冰箱究竟路向何方？ [评] 2005-03-18 09:26 自从《蒙特利尔议定书》签署至今，国际国内的 ODS(消耗大气臭氧层物质 )替代技术发展迅速，成果喜人环保已成为世界各国发展的一个主题，节能也越来越受到重视在竞争激烈的家电冰箱行业，绝热保温材料—— 聚氨酯（ PU）泡沫塑料 CFCs 类发泡剂替代物的选择，正是环保节能理念的突出体现迄今，在世界家用冰箱发泡剂领域，替代技术的发展可分为三个阶段：以 CFC-11 为代表的第一代；以 C-pentane 和 HCFC-141b 为代表的第二代；以 HFC-245 fa 为代表的第三代 C-pentane 和 HFC-245fa 将成替代主力1． 第一代发泡剂（CFC-11）CFCs 类物质是 《蒙特利尔议定书 》所要淘汰的首要目标之一，发达国家在上个世纪 90 年代初（1996 万通搜索 -- 仅为测试 6 年前）就完成了在冰箱行业的替代工作，主要替代物是 C-pentane和 HCFC-141b；而按规定，发展中国家可以一直使用 CFC-11 到 2010 年 1 月 1 日在中国，主要冰箱厂家，如科龙、海尔、新飞、美菱等，通过联合国多边基金赠款和自筹资金等方式，在上世纪 90年代中后期也已经完成了 CFC-11 的替代工作，基本上与当时的发达国家同步。
至今，国内除个别小厂外，整个家电冰箱行业基本完成了 CFC-11 的替代所以，可以说中国冰箱行业走在了世界 ODS类物质替代的前列2．第二代发泡剂（C-pentane 和 HCFC-141b）如上文所言，C-pentane 和 HCFC-141b 是 CFC-11 的主要替代物其中，C-pentane 路线被认为是一步到位，最初在以德国为首的欧盟国家广泛应用，目前已在亚洲以及澳大利亚、新西兰等国家和地区大量采用，是当今国际国内用量最大的一种冰箱发泡剂而同属第二代发泡剂的 HCFC-141b，也曾在欧洲以及日本、美国等国家和地区得到过广泛的应用，目前国内仍有一些厂家使用HCFC-141b 的 ODP≠0，属于过渡性的替代产品，按《蒙特利尔议定书》的规定，发达国家全面禁用时间为 2020 年，发展中国家的最终淘汰时间为 2040 年但在近年来的国内臭氧层保护大会上，加速推动淘汰 HCFC 类物质的呼声越来越高，家电行业 HCFC-141b 的禁用时间则是被大大提前了2003 年底至 2004 年初，美国、日本、澳大利亚、新西兰等国家和地区已经在冰箱制造业禁止使用 HCFC-141b与日本和欧盟不同的是，美国安全和环保机构限制可燃性物质，因此决定采用安全、不易燃烧且有节能优势的 HFC-245fa 作为 HCFC-141b 的主要替代物，而不是采用 C-pentane。
3．第三代发泡剂（HFC-245fa）ODP 值为 0、高效节能、使用安全、不易燃的第三代发泡剂 HFC-245fa 在 2003 年实现了商品化品质由于美国到 2004 年禁止在冰箱制造业使用 HCFC-141b 发泡剂，所以美国国内的主要冰箱厂家，如美泰克、惠而浦等已完成了用 HFC-245fa 替代 HCFC-141b 的工作；而 GE 公司则在多年前就使用 HFC-134a 作冰箱发泡剂据 HFC-245fa 发泡剂的制造商 Honeywell 公司透露，GE 公司目前也正在考虑采用节能效果更佳的 HFC-245fa因此可以说，HFC-245fa 冰箱发泡技术是美国普通采用的技术路线谈到 HFC-245fa，不能不提到同被称为第三代发泡剂的 HFC-365 mfcHFC-365 mfc 的商业化产品首先是由德国苏威公司生产的，因此有人称之为欧洲路线由于欧洲已经普遍采用 C-pentane 作冰箱发泡剂，而且与更加重视安全、节能和 ODP=0 的美国不同，欧洲不仅重视 ODP=0、也重视GWP 值，GWP≠0 且可燃的 HFC-365mfc 作为冰箱发泡剂并不被看好，所以在家电行业难成气候，但 HFC-365mfc 在夹心板材、喷涂泡沫等领域的市场地位值得肯定。
美国和欧洲是我国家电产品出口的最大市场，因此为了满足这两大市场的环保、节能需求，目前国内冰箱业以 C-pentane 为主要发泡剂的局面会逐步得到改变，HFC-245fa 发泡技术也会逐步得到应用与推广国内主要的冰箱厂家也都先后开展了 HFC-245fa 的应用研究，其中科龙公司已有冰箱产品面市可以断定，C-pentane 和 HFC-245fa 是目前和今后一段时期内冰箱发泡剂的主要选择据《聚氨酯信息》（2004 年 11 期）报道，美国密苏里州的 St Louis 泡沫材料公司开发出来一种新的硬泡聚氨酯发泡技术，使用一种新的替代发泡剂名为 EcomateTM，据称其 ODP 值和 GWP 值皆为 0，也被认为是 HCFC-141b 的一种理想的替代品但具体的情况不明据笔者了解，有些冰箱公司还曾尝试使用过全水发泡（CO2 作发泡剂）技术，结果表明，这种技术具有优良的环保性能，但用 CO2 发泡冰箱的收缩性大、尺寸稳定性不好、能耗偏高所以，该技术目前仅在一些半导体冰箱、汽车冰箱等能耗要求不高的小容积冰箱上得到了应用C-pentane 和 HFC-245fa发泡技术的现状作为 CFCs 或 HCFCs 类的替代物，C-pentane 和 HFC-245fa 两类发泡剂具有优良的环保性，但在能耗及工艺操作等方面，则较 CFCs 类仍有不足，所以替代技术也在不断地完善。
1．C-pentane 发泡技术由于 C-pentane 本身固有的特性所决定，在推出伊始，其 PU 泡沫层密度就高达 38kg/m3 左右，远远高于 CFC-11 系统的 30kg/m3 左右，因此降低发泡成本、减少注入量就成为发泡技术的科研人员不可回避的课题经过大量尝试，在 C/i-pentane、n/ipentane、环戊烷- 异丁烷等多个体系中，最终以 C/i-pentane 发泡技术脱颖而出（相比 C-pentane 的发泡层密度可以降低 5%左右，可降低发泡成本），作为 C-pentane 的改进型技术被不少的冰箱厂家采用目前，国内的科龙、新飞等公司已经大量应用该技术虽然 C/i-pentane 系统可以降低发泡成本，但增加了产品的能耗一般来说，C/i-pentane 较 C-pentane 系统提高了 3%～5%的能耗所以 C-pentane 低密低导系统的研究与开发也正在进行，如科龙、海尔等公司都在开展这项工作科龙公司的低密低导系统已经取得了初步的进展，其 PU 泡沫层密度可以降至 33kg/m3，导热率 K 值已经可以降到 0.0195W/m·K 以下该系统的目标值是将 K值降至 0.0180～0.0190W/m·K 范围，还需要对配方继续进行优化、改进，现有发泡工艺参数及发泡设备也要作适当改变。
2．HFC-245fa 发泡技术该技术在冰箱行业中正式应用的时间还不长，但 HFC-245fa 目前价格昂贵，所以需要在不影响产品能耗的前提下，改进配方、减少用量由于 HFC-245fa 沸点低和易挥发，所以现场操作需要有针对性的改进有研究表明，将 HFC-245fa 和 HFC-365mfc 混合，可形成近共沸物，达到改善 HFC-245fa 的工艺操作性的目的C-pentane、HCFC-141b 和 HFC-245fa 发泡技术的对比分析见表 2、表 3、表 4C-pentane 和 HFC-245fa 的选择正是由于 C-pentane 和 HFC-245fa 两类物质具有不同的特点，导致了欧洲和美国的不同选择，也因此造成了在发泡剂替代路线的选择方面两种观点的对立和并存实际上，两派争论的焦点在于 GWP 值（温室效应的一个衡量参数）《京都议定书》可以说是碳氢化合物（含 C-pentane）一派的杰作，它要求控制温室气体的排放，这一派认为碳、氢化合物是 CFCs 最好的替代物但与《蒙特利尔议定书》不同的是，前者是非强制性的，后者则是强制实施的而主张走 HFC 类路线（包括 HFC-245fa）的一派，则认为单纯考虑 GWP 值是片面的，准确而全面的衡量方法应该是 TEWI（温室效应总当量）值，它考虑了发泡剂（制冷剂）排放的直接效应和能源利用引起的间接效应。
按照这一派的观点，对冰箱来说，间接效应对 TWEI 值的影响要比直接效应大得多，因此，为防止气候变暖，冰箱行业需要做的工作是：研究开发高效节能且 ODP=0 的冰箱、减少 CO2 的排放量，在使用和销毁冰箱时，采取有效的回收再生措施，做好发泡剂、制冷剂的回收利用工作同时，这一派还认为，碳氢化合物的光雾效应 VOC 值较 HFC 类物质要高得多，有可能引发新的环境问题总之，两派的争执至今没有定论但可以预见，C-pentane 和 HFC-245fa 两种发泡剂在冰箱行业将出现相容、并存、齐头共进的局面人们希望，下一代的发泡剂应综合 C-pentane 和 HFC-245fa 两者之长、摒弃两者之不足，即：具有安全性（不燃、无毒或低毒）、优良的环保特性（ODP=0、GWP=0、光雾效应 VOC 值亦接近零）、良好的绝热性、好的加工性能且成本低资料显示，目前已有氢氟醚（HFE）类化合物，如 HFE-245、HFE-365 等物质推出，让我们拭目以待。