從R12升級到R134a 汽車空調(diào)冷媒向環(huán)保而生

9月16日，全球迎來聯(lián)合國保護(hù)臭氧層國際日。至此，《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》(以下簡稱《蒙特利爾議定書》)已簽署35年。而根據(jù)我國簽署的協(xié)議，去年9月15日，《〈關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書〉基加利修正案》在中國正式生效。

“據(jù)此，從今年9月起，我國消耗臭氧物質(zhì)被納入管控范圍。”生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司司長劉炳江在此前召開的2022泰達(dá)論壇上表示，在國際范圍內(nèi)，汽車主流空調(diào)使用的制冷器及冷媒是管控重點之一，希望行業(yè)關(guān)注并加強汽車空調(diào)新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

從R12到R134a的升級

“對臭氧層有影響的主要是汽車空調(diào)制冷器中的冷媒，俗稱為‘雪種’。”上海市新能源汽車空調(diào)工程技術(shù)研究中心技術(shù)委員會主任、上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院教授陳江平在接受《中國汽車報》記者采訪時介紹稱，國內(nèi)汽車空調(diào)冷媒的換代，存在一個過渡期。上一代R12(氟利昂)冷媒的優(yōu)點是性能穩(wěn)定，成本低廉，應(yīng)用廣泛，包括之前的家用空調(diào)也在使用，但其化學(xué)物質(zhì)對臭氧層有一定的破壞作用。目前應(yīng)用廣泛的R134a(四氟乙烷)冷媒基本做到了環(huán)保，盡管無法完全避免對環(huán)境的影響，但已比R12好得多，而且比后者制冷效率更高，當(dāng)然成本也更高。

“R12冷媒是破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)之一，但如今在汽車空調(diào)等行業(yè)的使用很少，逐漸已被R134a替代。”北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授張劍波告訴記者，為了減少臭氧層被破壞，保護(hù)人類賴以生存的地球家園，1985年3月，28個國家通過并簽署了《保護(hù)臭氧層維也納公約》。在此基礎(chǔ)上，1987年9月，《蒙特利爾議定書》獲得通過，其最終目標(biāo)是通過科學(xué)知識和技術(shù)信息的發(fā)展，徹底淘汰破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)使用。其中，對近100種化學(xué)品都規(guī)定了淘汰時間表和生產(chǎn)消費量。1994年，聯(lián)合國為紀(jì)念《蒙特利爾議定書》簽署，宣布每年9月16日為保護(hù)臭氧層國際日。2016年10月15日，在盧旺達(dá)首都基加利舉行的《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》締約方第28次會議上，各國達(dá)成了逐步淘汰氫氟碳化合物(包括氟利昂)的《基加利修正案》。2021年6月，中國常駐聯(lián)合國代表團(tuán)向聯(lián)合國秘書長，交存了中國政府接受《〈關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書〉基加利修正案》的接受書，確定該修正案于2021年9月15日對中國生效，香港特別行政區(qū)暫不適用。“由此，包括汽車行業(yè)在內(nèi)，國內(nèi)對于空調(diào)冷媒越來越重視。”他說。

對有害化學(xué)物質(zhì)的管控，成為了環(huán)保技術(shù)開發(fā)的動力。同濟(jì)大學(xué)機械工程學(xué)院制冷與熱工程研究所教授級高工臧建彬認(rèn)為，管控將促進(jìn)更加環(huán)保的汽車空調(diào)冷媒的開發(fā)、應(yīng)用與推廣。他向記者表示，前些年，汽車空調(diào)制冷器需要每隔2～3年就進(jìn)行檢查，但現(xiàn)在，很多新車特別是高檔車的空調(diào)制冷器密封性越來越好，不僅延長了冷媒的使用期，也相當(dāng)于實現(xiàn)了節(jié)約，降低了空調(diào)使用成本，在一定程度上可防范冷媒泄漏危害環(huán)境。

R1234yf在國內(nèi)應(yīng)用受限

冷媒是汽車空調(diào)制冷器中的核心物質(zhì)，作用十分關(guān)鍵。目前，國內(nèi)量產(chǎn)車與國外車型使用的汽車空調(diào)冷媒，化學(xué)物質(zhì)是否一樣?

“國外特別是歐洲已開始使用更為環(huán)保的R1234yf(四氟丙烯，也簡稱為HFO)冷媒，即使國內(nèi)出口到歐洲的汽車也全部使用這類產(chǎn)品。”中國制冷學(xué)會汽車熱管理分會專家委員、吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院教授李明在接受記者采訪時介紹說，R1234yf屬于國際上第四代冷媒，環(huán)保性能目前在量產(chǎn)車空調(diào)中最好，其消耗臭氧潛能值(ODP)為零，比歐盟的標(biāo)準(zhǔn)要求值還低97%，也是將來的發(fā)展方向。現(xiàn)階段，之所以國內(nèi)還沒有推廣使用R1234yf，主要是因為這一冷媒的專利屬于科慕(原杜邦公司高性能化學(xué)品事業(yè)部)與霍尼韋爾兩家公司，存在專利尚未授權(quán)問題。盡管無需更換汽車空調(diào)制冷器就可以使用R1234yf冷媒，但其成本較高，是R134a的數(shù)倍之多，對于國內(nèi)很多售價幾萬到十幾萬元的車型而言并不劃算。不過，國內(nèi)已有蔚來ET7等少量車型，直接從霍尼韋爾公司采購使用R1234yf冷媒。

陳江平告訴記者，R1234yf冷媒最早由美國霍尼韋爾、杜邦兩大化學(xué)公司共同研發(fā)，2010年開始在汽車空調(diào)中使用。歐洲自2017年起，禁止在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和銷售的新車上使用R134a冷媒，R1234yf作為替代品迎來發(fā)展機遇，市場需求快速擴大。目前，除霍尼韋爾、科慕自己生產(chǎn)外，日本旭硝子、法國阿科瑪?shù)然瘜W(xué)制品公司成為了R1234yf冷媒的專利授權(quán)生產(chǎn)商。其中，日本旭硝子2015年開始由霍尼韋爾授權(quán)生產(chǎn)R1234yf冷媒，產(chǎn)品由霍尼韋爾銷售。目前，國內(nèi)也有幾家化工企業(yè)分別獲得科慕和霍尼韋爾的專利授權(quán)，生產(chǎn)R1234yf冷媒，但須按合同規(guī)定分別由授權(quán)商負(fù)責(zé)銷售，因此市場價格仍然較高。未來幾年，隨著R1234yf冷媒專利到期及產(chǎn)量的擴大，成本也會降下來，汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用是必然趨勢。

“在環(huán)保冷媒的技術(shù)研發(fā)中，也有機構(gòu)聚焦應(yīng)用二氧化碳的可能性。”臧建彬表示，二氧化碳消耗臭氧潛能值(ODP)同樣為零，而且來源廣泛，不需要回收，可大幅降低成本，節(jié)約能源，但其也有局限性，主要體現(xiàn)在制冷所需的壓力較大，要重新設(shè)計汽車空調(diào)制冷器，隨之帶來制造成本較高的問題。同時，二氧化碳作為汽車空調(diào)冷媒，制熱性能較好，制冷性能相對遜色。總之，由于多種因素疊加，二氧化碳冷媒尚沒有被大量應(yīng)用。

必須規(guī)范回收、處理、利用

眾所周知，汽車是有壽命的，到期會報廢，而車上的空調(diào)冷媒如何回收及處理，是如今備受行業(yè)關(guān)注的問題。

“由于國內(nèi)缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，汽車空調(diào)冷媒的回收利用在現(xiàn)實中仍然存在不規(guī)范的問題，亟待解決。”李明表示，盡管R134a環(huán)保性能較好，但畢竟是一種化學(xué)物質(zhì)，大多數(shù)情況下隨便拋棄也會造成環(huán)境污染隱患。因此，針對目前冷媒回收利用相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)不健全的現(xiàn)實，以及帶來的不規(guī)范回收處理問題，應(yīng)盡快完善這方面的工作，使相關(guān)企業(yè)做到規(guī)范回收、規(guī)范處理、規(guī)范利用。

陳江平告訴記者，有關(guān)回收企業(yè)對汽車空調(diào)冷媒回收利用的積極性不高，與很多因素有關(guān)。一方面，沒有政策支持和鼓勵舉措，回收利用渠道不暢、方向不明，導(dǎo)致企業(yè)不敢貿(mào)然出資開發(fā)技術(shù)及設(shè)備;另一方面，汽車企業(yè)大多不愿使用回收的R134a冷媒，實際上如果實現(xiàn)規(guī)范回收，二次利用的R134a與新出廠產(chǎn)品的純度幾乎沒有多大區(qū)別，性能與制冷效果基本相同，而且成本更低。公開數(shù)據(jù)表明，目前在日本本土生產(chǎn)的汽車上，冷媒的回收利用率已達(dá)50%左右，并且形成了一大產(chǎn)業(yè)，節(jié)能減碳、降低成本、保護(hù)環(huán)境的作用顯著。

“目前，我們的研究重點之一，就是汽車空調(diào)冷媒的高效回收利用。”臧建彬表示，在R1234yf冷媒專利尚處于保護(hù)期之時，他們希望能在汽車空調(diào)冷媒的高效回收利用技術(shù)上有所突破，不僅功在當(dāng)前，也是利在長遠(yuǎn)。他對記者說：“我們正研發(fā)技術(shù)，在密封良好的設(shè)備中將汽車空調(diào)制冷器中殘余的冷媒提取出來，如果需要也可以做到去除微量的雜質(zhì)。只要有汽車企業(yè)使用，成本會比新的冷媒低，這應(yīng)該是一個前景廣闊的產(chǎn)業(yè)。目前，國內(nèi)也有機構(gòu)進(jìn)行相關(guān)研究，我們希望盡快形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利。”

“‘多條腿走路’是先進(jìn)環(huán)保冷媒推廣應(yīng)用的最佳選擇，一方面爭取國外企業(yè)專利授權(quán)支持?jǐn)U大產(chǎn)量，另一方面加強高效回收利用技術(shù)開發(fā)，同時還要健全完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以便使新一代汽車空調(diào)冷媒實現(xiàn)更好地應(yīng)用，也能更好地保護(hù)綠水青山，讓人們的生活更美好。”張劍波最后說。(趙建國)