中国节能协会热泵专业委员会
2024年04月26日 星期五
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行业资讯热泵技术自身的低碳化及发展关键技术（低碳化）
2022-12-28热泵技术的推广应用能有效降低用户的二氧化碳排放，但热泵设备生产、安装、维护、拆除等也会产生二氧化碳或非二氧化碳温室气体的排放，应注重热泵技术自身低碳化研发和应用。
热泵常采用制冷剂，制冷剂在热泵系统中不断循环，并通过自身的相态或状态变化实现制热功能。制冷剂是非二氧化碳温室气体排放关注的重点。数据表明，2019年我国由于建筑热泵制冷所造成的的制冷剂泄漏相当于排放约1.1亿tCO2-eq，2020年排放约1.3亿tCO2-eq，主要来自于家用空调器的维修、拆解过程和商用空调的拆解过程。制冷剂温室效应一般采用全球变暖潜能（Global Warming Potential, GWP）指标衡量，表示非二氧化碳气体中一个碳原子与二氧化碳气体中一个碳原子所产生的温室效应之比。另一个表示制冷剂环境影响的指标是臭氧破坏潜能（Ozone Depletion Potential, ODP），指制冷剂对臭氧层的破坏能力大小，以R12的破坏能力为基准1。表4-7给出了几种常见制冷剂的GWP和ODP值。
因此，如现在正大量应用的HFC类制冷剂，尽管从质量上来说排放量远小于二氧化碳，但其GWP值相对较高，对气候变化的影响不容轻视。诚然，HCFC、HFC类制冷剂只有排放到大气中才会产生温室效应，形成碳排放。理论上，通过改进密封工艺，实现热泵运行过程中的无泄漏，可实现运行过程中的制冷剂零碳排放。目前，我国热泵制造、安装技术水平已使热泵系统制冷剂运行泄漏量显著减少。只要继续改进密封工艺，并严格监管，杜绝固定热泵机组运行泄漏是完全可实现的。而对于汽车热泵等移动设备，由于其处于剧烈振动中，做到无泄漏有一定困难，应该发展新型的低GWP热泵制冷方式，如采用二氧化碳等自然工质。
目前制冷剂实际排放出现在维修和拆除过程中。尤其是住宅建筑分体热泵空调，移机或废弃时多直接将制冷剂放空到环境中。在集中大型热泵机组的维修中，也有向大气直接放空的现象。需通过严格的政策机制，形成制冷剂回收制度，禁止各种场合下的制冷剂直接排放，可有效消除这部分非二氧化碳温室气体排放。近年来，制冷剂的回收和再利用技术开始研发，但成本较高。若从避免排放的角度，当回收制冷剂难以处理和再利用时，可以采用燃烧方式，使其转变为二氧化碳排放，GWP降为1。
《蒙特利尔议定书基加利修正案》规定，发达国家从2019年开始冻结，发展中国家从2024（中国）或2029（印度）开始冻结并削减高GWP制冷剂，分别到2035年和2045年达到冻结年度产量的15%（发达国家）或20%（中国）。我国目前正处在淘汰HCFC类（如R22）制冷剂的阶段，将在2030年完成；2024年开始淘汰HFC类（如R134a、R410A、R407C等）制冷剂，未来我国制冷剂的发展趋势如图4-14所示。制冷剂替代一方面是积极研发零ODP、低GWP的合成化合物，另一方面是采用自然工质，如二氧化碳、水、CH类化合物等，并重新评估其在热泵领域中的应用前景。
除此之外，还应关注热泵设备生产、运输、安装、维护、改造及拆除等环节、热泵技术相关企业和上下游企业中的二氧化碳和非二氧化碳类温室气体排放，在加大热泵技术应用的同时，降低其自身的碳排放。
