFO-454B對比成分%CHClF2CH2F2-50%CF3CHF2-50%CH2F2C3H8CO2CH2F2-68.9%CF3CFCH2-31.1%相對分子量/867352444462和所需充注量幾乎成正比沸點-40.81-51.6-51.65-42.1-78.4-50.9極端工況臨界溫度96.1572.578.1196.731.178.1極端工況臨界壓力MPa4.994.955.7824.257.375.26兩相區/跨臨界/超臨界液體動力粘度（25）uPa-s164.39117.97113.6697.13257.048114.62沿程壓損氣體動力粘度（25）uPa-s1

10、2.51113.66312.8178.270220.15712.84平均蒸汽壓（25）MPa1.0441.6571.690.9526.4341.57沿程壓損敏感性蒸發潛熱KJ/Kg233.7275381.9425.4207.41264.3同能力質流密度小壓損小/少充注液體密度（25）g/cm31.1911.030.9610.4930.7110.985同容積質量小/少充注相對單位容積制冷量*/11.41.520.89/1.38壓縮機排量相對單位質量制冷量*/11.0031.5311.755/1.22充注量決定因素相對COP*/10.920.940.983/0.943理論COP（參考）理論循環排氣

11、溫度85.03684.87101.0468.95/89.23壓縮機線圈耐熱/低溫效果ODP/0.0500000環保性GWP100/1760210067531466安全等級/A1A1A2LA3A1A2L極限充注量新一代制冷劑系統經濟型：單位容積制冷量、傳熱管內徑Te（）：飽和溫度變化量（類比相當于蒸發制冷劑的壓力損失）T（）：蒸發側過熱度P（kPa）：管內壓力損失h（kJ/kg）：單位質量制冷量s（kg/m3）：壓縮機吸入制冷劑密度d（m）：管內徑條件：蒸發溫度2，冷凝溫度49，蒸發過熱度5，冷凝過冷度5*大金研究成果新一代制冷劑R32是戶式空調行業目前最平衡的方案012345法律法規GWP安全

12、性經濟性ODP012345法律法規GWP安全性經濟性ODPR410AR32R290R22HFO/混合蒙特利爾（保護壞臭氧層）經濟性強（目前最優）京都議定書（減少溫室效應）新型制冷劑012345法律法規GWP安全性經濟性ODP012345法律法規GWP安全性經濟性ODP012345法律法規GWP安全性經濟性ODP環保性：ODP為0，GWP低至675，是R410A的1/3安全性：微可燃，燃燒爆炸風險低，無毒經濟型：整機成本低，目前最經濟方案R290是戶式空調行業目前最環保且具有較強普適性的方案環保性：天然冷媒，無溫室效應，GWPR290 沸點比較高，不適用-35以下 蒸發潛熱大，能力高，質流密度小

13、壓損小 相對容積制冷量R290，1.5P壓縮機排量15cc/rev 燃燒下限比290高，允許灌注量大冷媒種類安裝高度(m)房間面積(m3)最大允許充注量(kg)*1.5P掛機R1611.8170.7246R2901.8170.3103R321.8174.22272P掛機適用最小面積R1611.8230.8428R2901.8230.3609R321.8234.91172P掛機適用最大面積/3P掛機適用最小面積R1611.8341.0247R2901.8340.4388R321.8345.97183P掛機適用最大面積R1611.8501.2426R2901.8500.5321R321.8507.

14、2418*計算：mmax=2.5*(LFL)(5/4)*h0*(A)1/2式中：mmax-房間容許充注的最大制冷劑質量（kg）；LFL-最低可燃濃度（kg/m3）；h0-器具所在的安裝高度，掛壁式1.8m；A-房間面積（m2）新一代制冷劑R161：能效好、低溫制熱量高試驗結果表明，HFC-161在快速泄漏試驗結果表明，HFC-161在快速泄漏（400g在7min的時間內泄漏完畢）的情況下，（400g在7min的時間內泄漏完畢）的情況下，在空調器下方及附近區域形成可燃混合氣體云在空調器下方及附近區域形成可燃混合氣體云團。團。在實驗過程中發生爆炸后，立刻切斷供氣在實驗過程中發生爆炸后，立刻切斷供氣

15、。爆炸后，有明顯聲響和火光，實驗房間發生輕。爆炸后，有明顯聲響和火光，實驗房間發生輕微震動，但未對門窗玻璃造成明顯損壞。微震動，但未對門窗玻璃造成明顯損壞。部件可靠安全性能良好新一代制冷劑R744：絕熱指數高，低溫制熱強，但跨臨界循環導致制冷系數低最大的優勢是：最大的優勢是：環保、安全、制熱 效率高典型應用：典型應用：熱泵熱水器；復疊循環：NH3/CO2復疊制冷循環在單級制冷循環中應用的最大 問題是制冷效率低需要解決的問題：需要解決的問題：提高制冷效率，同時能實現制冷制熱對比維度HFCs類冷媒HF0s類冷媒自然工質CO2特性R410AR32R134aR1234yf/zeR290（丙烷）R744

16、(CO2)專利壟斷性過期否過期是否否天然工質安全性安全等級A1A2LA1A2LA3A1不可燃分解產物是否有害無無是是？無無無害環保性消耗臭氧潛值ODP000000環保全球變暖潛值GWP21007711300111經濟性價格（元/kg）20124550050.8易獲取性能制冷理論性能EER(54.4/7.2)3.283.423.663.663.561.9制冷差制熱表現優異制熱理論性能COP(40/-20)AA*1.02A*0.98A*0.97A*0.93A*1.3單位容積制冷量(kJ/m)5224.965882.353738.321784.823090.129858.42壓縮機排量小系統壓力（M

17、Pa）4.154.303.004.152.407.50系統壓力大對壓降不敏感新一代制冷劑R744：絕熱指數高，低溫制熱強，但跨臨界循環導致制冷系數低*與華中科技大學何國庚教授產學研研究成果額定制冷（35/24）與R32系統能力相當下仍有4.3%能效差距；超低溫制熱（-25/-）較R32系統能效+33%/能力+42%；對環保事業的貢獻房間空調器行業房間空調器行業HPMP第一階段認可證書第一階段認可證書海爾空調為首批獲得海爾空調為首批獲得“環保低碳標識環保低碳標識”企業企業海爾R290空調入駐聯合國大樓為保護臭氧層認可榮譽證書履行蒙特利爾議定書低碳環保優秀獎為保護臭氧層認可榮譽證書履行蒙特利爾議定書低碳環保優秀獎