從R12升級到R134a 汽車空調冷媒向環保而生

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

“據此，從今年9月起，我國消耗臭氧物質被納入管控范圍。”生態環境部大氣環境司司長劉炳江在此前召開的2022泰達論壇上表示，在國際范圍內，汽車主流空調使用的制冷器及冷媒是管控重點之一，希望行業關注并加強汽車空調新技術的開發與應用。

從R12到R134a的升級

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

“R12冷媒是破壞臭氧層的化學物質之一，但如今在汽車空調等行業的使用很少，逐漸已被R134a替代。”北京大學環境科學與工程學院教授張劍波告訴記者，為了減少臭氧層被破壞，保護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《保護臭氧層維也納公約》。在此基礎上，1987年9月，《蒙特利爾議定書》獲得通過，其最終目標是通過科學知識和技術信息的發展，徹底淘汰破壞臭氧層的化學物質使用。其中，對近100種化學品都規定了淘汰時間表和生產消費量。1994年，聯合國為紀念《蒙特利爾議定書》簽署，宣布每年9月16日為保護臭氧層國際日。2016年10月15日，在盧旺達首都基加利舉行的《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》締約方第28次會議上，各國達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，中國常駐聯合國代表團向聯合國秘書長，交存了中國政府接受《〈關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書〉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，香港特別行政區暫不適用。“由此，包括汽車行業在內，國內對于空調冷媒越來越重視。”他說。

對有害化學物質的管控，成為了環保技術開發的動力。同濟大學機械工程學院制冷與熱工程研究所教授級高工臧建彬認為，管控將促進更加環保的汽車空調冷媒的開發、應用與推廣。他向記者表示，前些年，汽車空調制冷器需要每隔2～3年就進行檢查，但現在，很多新車特別是高檔車的空調制冷器密封性越來越好，不僅延長了冷媒的使用期，也相當于實現了節約，降低了空調使用成本，在一定程度上可防范冷媒泄漏危害環境。

R1234yf在國內應用受限

冷媒是汽車空調制冷器中的核心物質，作用十分關鍵。目前，國內量產車與國外車型使用的汽車空調冷媒，化學物質是否一樣?

“國外特別是歐洲已開始使用更為環保的R1234yf(四氟丙烯，也簡稱為HFO)冷媒，即使國內出口到歐洲的汽車也全部使用這類產品。”中國制冷學會汽車熱管理分會專家委員、吉林大學汽車工程學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，環保性能目前在量產車空調中最好，其消耗臭氧潛能值(ODP)為零，比歐盟的標準要求值還低97%，也是將來的發展方向。現階段，之所以國內還沒有推廣使用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品事業部)與霍尼韋爾兩家公司，存在專利尚未授權問題。盡管無需更換汽車空調制冷器就可以使用R1234yf冷媒，但其成本較高，是R134a的數倍之多，對于國內很多售價幾萬到十幾萬元的車型而言并不劃算。不過，國內已有蔚來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、杜邦兩大化學公司共同研發，2010年開始在汽車空調中使用。歐洲自2017年起，禁止在當地生產和銷售的新車上使用R134a冷媒，R1234yf作為替代品迎來發展機遇，市場需求快速擴大。目前，除霍尼韋爾、科慕自己生產外，日本旭硝子、法國阿科瑪等化學制品公司成為了R1234yf冷媒的專利授權生產商。其中，日本旭硝子2015年開始由霍尼韋爾授權生產R1234yf冷媒，產品由霍尼韋爾銷售。目前，國內也有幾家化工企業分別獲得科慕和霍尼韋爾的專利授權，生產R1234yf冷媒，但須按合同規定分別由授權商負責銷售，因此市場價格仍然較高。未來幾年，隨著R1234yf冷媒專利到期及產量的擴大，成本也會降下來，汽車行業廣泛應用是必然趨勢。

“在環保冷媒的技術研發中，也有機構聚焦應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，節約能源，但其也有局限性，主要體現在制冷所需的壓力較大，要重新設計汽車空調制冷器，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用。

必須規范回收、處理、利用

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

“由于國內缺乏相關標準，汽車空調冷媒的回收利用在現實中仍然存在不規范的問題，亟待解決。”李明表示，盡管R134a環保性能較好，但畢竟是一種化學物質，大多數情況下隨便拋棄也會造成環境污染隱患。因此，針對目前冷媒回收利用相關國家標準不健全的現實，以及帶來的不規范回收處理問題，應盡快完善這方面的工作，使相關企業做到規范回收、規范處理、規范利用。

陳江平告訴記者，有關回收企業對汽車空調冷媒回收利用的積極性不高，與很多因素有關。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，導致企業不敢貿然出資開發技術及設備;另一方面，汽車企業大多不愿使用回收的R134a冷媒，實際上如果實現規范回收，二次利用的R134a與新出廠產品的純度幾乎沒有多大區別，性能與制冷效果基本相同，而且成本更低。公開數據表明，目前在日本本土生產的汽車上，冷媒的回收利用率已達50%左右，并且形成了一大產業，節能減碳、降低成本、保護環境的作用顯著。

“目前，我們的研究重點之一，就是汽車空調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期之時，他們希望能在汽車空調冷媒的高效回收利用技術上有所突破，不僅功在當前，也是利在長遠。他對記者說：“我們正研發技術，在密封良好的設備中將汽車空調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。只要有汽車企業使用，成本會比新的冷媒低，這應該是一個前景廣闊的產業。目前，國內也有機構進行相關研究，我們希望盡快形成擁有自主知識產權的專利。”

“‘多條腿走路’是先進環保冷媒推廣應用的最佳選擇，一方面爭取國外企業專利授權支持擴大產量，另一方面加強高效回收利用技術開發，同時還要健全完善相關標準，以便使新一代汽車空調冷媒實現更好地應用，也能更好地保護綠水青山，讓人們的生活更美好。”張劍波最后說。(趙建國)