空调与制冷系统的泄漏及其环境影响

　　1.引言
自空调问世以来，制冷剂的发展和对环境的破坏一直是饱受争议的话题。国际制冷学会在20世纪末召开了“第20届国际制冷大会”和“地球技术论坛”，重点讨论了制冷剂对环境的破坏问题，并对制冷剂的替代做出了研究，这说明国际社会对制冷剂与环境保护已经开始重视。
2.制冷剂的发展概况
从古代开始，制冷就开始为人们所重视，当时人们利用冰冷却视频，确保其口味鲜美。不过制冷剂的快速发展主要是从近代开始的，其过程大可分为三个阶段：
（1）1830～1930年，主要使用NH3，HC，CO2，空气等作为制冷剂。这个时期制冷效率低下，效果较弱且部分制冷剂有一定的害处，甚至具有可燃性，危险性较强;
（2）1930～1990年，主要使用CFC、HCFC作为制冷剂。这种制冷剂使用之初被认为是安全、清洁、环保、高校的制冷剂，是制冷界的里程碑。但是在使用60年后，科学家在南极发现巨大的臭氧层空洞，经研究得出是由于新型制冷剂的泄漏，催化臭氧分子的分解所致。
（3）1990年至今，主要使用HFC制冷剂。此种制冷剂较CFC和HCFC相比，对臭氧层的破坏系数为0，但是具有温室效应，是目前较为理想的制冷剂。[1]
3.传统CFC、HCFC制冷剂对的臭氧层破坏简介
在空调的生产、使用和废气的过程中，都会有部分制冷剂弥散到大气。这些气体不仅对臭氧层有破坏，还会产生温室效应。
3.1 何谓臭氧层
臭氧层是分布大气平流层中，离地面大约15～60km。臭氧层的含量虽然十分微小，但是在地球生态系统中发挥着重要作用，因为它能吸收太阳辐射中波长300mm以内的紫外线。而紫外线辐射过量会对人体产生严重影响，比如增加患皮肤癌的概率，破坏人体免疫系统，增加患白内障的概率等;还会降低作物产量，影响地球动植物减少康生长，可谓劣迹斑斑。臭氧层吸收了大量紫外线，只释放一小部分到地球，大大削弱了紫外线的危害，可谓地球的保护伞。
3.2 传统制冷剂对臭氧层的破坏
传统制冷剂氟利昂释放到空气中后，部分会进入大气平流层。在紫外线的照射下，这部分氟利昂会分解出Cl自由基，这种粒子会参与臭氧的催化反应，大大加快臭氧分解成氧气的速率。由于Cl在反应中只起到催化剂的作用，本身并没有消耗，所以一个Cl自由基可以催化大量臭氧分子参加反应，对臭氧层造成严重破坏。[2]
调查表明，与上个世纪相比，臭氧层中臭氧含量只有上世纪的70%，太阳辐射中的紫外线含量增加了10%左右。传统制冷剂的禁用已经刻不容缓。
4.HFC制冷剂的温室效应
4.1 GWP的概念和意义
GWP（全球变暖潜势）是衡量温室气体的温室效应的一个指数。指的是某种气体和二氧化碳相比，在选定时间内对全球变暖造成影响的严重程度。我们规定二氧化碳的GWP值为1，其余气体以此为参照，测定自己的GWP值;其值通常远远高于二氧化碳。尽管衡量温室气体强弱的方法有很多，GWP则是其中最具参考价值的一个。通常，GWP所选时间是20，50和100年，一般来说，某种气体对温室效应的影响时逐年下降的但是也有例外，比如HFC就是呈逐年上升的趋势。
4.2 HFC对温室效应的影响
在制冷剂的生产、使用和回收过程中，通常会产生损耗，这些损耗就是冷却剂外逸的部分。目前大型设备的制冷剂回收技术相对较为成熟，但是家用电器如冰箱空调的制冷剂回收技术还不完善，由此产生的制冷剂排放和泄漏量十分可观。调查显示，HFC的GWP值在20、50、100年期间分别为9400、11700、10000。我们发现，HFC对温室效应的影响是十分巨大的，当前也是全球变暖作用明显的部分。已有多家媒体指出，HFC在全球变暖中影响巨大，应限制或叫停HFC制冷剂的使用。[3]
5.关于制冷设备和制冷剂的使用的几点建议
5.1 加强制冷剂回收的相关工作
传统氟利昂制冷剂会破坏臭氧层，新型HFC制冷剂则是作用不小的温室气体。因此，不管是什么制冷剂，我们都不能任其排放，应合理的回收利用。但是制冷剂回收工作在国内还不太完善，要加强这个工作需从以下几点入手：
（1）加强工厂等大型制冷设备的制冷剂回收
对工厂的大中型制冷设备和费封闭型制冷设备来说，技术性已经相对完善，回收设备也发展较为成熟。但是业内人士缺乏回收制冷剂的相关意识，一般任其排放，导致工厂用制冷设备的制冷剂回收很少有人进行。对于这种情况，我们应建立制冷剂回收激励机制，加强制冷机回收的意识教育，政府也要多开展相关宣传，并建立相应的奖惩机制，促进和完善制冷剂的使用和回收工作。
（2）开发小型制冷设备的制冷剂回收
对于冰箱、冰柜等小型的制冷设备来说，虽然制冷剂的使用较少，但是设备的量逐年增长，导致制冷剂总量仍然非常可观。但是冰箱冰柜类的小型制冷领域缺乏成熟的制冷剂回收技术和回收系统，也缺乏相关设备。这为制冷剂回收造成了严重影响。在这方面，国家应重视其相关工作，鼓励研发回收技术，建立健全回收系统，让制冷剂滥排滥放现象减缓和杜绝。
5.2 新型制冷剂的开发
现有的制冷剂都有或多或少的缺点，开发一种新型的，无毒无害，对环境无副作用的制冷剂是当前科学界研究的重要课题。从热力学角度上说，新型制冷机必须有较高临界温度和液相摩尔热容。比如，HCFC-22的替代品，临界温度必须高于100度。目前的备选替代品都有这样那样的缺点，有的具有急性毒性，有的为易燃物，有的制冷效率低下。因此，开发新型制冷剂的工作还有很长的路要走。[4]
某些被淘汰的制冷剂也有一定的市场竞争力。例如NH3。它具有价格低廉、高能效、良好的热传导效应、易检漏、管径小等优点。如今的制冷系统和装载运输技术已经十分成熟。观察NH3多年的应用历史，它的安全记录良好，是制冷剂的有利竞争者。
6.结语
总而言之，制冷剂的回收和新型制冷剂的开发工作都是当前的大问题。问了保护我们赖以生存的家园，为了子孙后代的可持续发展，我们有必要要素对待制冷剂的应用，在环境保护和制冷剂使用中找到一个合适的平衡。