从R12升级到R134a 汽车空调冷媒向环保而生

9月16日，全球迎来联合国保护臭氧层国际日。至此，《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》(以下简称《蒙特利尔议定书》)已签署35年。而根据我国签署的协议，去年9月15日，《〈关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书〉基加利修正案》在中国正式生效。

“据此，从今年9月起，我国消耗臭氧物质被纳入管控范围。”生态环境部大气环境司司长刘炳江在此前召开的2022泰达论坛上表示，在国际范围内，汽车主流空调使用的制冷器及冷媒是管控重点之一，希望行业关注并加强汽车空调新技术的开发与应用。

从R12到R134a的升级

“对臭氧层有影响的主要是汽车空调制冷器中的冷媒，俗称为‘雪种’。”上海市新能源汽车空调工程技术研究中心技术委员会主任、上海交通大学机械与动力工程学院教授陈江平在接受《中国汽车报》记者采访时介绍称，国内汽车空调冷媒的换代，存在一个过渡期。上一代R12(氟利昂)冷媒的优点是性能稳定，成本低廉，应用广泛，包括之前的家用空调也在使用，但其化学物质对臭氧层有一定的破坏作用。目前应用广泛的R134a(四氟乙烷)冷媒基本做到了环保，尽管无法完全避免对环境的影响，但已比R12好得多，而且比后者制冷效率更高，当然成本也更高。

“R12冷媒是破坏臭氧层的化学物质之一，但如今在汽车空调等行业的使用很少，逐渐已被R134a替代。”北京大学环境科学与工程学院教授张剑波告诉记者，为了减少臭氧层被破坏，保护人类赖以生存的地球家园，1985年3月，28个国家通过并签署了《保护臭氧层维也纳公约》。在此基础上，1987年9月，《蒙特利尔议定书》获得通过，其最终目标是通过科学知识和技术信息的发展，彻底淘汰破坏臭氧层的化学物质使用。其中，对近100种化学品都规定了淘汰时间表和生产消费量。1994年，联合国为纪念《蒙特利尔议定书》签署，宣布每年9月16日为保护臭氧层国际日。2016年10月15日，在卢旺达首都基加利举行的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约方第28次会议上，各国达成了逐步淘汰氢氟碳化合物(包括氟利昂)的《基加利修正案》。2021年6月，中国常驻联合国代表团向联合国秘书长，交存了中国政府接受《〈关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书〉基加利修正案》的接受书，确定该修正案于2021年9月15日对中国生效，香港特别行政区暂不适用。“由此，包括汽车行业在内，国内对于空调冷媒越来越重视。”他说。

对有害化学物质的管控，成为了环保技术开发的动力。同济大学机械工程学院制冷与热工程研究所教授级高工臧建彬认为，管控将促进更加环保的汽车空调冷媒的开发、应用与推广。他向记者表示，前些年，汽车空调制冷器需要每隔2～3年就进行检查，但现在，很多新车特别是高档车的空调制冷器密封性越来越好，不仅延长了冷媒的使用期，也相当于实现了节约，降低了空调使用成本，在一定程度上可防范冷媒泄漏危害环境。

R1234yf在国内应用受限

冷媒是汽车空调制冷器中的核心物质，作用十分关键。目前，国内量产车与国外车型使用的汽车空调冷媒，化学物质是否一样?

“国外特别是欧洲已开始使用更为环保的R1234yf(四氟丙烯，也简称为HFO)冷媒，即使国内出口到欧洲的汽车也全部使用这类产品。”中国制冷学会汽车热管理分会专家委员、吉林大学汽车工程学院教授李明在接受记者采访时介绍说，R1234yf属于国际上第四代冷媒，环保性能目前在量产车空调中最好，其消耗臭氧潜能值(ODP)为零，比欧盟的标准要求值还低97%，也是将来的发展方向。现阶段，之所以国内还没有推广使用R1234yf，主要是因为这一冷媒的专利属于科慕(原杜邦公司高性能化学品事业部)与霍尼韦尔两家公司，存在专利尚未授权问题。尽管无需更换汽车空调制冷器就可以使用R1234yf冷媒，但其成本较高，是R134a的数倍之多，对于国内很多售价几万到十几万元的车型而言并不划算。不过，国内已有蔚来ET7等少量车型，直接从霍尼韦尔公司采购使用R1234yf冷媒。

陈江平告诉记者，R1234yf冷媒最早由美国霍尼韦尔、杜邦两大化学公司共同研发，2010年开始在汽车空调中使用。欧洲自2017年起，禁止在当地生产和销售的新车上使用R134a冷媒，R1234yf作为替代品迎来发展机遇，市场需求快速扩大。目前，除霍尼韦尔、科慕自己生产外，日本旭硝子、法国阿科玛等化学制品公司成为了R1234yf冷媒的专利授权生产商。其中，日本旭硝子2015年开始由霍尼韦尔授权生产R1234yf冷媒，产品由霍尼韦尔销售。目前，国内也有几家化工企业分别获得科慕和霍尼韦尔的专利授权，生产R1234yf冷媒，但须按合同规定分别由授权商负责销售，因此市场价格仍然较高。未来几年，随着R1234yf冷媒专利到期及产量的扩大，成本也会降下来，汽车行业广泛应用是必然趋势。

“在环保冷媒的技术研发中，也有机构聚焦应用二氧化碳的可能性。”臧建彬表示，二氧化碳消耗臭氧潜能值(ODP)同样为零，而且来源广泛，不需要回收，可大幅降低成本，节约能源，但其也有局限性，主要体现在制冷所需的压力较大，要重新设计汽车空调制冷器，随之带来制造成本较高的问题。同时，二氧化碳作为汽车空调冷媒，制热性能较好，制冷性能相对逊色。总之，由于多种因素叠加，二氧化碳冷媒尚没有被大量应用。

必须规范回收、处理、利用

众所周知，汽车是有寿命的，到期会报废，而车上的空调冷媒如何回收及处理，是如今备受行业关注的问题。

“由于国内缺乏相关标准，汽车空调冷媒的回收利用在现实中仍然存在不规范的问题，亟待解决。”李明表示，尽管R134a环保性能较好，但毕竟是一种化学物质，大多数情况下随便抛弃也会造成环境污染隐患。因此，针对目前冷媒回收利用相关国家标准不健全的现实，以及带来的不规范回收处理问题，应尽快完善这方面的工作，使相关企业做到规范回收、规范处理、规范利用。

陈江平告诉记者，有关回收企业对汽车空调冷媒回收利用的积极性不高，与很多因素有关。一方面，没有政策支持和鼓励举措，回收利用渠道不畅、方向不明，导致企业不敢贸然出资开发技术及设备;另一方面，汽车企业大多不愿使用回收的R134a冷媒，实际上如果实现规范回收，二次利用的R134a与新出厂产品的纯度几乎没有多大区别，性能与制冷效果基本相同，而且成本更低。公开数据表明，目前在日本本土生产的汽车上，冷媒的回收利用率已达50%左右，并且形成了一大产业，节能减碳、降低成本、保护环境的作用显著。

“目前，我们的研究重点之一，就是汽车空调冷媒的高效回收利用。”臧建彬表示，在R1234yf冷媒专利尚处于保护期之时，他们希望能在汽车空调冷媒的高效回收利用技术上有所突破，不仅功在当前，也是利在长远。他对记者说：“我们正研发技术，在密封良好的设备中将汽车空调制冷器中残余的冷媒提取出来，如果需要也可以做到去除微量的杂质。只要有汽车企业使用，成本会比新的冷媒低，这应该是一个前景广阔的产业。目前，国内也有机构进行相关研究，我们希望尽快形成拥有自主知识产权的专利。”

“‘多条腿走路’是先进环保冷媒推广应用的最佳选择，一方面争取国外企业专利授权支持扩大产量，另一方面加强高效回收利用技术开发，同时还要健全完善相关标准，以便使新一代汽车空调冷媒实现更好地应用，也能更好地保护绿水青山，让人们的生活更美好。”张剑波最后说。(赵建国)