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1、2019/9/1,1,第1章 环境保护和替代工质的研究动向,环境问题与制冷工质 制冷工质的发展历程及替代路线 替代工质研究现状及发展趋势 绿色环保制冷剂的展望,08:03,1 制冷工质,1.1 分类,按化学成分,按组成,无机物,氟里昂,烷烃类,He、NH3、H2O、CO2,R22、R134a、R407C、R410a,R290、R600a,单一组分,CO2、R22、R600a,混合工质,共沸工质,非共沸工质,R502、R507,R407C、R410A,08:03,1.2 制冷工质命名,无机化合物：R7( XX ) XX分子量的整数部分。 例如：4He： R704 H2： R702 NH3：R71
2、7 H2O：R718 CO2：R744,08:03,1.2 制冷工质命名,氟利昂和烷烃类 烷烃类分子通式：CmH2m+2 氟利昂分子通式：CmHnFxClyBrz 简写符号： R(m-1)(n+1)(x)B (z) n+x+y+z=2m+2 数值为零时省去不写 同分异构体在其最后加小写英文字母,08:03,1.2 制冷工质命名氟利昂和烷烃类,例：CmHnFxClyBrz R(m-1)(n+1)(x)B (z) 二氟二氯甲烷: CF2Cl2 m=1，n=0，x=2 R12 三氟一溴甲烷: CF3Br m=1，n=0，x=3 R13B1 二氟一氯甲烷: CHF2Cl m=1，n=1，x=2 R22
3、 四氟乙烷： C2H2F4 m=2，n=2，x=4 , R134a 两个例外： 正丁烷：R600 异丁烷：R600a,08:03,1.2 制冷工质命名氟利昂和烷烃类,以上命名方式的问题： 未表示出化合物元素 不能直观的看出制冷剂对环境的影响 把 R可表示出化合物元素的符号,08:03,1.2 制冷工质命名氟利昂和烷烃类,R CFC、 HCFC、 HFC、 HC:,氯氟烃类物质: R CFC： R12 CFCl2 氢氯氟烃类物质: R HCFC： R22 HCFC22 氢氟烃类物质: R HFC： R134a HFCl34a 碳氢化合物: R HC： R600a HC600a,08:03,1.2
4、 制冷工质命名,非共沸混合制冷工质：R4( XX) XX命名的先后顺序号，从00开始。 例如：R407B、R407C 等。 共沸混合制冷工质：R5(XX) XX命名的先后顺序号，从00开始 例如：R502、R507 等。,08:03,2 制冷工质对环境的影响,2. 1 对臭氧层的破坏和耗损 1974 ：M. J. Molina F.S. Rowland 发现，CFCs类物质会产生改变自然界臭氧生长和消亡平衡的氯，从而造成对臭氧层的破坏。 2. 2 温室效应 全球气侯变化,08:03,2.1 对臭氧层的破坏和耗损,大气层 015KM：对流层 1550KM：平流层 5085KM：散逸层 85KM：
5、电离层,08:03,臭氧层,臭氧：O3 O2UVOO O2O O3 含量：1106 1050km：90 2030km：1105 臭氧层 吸收有害紫外线（UV-B）,08:03,臭氧层空洞,1985年英国科学家JFuman 发现： 19801984年，南极上空春季臭氧含量大幅度下降臭氧空洞 每年8月开始逐渐形成，10达到最大，并于1112月初消失,08:03,08:03,臭氧层空洞,臭氧层空洞逐年扩大 1989：2000万平方公里。 1999：2500万平方公里。 2000年：2800万平方公里4个澳大利亚。,08:03,臭氧层空洞,08:03,臭氧层破坏的危害,臭氧层破坏威胁人类生存 ： 臭氧
6、总量 1 UV-B2 皮肤癌发病率 24；白内障患者 0.30.6 损坏人的免疫系统 破坏生态系统，农作物歉收、植物和动物的生态链失衡、某些物种灭绝 引起新的环境问题,08:03,臭氧层破坏的危害,08:03,臭氧层破坏的危害,2000年9月臭氧空洞直接笼罩在智利南端的彭塔阿雷纳斯上空时，125000居民出门时即使天气暖和，也要穿外套或者长袖衬衣，阴天也戴遮阳眼镜。电视台每日以太阳信号灯的形式播出紫外线强度预告，如果信号灯是红色，家长们就不让孩子们外出。有的学校升起标识紫外线强度的旗帜，向家长发出警告。有关部门还在贫民区免费分发防晒油。人们的生活方式完全改变了。,08:03,臭氧层的破坏和耗损
7、的原因,宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层 地球每隔27天就有2.5天要受到宇宙高能粒子簇射 大量废气的排放使臭氧层出现空洞 喷气式飞机、火箭、导弹 氟氯化物引起的化学反应造成臭氧层空洞 氟利昂、喷雾剂、发泡剂,08:03,CFCs是元凶,1986、1987 年NASA组织了数十个科学家两次赴南极进行臭氧探险活动，寻求揭示臭氧空洞形成的机理 到目前为止，基于大量研究结果，科学家们已基本上取得了共识，南极臭氧洞是人类向大气中排放的氟氯烃化合物（CFCs）等导致了大气臭氧层的破坏。,08:03,CFCs如何破坏臭氧层？,1974 ：M.J.MolinaF.S.Rowland发现： CFCs分解产生氯原子
8、 氯原子分解臭氧分子 氯原子重生，继续分解臭氧,08:03,2.2 温室效应,什么是温室效应？ 允许太阳短波辐射进 阻止其反射 室内温度,08:03,2.2 温室效应温室气体,大气层中有些气体（ H2O、CO2、CH4、O3、氟利昂等）具有和玻璃相似的性质： 短波辐射几乎无衰减地通过 吸收地球的长波辐射。,08:03,2.2 温室效应,温室气体 吸收地球辐射 地球辐射净量 全球变暖,08:03,2.2 温室效应,温室气体 暖房玻璃,08:03,2.2 温室效应,全球变暖的危害 两极冰雪融化，海平面上升，给沿海国家带来灾难 自然灾害加剧，出现频率也将提高：飓风、洪灾、干旱 全球某些地区雨量增加，
9、某些地区出现干旱 生态系统破坏，某些物种灭绝,08:03,全球变暖的危害,2005年11月21日，北京的气温创历史同期最高点,08:03,全球变暖的危害,全球继续升温 ，100年内北极夏天冰雪将消失,08:03,全球变暖的危害,最后一只北极熊绝望地坐在最后一块冰面上,08:03,全球变暖的危害,08:03,全球变暖的危害,08:03,全球变暖的危害,08:03,全球变暖的危害,非洲第一高峰乞力马扎罗山（60年代）,08:03,全球变暖的危害,全球变暖导致非洲最高山峰冰雪融化,08:03,全球变暖的危害,南极第二大冰山发生崩裂,08:03,2.3 部分制冷工质的ODP GWP,为了评价制冷剂对环
10、境的影响，引入两个参数： ODP：臭氧层消耗指数(Ozone Depletion Potential) 相对于R11 GWP：全球变暖潜能值(Global Warming Potential)相对于CO2 有些资料使用相对于R11的值HGWP GWPHGWP3500,08:03,2.3 部分制冷工质的ODP GWP,08:03,2.3 部分制冷工质的ODP GWP,CFCs：CFC-11、12、113、114、115，ODP，GWP 。 CFCs需要被控制和淘汰 HFCs：HFC-32、125、134a、143a ODP0，GWP 。 不破坏臭氧层，但对全球变暖有较大影响， 对其排放量需加控制
11、,08:03,3 环境保护的发展,1985.3：保护臭氧层维也纳公约, 176国签署（2001.4) 要求缔约国采取适当措施减少对臭氧层的破坏 1987.9：关于臭氧层物质的蒙特利尔议定书, 175国签署（2001.4) CFCs、哈龙受控物质，HCFC过渡物质 发达国家在1996.1.1前停止受控物质的使用，并逐步削减过渡物质的使用量 发展中国家在2010年淘汰受控物质的使用。,08:03,3 环境保护的发展,1990：伦敦修正案，147国签署（2001.4) 规定了逐年削减与禁用CFCs类和哈龙类物质的要求和时间表 1993：哥本哈根修正案，120国签署（2001.4) HCFCs受控物质
12、，并规定了相应的逐步削减与禁用时间表,08:03,3 环境保护的发展,所有国家的HCFC类物质生产量 于1996年1月1日起冻结 至2004年1月1日削减35% 2010年1月1日削减65% 2020年1月1日削减99.5%（0.5%仅用于现有设备的维修） 到2030年1月1日，削减100%。,08:03,3 环境保护的发展,1997：蒙特利尔修正案，56国签署（2001.4) 发达国家：进一步将原定的HCFCs最后禁用时间从2030年提前到2020年，并把“基准”从原来1989年CFCs消费量的3.1%改为2.8%。 发展中国家：规定2016.1.1冻结在2015年的消费水平上，并于2030
13、年1月1日起禁止生产与使用。,08:03,3 环境保护的发展,1999：北京修正案，5国签署（2001.4) 发达国家：于2004年将其HCFCs生产冻结在其1989年生产和消费的水平上，并在其后可以生产不超过其冻结水平的15%来满足其国内基本需求 发展中国家：于2016年将其HCFCs生产冻结在其2015年生产和消费水平上，并在其后可以生产不超过其冻结水平的15%来满足国内基本需求。,08:03,3 环境保护的发展,美国环境保护署（US EPA）： 2003.1.1起禁用HCFC-141b发泡剂 2010.1.1起冻结HCFC-22和HCFC-142b的生产，不再制造使用HCFC-22的新制
14、冷空调设备 2015.1.1起冻结HCFC-123和HCFC-124的生产 2020.1.1起禁用HCFC-22和HCFC-141b，不再制造使用HCFC-123和HCFC-124的新设备 2030.1.1起禁用HCFC-123和HCFC-124,08:03,3 环境保护的发展,欧盟国家限制使用HCFCs的政策 2001.1.1起严禁在新生产的制冷和空调产品中使用HCFCs 2000.1.1起严禁在维修过程中使用新生产的HCFCs，允许使用回收的HCFCs 2015.1.1起严禁使用所有的HCFC类物质,08:03,3 环境保护的发展,1992.6：气候变化框架公约（里约热内卢） 到2000年GHG（Green House Gas）的排放量应控制在1990年的水平上 1995：公约第一次缔约国大会（柏林） 工业发达国家在2000年以后采取更严格的措施减少二氧化碳的排放量,08:03,3 环境保护的发展,1996.7：公约第二次缔约国大会（日内瓦） 敦促各缔约国政府采取具体行动 1997.12：公约第三次缔约国大会（东京）京都协议书 对发达国家进一步减少温室气体排放做出了第一步的规范,
