制冷空调行业制冷剂替代进程研究

　　1　国际环境保护的形势发展

　　臭氧层破坏和全球变暖是当今人类社会共同面临的两大主要环境问题，给人类社会的可持续发展带来了巨大的压力和挑战。最新科学研究结果表明，在1880年至2012年期间，全球陆地和海洋表面平均温度上升了0.85 ℃，气候变化导致极端天气气候事件频发，冰川和积雪融化加剧，水资源分布失衡，生态系统受到威胁，造成全球经济重大损失。中国也面临越来越大的环境压力：可用的土地资源越来越少，全国沙漠化、水土流失严重;森林和草场退化;水资源短缺;环境污染越来越严重。2013年以来，中国遭遇史上最严重雾霾天气。2013年，全国平均雾霾天数达29.9天，雾霾的发生频率高、涉及范围广、污染程度严重，波及了25个省份，100多个大中型城市。

　　为了应对臭氧层破坏和全球变暖对人类社会造成的危害，国际社会先后制订和签署了《保护臭氧层维也纳公约》(以下简称《维也纳公约》)、《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》(以下简称《蒙特利尔议定书》)、《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》等一系列国际公约。国际社会根据科学、环境、技术和经济的发展，对国际公约也进行了不断地调整和修订。目前，国际社会也已经开始探讨臭氧和气候机制发挥协同增效的可能性和机会。

　　1.1　保护臭氧层公约进展

　　臭氧层破坏在上世纪八十年代引起了世界各国的广泛关注和重视。为此，国际社会于1985年缔结了《维也纳公约》，在1987年进一步签署了《蒙特利尔议定书》，旨在通过控制对臭氧层有破坏作用的物质的生产、消费，以保护关系到全人类未来生存与发展的大气层。至2014年12月，全世界有197个国家成为《蒙特利尔议定书》的缔约方，该议定书成为联合国数百个条约中第一个实现全球普遍参与的条约。

　　从1987年《蒙特利尔议定书》缔结至今，全球共削减了95%以上的消耗臭氧层物质(按ODP当量计算)。截至2010年1月1日，在全球范围内已实现了CFCs的全面淘汰，圆满实现了《蒙特利尔议定书》第一阶段的履约目标。《2010年臭氧层消耗科学评估》报告指出：通过《蒙特利尔议定书》履约行动的全面实施，最近10年来已成功遏止了臭氧层的进一步耗损，地表紫外线辐射基本保持恒定水平，在可预见的未来，大气臭氧层有望开始逐步恢复;同时《蒙特利尔议定书》的实施为减缓气候变化带来了重大的协同效益，2010年全球减排ODS带来的温室气体减排约为每年100亿吨CO2当量，其效益是《京都议定书》首个承诺期(2008—2012年)的目标削减量的5倍。从中可以看出，《蒙特利尔议定书》的成功实施，不但达到了保护臭氧层的目的，也为减缓全球气候变化做出了重大贡献。

　　中国政府高度重视保护臭氧层工作，并于1991年正式加入了《蒙特利尔议定书》(伦敦修正案)。经过多年的积极行动和艰苦努力，中国在2007年7月1日实现了CFCs消费的完全淘汰，提前两年半实现议定书规定的目标，取得了履约工作的阶段性成果，也赢得了国际社会的广泛尊重与赞誉。在CFCs淘汰过程中，中国制冷空调行业依据国家方案和行业淘汰战略所确定的替代技术路线和转换计划，投入大量的人力物力，在行业中全面启动了各项转换工作，也实现了CFCs替代转换工作的提前完成，为中国国家履约目标的提前完成做出了重要的贡献。

　　随着国际环保事业的不断发展，在CFCs淘汰转换工作的提前完成的基础上，在2007年9月份召开的蒙特利尔议定书第19届缔约方大会上，国际社会又进一步达成了加速淘汰HCFCs的调整案，调整案规定：对于议定书第5条款缔约方(即通常所说的发展中国家)，其HCFCs消费量与生产量分别选择2009年与2010年的平均水平作基准线，将2013年的消费量与生产量冻结在此基准线上，到2015年削减10%，到2020年削减35%，到2025年削减67.5%，到2030年完成全部淘汰，但在2030—2040年间允许保留年均2.5%供维修用;对于议定书第2条款缔约方(即通常所说的发达国家)，其HCFCs的消费量和生产量，2010年削减75%，到2015年削减90%，到2020年完成全部淘汰，但在2020—2030年，允许保留0.5%供维修使用。

　　1.2　气候变化公约进展

　　自工业化革命以来，大气中各类温室气体浓度显著升高，根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告第一工作组报告，大气中CO2的浓度相对于工业化前水平分别升高了40%，在1750年到2011年间CO2浓度增长主要是来自于化石能源燃烧和土地利用变化，人为累计排放约为2万亿吨CO2，最近40年的人为CO2累积排放约占总历史累积排放量的一半。2010年温室气体排放达到了达到490亿吨CO2当量。全球几乎所有地区都经历了升温过程，最近的3个十年比1850年以来其他任何十年都更温暖;1983至2012年很有可能是北半球过去1400年来最热的30年。

　　为了应对全球气候变暖给人类经济和社会带来的不利影响，国际社会于1992年达成了《联合国气候变化框架公约》;并在此框架下于1997年进一步签署了《京都议定书》，列明了二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4)、氧化亚氮 (N2O)、氢氟碳化物 (HF-Cs)、全氟化碳 (PFCs)、六氟化硫 (SF6)6种物质为受控温室气体，鼓励各个国家减排温室气体，规定了从2008年到2012年的第一承诺期间，主要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2%。

　　随着第一承诺期的接近到期，国际社会开始了新一轮的谈判。2007年，巴厘岛联合国气候大会通过了“巴厘岛路线图”，内容包括大幅度减少全球温室气体排放量，未来的谈判应考虑为所有发达国家设定具体的温室气体减排目标，发展中国家应努力控制温室气体排放增长。2009年的哥本哈根会议，就全球长期减排目标、资金和技术支持、透明度等焦点问题进行了深入讨论。2010年底的墨西哥坎昆会议上，国际社会同意将“与工业化前水平相比的全球平均气温上升幅度维持在2℃以下”作为全球共同努力的长期目标。2011年，南非德班会议上，决定启动“德班平台”谈判，旨在拟订一项公约之下对所有缔约方适用的具有某种法律约束力的议定结果。在2012年底的多哈会议上，经过国际社会的努力，在坚持“共同但有区别的责任”原则的基础上，缔约方会议决定议定书延长至第二承诺期，即从2013年1月1日起至2020年12月31日止，包括欧盟国家在内的38个发达国家和集团缔约方对议定书第二承诺期的减排指标做出了量化减排承诺。2014年，秘鲁利马的气候变化缔约方大会达成一份协议草案，为2015年在巴黎达成一项有意义的、普遍的气候变化协议奠定了基石。

　　中国政府高度重视应对气候变化问题。2009年在哥本哈根气候大会前夕，中国政府正式宣布，到2020年将把单位GDP的CO2排放水平相比2005年降低40%～45%。中国政府也制定了一系列国家层面的政策、法规和规划方案，包括《中国应对气候变化国家方案》(2007年发布)、《国家适应气候变化战略》(2013年发布)、《国家应对气候变化规划(2014—2020年)》、《2014—2015年节能减排低碳行动方案》等。2014年11月在北京召开的APEC会议期间，中美发布了应对气候变化联合声明：美国政府宣布计划于2025年实现在2005年基础上减排26%～28%。中国政府宣布计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰值;两国将在开始削减高GWP值的HFCs方面加强双边和多边合作。

　　从《京都议定书》及温室气体减排的角度分析，目前国际上正在普遍采用的无臭氧破坏作用的替 代 制 冷 剂HFCs，包 括 目 前 常 用 的R134a、R410A、R407C、R404A等，因 为 其 具 有 较 高 的GWP值，属于《京都议定书》所列明的应实施减排的6大类温室气体之一。伴随着全球的ODS淘汰进程取得阶段性成果，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，当前国际社会削减高GWP值的HFCs的生产和消费的呼声日益高涨。寻找零ODP且GWP值较低的环保制冷剂已成为今后一段时期内全球制冷空调业界所面临的共同责任，是需要全球同行联合起来集中力量解决的重大课题。

　　2　制冷空调行业制冷剂替代工作进展

　　2.1　发达国家制冷剂替代进展

　　在过去的十余年时间内，发达国家已经基本完成了HCFCs的淘汰转换。在这一转换过程中，R410A、R134a、R404A等HFCs类制冷剂作为HCFCs的主要替代品，在许多发达国家获得了广泛的使用。随着全球范围内削减高GWP值的HFCs的呼声日益高涨，发达国家在高GWP值的HFCs削减与替换方面也做了大量的研究和评估工作。在低GWP制冷剂的应用和推广方面，发达国家也取得了一些重要的进展。采用R32作为制冷剂的房间空调器在日本已经销售了数百万台，R32单元机也正在研发和推广之中，CO2的热泵热水器已销售了数百万台;大中型冷冻冷藏领域，NH3/CO2复叠系统在美国和欧洲已经取得了较好的推广应用;在轻商制冷领域，冰激淋机、饮料柜、自动贩卖机部分采用了HCs或CO2作为制冷剂;在大型离心式冷水机组产品领域，有企业推出了采用R1233zd(E)作为制冷剂的产品。另外，杜邦、霍尼韦尔、阿科玛等制冷剂生产厂家针对低GWP值的替代品开发出了R1234yf、R1234ze等HFOs和其混合制冷剂系列，多个空调厂家也做了大量的产品研发和测试，R1234yf开 始 在 汽 车 空 调 中 获 得 应 用。这 些 低GWP制冷剂的应用和推广成果对中国制冷空调行业的制冷剂替代具有重要的参考和借鉴意义。

　　2.2　中国HCFCs淘汰进程

　　2007年9月，在蒙特利尔召开的第十九次议定书缔 约方大会 上，国 际 社 会 达 成 了 加 速 淘 汰HCFCs的调整案。中国作为后CFCs时期全球最大的HCFCs生产和消费国，在HCFCs淘汰进程中，面临巨大的压力和挑战。国家环境保护部对外合作中心于2008年起组织开展了HCFCs生产和消费 淘 汰 的 相 关 基 础 信 息 调 查 以 及 各 行 业HCFCs淘汰管理计划的编制工作。2011年7月，在蒙特利尔召开的第64次多边基金执委会会议上，包括中国工商制冷空调行业、房间空调器行业、泡沫、清洗等多个行业的HCFCs淘汰管理计划获得批准。目前这些行业计划正在全面实施之中。

　　按照批准的制冷空调行业HCFCs淘汰管理计划，为完成2013年冻结、2015年淘汰10%的目标，中国工商制冷空调行业在第一阶段需要淘汰HCFCs　8　450吨，房间空调器行业在第一阶段需要淘汰HCFCs　10　670吨。环境保护部对外合作中心、联合国开发计划署(UNDP)、联合国环境规划署(UNEP)和行业协会携手合作，组织开展了制冷空调行业HCFCs淘汰管理计划的落实实施与监督管理工作。截止到2014年8月，工商制冷空调行业内先后有11家企业完成了HCFCs淘汰改造项目合同签署工作，项目完成后可淘汰约7　000吨的R22;房间空调器行业有15家企业签署了24条生产线的改造合同，项目完成后淘汰约8　100吨R22。

　　2.3.　标准制修订

　　新的替代制冷剂对制冷空调设备的设计、生产、运输、安装、维修和使用等环节提出了新的要求，尤其是部分替代制冷剂具有毒性、可燃性或高压力等特点，在各个环节中需要有更严格的规范和标准要求以保障其安全使用。为了配合工商制冷空调领域在第一阶段内生产领域HCFCs淘汰管理计划的实施完成，中国制冷空调工业协会与相关的标准制修订主管机构联合推动国家相关安全标准和产品标准的制修订，计划在第一阶段开展对15项国家和行业标准的制修订，其中包括基础及安全标准、主机产品标准和关键部件标准，其中第一批3个相关替代产品的标准GB/T17758《单元式空气调节机》、GB/T18430·2《蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组 第2部分 户用和类似用途的冷水(热泵)机组》、GB/T18836《风管送风式空调(热泵)机组》已于2013年下半年启动了修订工作。

　　国际标准ISO5149《制冷系统和热泵安全和环境要求》、ISO817《制冷剂-命名和安全分类》已于2014年通过修订正式予以发布，这两个标准的修订版对制冷剂的可燃性进行了重新划分，将可燃性等级为2类中的燃烧速率≤10　cm/s的单独列为“2L”，即新提出了2L类(微可燃类)的定义。基于上述调整内容，为了推进可燃性制冷剂的应用，国家环保部对外合作中心、中国制冷空调工业协会、全国冷冻空调设备标准化技术委员会联合启动了中国与之对应的两个国家标准GB9237—2001《制冷和供热用机械制冷系统安全要求》、GB/T7778—2008《制冷剂编号方法和安全性分类》的修订工作。目前GB/T7778—2008的修订工作已基本完成，上报国家标准化管理委员会待批准，GB9237—2001的修订工作计划于2015年内完成，届时包括R32、HFOs等在内的多种可燃性替代制冷剂在中国市场将获得应用的许可。

　　2.4　制冷剂负责任使用

　　制冷剂的负责任使用是指通过对制冷剂及含制冷剂的制冷空调设备进行有效地管理，保持制冷空调设备长期地高效和稳定运行，减少制冷剂的排放，从而达到保护臭氧层和减少温室气体的排放的目的。通过加强对操作和管理人员的教育和培训，在制冷空调设备的安装、维修、维护、运行过程中推行良好的操作规范，保持制冷空调设备的高效、安全、稳定运行，促进制冷剂回收、再利用及合理的销毁，有效减少制冷剂的泄漏和温室气体排放。

　　为了推动制冷剂的负责任使用，中国制冷空调行业积极在制冷空调设备安装、维修、保养等各个环节开展相关的工作。近年来，在环境保护部对外合作中心的领导和支持下，包括中国制冷空调工业协会在内的行业机构先后承担了《制冷空调维修规范化操作培训教材》、《工商业用或类似用途制冷空调设备维修保养技术规范》、《使用可燃性制冷剂房间空调器安装、维修和运输的特殊要求》等标准规范或培训教材的编制工作。这些工作的开展将规范制冷空调维修企业和从业人员的操作行为，使空调制冷设备在使用寿命期内运行稳定可靠，有效减少制冷剂泄漏排放，促进制冷剂回收及循环再利用，从而有效地降低维修行业制冷剂消费量，实现制冷剂的负责任使用。2014年7月，环境保护部对外合作中心启动了中国制冷维修行业维修良好操作培训中心建设项目，在协会的协助和配合下，在全国范围内首批选择了共14家符合资质的机构，经批准认可成为行业内的国家/区域培训中心，这些中心今后将承担制冷空调维修领域的教育培训任务，负责在行业内推广执行良好维修安装操作，有效地减少在这一过程中的制冷剂泄漏与排放，达到制冷剂负责任使用的目的。中国制冷空调工业协会自2006年3月起与中国设备管理协会共同在全国制冷空调设备维修安装行业开展了自愿性企业资质等级认证工作，目前已有超过1000家企业获得维修安装资质认证证书。经与环保部对外合作中心合作协商，中国制冷空调工业协会计划对制冷空调设备维修安装企业资质等级认证方案进行修订，在认证细则中加入减少制冷剂泄漏、加强制冷剂回收再利用的相关指标和要求，面向维修企业大力推广维修良好操作行为及制冷剂回收再利用等环保理念

　　3　结束语

　　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制冷剂在未来的逐步削减将不可避免。在未来中长期内如何切实有效地控制HFCs制冷剂的使用，加快转向更加低碳环保的替代制冷剂，政府和行业各界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有效、低碳环保的解决方案，共同为全球化的减排温室气体、保护生态环境做出贡献。