中國大陸是全球最大的室內空調製造國家,其中約一半的產品在中國生產銷售,另一半則銷往亞洲、歐洲和北美。室內空調是中國最大的產業部門之一,為了符合蒙特婁議定書的HCFCs削減時程:2013年凍結HCFCs消費量、2015削減至基準量的10%,中國的室內空調部門必須減量超過7,600公噸,並積極投資淘汰發泡應用的HCFCs。
 
為滿足削減目標,中國的室內空調製造商需採取行動逐步淘汰HCFC-22,許多相關計畫也由此而生。在聯合國環境規劃署多邊基金(MLF, UNEP)的資助下,聯合國工業發展組織(United Nations Industrial Development Organization, UNIDO)協助中國廣東美的電器(Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co. Ltd)、美芝公司(Guangdong Meizhi Co. Ltd)執行將HCFC-22為基礎的壓縮機、空調機生產線,轉換為使用R-290(丙烷)的應用計畫。另外,與德國合作執行的雙邊計畫,由隸屬德國聯邦環境、自然保育及核能安全部(BMU, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit)國際氣候倡議(International Climate Initiative)下的Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit(GIZ)-Proklima組織,與中國環境保護部/國外經濟合作辦公室(Ministry for Environmental Protection / Foreign Economic Cooperation Office, MEP/FEUO)及中國家用電器協會(Chinese Household Electrical Appliances Association, CHEAA)共同合作執行,協助珠海格力電器(Gree Electric Appliance Inc.,世界最大的室內空調製造商,每年製造約3,500萬台)執行R-290轉換計畫,將一條室內空調系統生產線改為使用R-290生產。
 
這類R-290生產轉換計畫的目的在加緊確認丙烷應用在室內空調這個子部門的可行性,尤其是小型分離式室內空調。選取可轉換產品的重要依據包括冷卻性能足夠但冷媒使用量小,且冷媒逸散至室內不會有安全危害的空調類型。若試驗可行,未來將可進一步適用於其他小型、獨立的室內空調系統如窗型空調等。
 
MLF下之R-290空調製造可行性示範案例
 
參與MLF/UNIDO資助將HCFC-22壓縮機與分離式空調製造轉換為R-290的示範計畫的廠商,包括廣東美的電器及美芝公司等中國空調部門的主要製造商。自然冷媒R-290(又稱HC-290)即丙烷,屬碳氫化合物,其GWP值低、冷卻性能佳,在冷凍冷藏空調(RAC)中是HCFC-22很好的替代品。但因其他的化學和物理性質,特別是其可燃性,需先經過設計和結構修改,才能將R-290冷媒應用在原本以HCFC-22冷媒為基礎設計的產品和生產線上
此計畫在美的與美芝公司間的密切合作下,同時開發新空調機組和新壓縮機,以確保生產最佳化的R-290系統。美芝進行轉換的生產線,每年可生產約183萬台應用於1與1.5馬力(hp)分離式空調設備的迴轉式壓縮機;美的進行轉換的生產線是具有完整生產製造能力的先進機械化生產線,每年約生產20萬台分離式單元。此計畫遭遇主要的挑戰與R-290的可燃性相關,特別是落實生產線與新產品的安全措施,以及市場的引進。因此,計畫內容包含產品再設計、採購必要的設備和系統、修改工具和零件、安裝、生產線除錯與測試、人員培訓、試生產和新產品性能測試,以及技術推廣。關於商品市場化方面,中國政府同時制訂安全標準,及推動工業和服務部門的市場推廣補助,以推廣可燃性冷媒應用於家用空調。
 
 
 
 
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Source: OzonAction Fact Sheet: Demonstrating the feasibility of R-290 based AC manufacturing: China’s Midea and Meizhi case
圖1、新產品之各部件設計
 
 
計畫於2010年7月經聯合國環境規劃署多邊基金執行委員會核可,實施兩年半後,兩種類型的R-290壓縮機(固定和變頻)和兩種類型的R-290的RAC機種(分離/變頻和可攜式A/C)已可大規模生產。透過美芝所生產的壓縮機,估計可間接淘汰HCFCs約222,196公噸,每年約121 ODP公噸;而美的電器所轉換之生產線達最大產能時,所生產之新型空調機約可淘汰240公噸的HCFC-22冷媒,相當於每年13.2 ODP公噸。使用這些新產品也將減少設備在壽命期間和廢棄處置過程的溫室氣體排放,美芝的生產線運轉所排放的溫室氣體約可減少8,852,533噸CO2 eq,在相同的基準下,美的公司的生產線則可減少約967,490噸CO2 eq的排放。
 
從技術上來看,生產線的轉換維持了這兩家公司生產的家電的品質和性能,且其兩項產品的一致性已受國家和國際標準當局認證通過。與舊的HCFC-22產品相比,新壓縮機與空調機藉由額外的研發與系統的優化,其能源效率分別可提高約2%-3% 及5%-12%,若國際標準中規定的冷媒充填量能再放寬,效率將可提升更多。相關的研發仍在進行中,以再提升能源效率,並擴大R-290應用的產品範圍。
 
由於在同樣條件下,R-290空調機組的製冷性能比其他HCFC-22替代品機組來得好,因此在高環境溫度地區亦有很大的發展潛力,美芝與美的目前也正在研發可投入高環境溫度地區市場的壓縮機與空調機。
 
此外,藉著生產計畫中所實施的安全措施,新產品可被安全的使用而無火災的風險。根據天津消防研究所最新的評估結果,窗型的R-290空調機在中國家庭式的使用條件下,其發生火災或爆炸的可能性約10-8-10-9/年,明顯比大眾可接受的風險(10-5)低。
 
此示範計畫的核准和施行是R-290機組發展的關鍵,也是中國RAC部門淘汰HCFCs的基本策略。為因應歐盟含氟氣體(F-gas)法規對R-410A室內空調設備的管制,中國亦可藉此機會將HCFC-22與R-410A電器的生產轉向R-290產品。因此,目前中國大部分的RAC廠商都參與了R-290的轉換與研發,透過RAC部門相關計畫的實施,估計未來幾年將有約600萬的R-290機組上市。國外研究單位IGSD認為,目前中國在修訂使用碳氫冷媒的相關安全標準與法規上較其他地區更有變動性,因此可以為可燃性冷媒的使用制訂新的安全標準,降低不確定性對市場普及率的阻礙,因此R-290產品可優先在中國及其他開發中國家落實,未來也可能可以普及至歐洲及北美等先進國家。
 
 
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圖2、轉換後之R-290分離式空調部件
 

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