科创中国

本成果主要是针对应用于制冷空调系统中的新一代低GWP可燃性制冷剂的泄漏、扩散和分布规律进行研究，研究成果可对可燃性制冷剂在制冷空调系统中的应用的安全风险进行评估，所采用的技术方案包括理论和实验研究方面，具体如下：理论研究：基于工质热物性和制冷系统的运行特性，建立真实制冷剂在有限空间内的泄漏扩散模型，开展制冷剂在有限空间内的泄漏、掠遇障碍物时扩散、对流与沉积的三维特性研究，剖析泄漏空间制冷剂的场强（温度场、速度场、浓度场等）分布规律，探索泄漏燃爆区域的时限性和迁移特性。实验研究：研制有限空间的工质泄漏场强特性测试系统，在先进多维度传感测试技术支撑下，测试不同泄漏条件下的工质泄漏特性， 探明工质有限空间内的工质场强规律，为系统风险性评估提供数据支撑。

1、研制系统性、综合性且可靠的智能化制冷剂泄漏前后系统储量及外部空间的制冷剂泄漏场强特性测试平台；2、自主开发可燃制冷剂泄漏在有限空间内的燃爆风险评估工程软件，通过软件可自动获取常用可燃性制冷剂在空间内的场强分布和燃爆区域。3、新理论：在泄漏和扩散过程中将制冷剂考虑为真实的可压缩气体，基于制冷系统的运行特性和真实制冷剂的热物性，建立了有限空间内制冷剂泄漏和扩散模型，通过该模型可探明制冷剂泄漏在有限空间内的扩散和分布规律，在时间和空间维度上， 更为准确地评估可燃制冷剂泄漏形成的燃爆风险。4、新实验：研制高度系统性和智能化的制冷剂泄漏前后系统制冷剂储量及外部空间的制冷剂泄漏场强特性测试平台，可测试得到不同的条件下制冷剂的泄漏特征，以及有限空间内制冷剂的速度场、温度场和浓度场，结合理论结果分析对比，深入揭示制冷剂在制冷剂系统流动过程中泄漏特性规律以及制冷剂与泄漏环境间的作用规律。

全球有超过30亿台的制冷空调设备， 在2021年将全球制冷剂市场规模达到了165亿美元。而中国是当今全球最大的制冷空调设备制造、消费和出口国，也是当今全球最大的制冷剂消费国，制冷剂年消费量超过35万吨，超过全球年消费量的50%，折合当量消耗CO₂超过5亿吨。随着世界人口的增长和经济的高速发展，在世界范围内，尤其是发展中国家对于制冷和空调的需求将日益增大，相应的，制冷剂消耗数量在未来将进一步升高。削减或限制被称为“超级温室气体”的氢氟烃（HFCs）类制冷剂的生产和使用对减少全球范围内温室气体的排放具有重大意义。但是部分替代制冷剂的可燃性严重阻碍了其在制冷空调系统中的应用，在未来，随着制冷剂泄漏和扩散机理的进一步揭示，可燃制冷剂泄漏在有限空间内燃爆风险的准确评估，将极大的推动新一代低GWP制冷剂在制冷空调领域的应用，对于低碳进程的推进具有重大意义。

本团队一直从事制冷剂替代技术、制冷剂回收及再利用技术、可燃性制冷剂的风险评估技术等研究，具备了对绿色制冷剂在复杂工况下进行高精度、高自动化、多种类的热物性测试的能力；提出了基于离子液体的高效制冷剂回收分离流程，能够有效分离近共沸和共沸混合制冷剂；基于制冷系统的运行特性和真实制冷剂的热物性，建立了有限空间内制冷剂的泄露和扩散模型，可对可燃制冷剂在不用条件下泄漏的场强分布规律进行详细分析，准确地获得可燃制冷剂在有限空间内的燃爆区域，并进一步评估其安全风险。

新一代替代制冷剂当中很大一部分都具有不同程度的可燃性，在使用过程中任何一个不当的操作都可能会导致制冷剂不同程度的泄漏，进而引发燃爆事故，对人身及财产安全造成巨大的威胁，亟需对可燃性制冷剂的应用风险进行评估。基于这一现状，本项目主要是对制冷剂在不同条件下泄漏到有限空间中的泄漏和扩散机理进行深入研究，获取制冷剂泄漏在外部空间所形成的可燃边界，评估可燃性制冷剂在应用过程中的风险。将极大的推动新一代低GWP制冷剂在制冷空调领域的应用，对于低碳进程的推进具有重大意义。

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