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霍尼韦尔携手中国汽车空调制冷剂企业助力中国制冷剂替代进程

发表日期:2021/4/3 10:03:55 来源:中国制冷与空调网 评论 总点击量:

2020 年年初全球经济都受到了“新冠疫情”不同程度的冲击,汽车行业需求也受到影响,汽车空调制冷剂领域冲击较大。随着亚太区下半年汽车行业逐渐恢复,再加上霍尼韦尔积极主动聚焦新的增长点,在电子冷却应用于新基建、冷水机组、商超冷冻、气雾剂、溶解剂、发泡剂等领域推动业务的增长,去年霍尼韦尔亚太区氟产品业务的发展总体向好。不仅完成了销售利润的增长,各业务领域的产品研发成果也非常出色。

按照国际社会达成的《蒙特利尔议定书》基加利修正案(以下简称基加利修正案)的规定,对于中国等大部分发展中国家的HFCs 削减进程为:2024 年开始冻结,2029 年削减10%,2045年实现削减80%,这给我国制冷空调产业实现行业转型升级和可持续发展带来了巨大的挑战。同样,国际社会也面临替代制冷剂的选择以及对发展对策的思考。面对全球HCFCs 淘汰和HFCs 削减的严峻挑战,《制冷与空调》杂志就中国替代制冷剂的现状、趋势,行业、企业面临的挑战和机遇,第四代低GWP 值节能环保制冷剂研发推广等问题,采访了霍尼韦尔特性材料和技术集团高性能材料部氟产品业务亚太区总经理杨文起和浙江省化工研究院有限公司总经理、国家消耗臭氧层物质替代品工程技术研究中心主任、教授级高级工程师张建君。张建君多年来一直致力于国际氟化工产业的研究,同时还是含氟温室气体替代及控制处理国家重点实验室主任、国标委含氟气体标准分技术委员会主任委员、国标委制冷剂标准分技术委员会副主任委员、中国石油与化学工业联合会专家委员会委员、生态环境部履约专家组专家。

力耕不欺,机遇大于挑战

在我国制冷剂替代进程中,基加利修正案对我们国家和相关行业、企业带来的挑战非常严峻且多方面。采访伊始,张建君表示,对国家来说,我国是国际最大的HCFCs 和HFCs 生产、消费和出口国。当前正处于HCFCs 淘汰的关键时期,而叠加基加利修正案HFCs 的削减,全面履约将面临时间紧、任务重、监管压力大的严峻局面。更关键的是,由于HFCs 是作为HCFCs 的替代品出现,而基加利修正案的达成,对于我国替代品和替代技术的选择带来了更大的挑战。而对于行业和企业来说,最大的挑战还是替代品和替代技术的选择。一方面,最早HFCs 因为不破坏臭氧层,被宣传为最终替代品,而现在面临削减,行业企业准备不是很充分;其次,目前替代品的选择和开发难度越来越大,开发和生产成本也越来越高。而企业如果不能及时开发出低GWP 的替代品,采用低GWP 的替代技术,就将面临被淘汰出局的窘境。而对氟化工行业来说,这种挑战不仅仅是行业内哪个企业生存或被淘汰,而是有可能关系到行业整体生存的问题,如果不能尽快开发出性能良好且低GWP 值的含氟替代品,含氟制冷剂就有可能被碳氢、二氧化碳等其他制冷剂所取代。“当然,有挑战也有机遇。总体上,目前国内HFCs 呈现产能过剩的局面,产品价格持续处于低位,企业效益严重滑坡。如果企业能抓住基加利修正案对HFCs 削减的机会,及时转向低GWP 值的制冷剂产品,就能实现产品的升级换代,抢得市场先机。” 张建君分析道。

基于我国当前制冷剂替代技术现状,完成HCFCs 淘汰和HFCs 削减目标是大势所趋,是国内外大环境的要求。对此,张建君认为,从国际上来看,中国HFCs 制冷剂和制冷器具大量出口到发达国家,由于发达国家已经在2019 年开始HFCs 的削减,因此,要求国内企业提供相应的低GWP 值的替代品以及相应的制冷产品,才能满足国外市场的规定。从国内来看,我国已经提出明确的碳排放控制目标,即在2030 年实现碳排放峰值,2060 年前实现碳中和。那么,我国是否具备在某些领域加速削减的替代能力以完成削减目标呢?张建君表示,目前我国在新一代制冷剂开发和应用中已经积累了一定的基础,包括低GWP值的HFCs、HFOs 和自然工质的生产以及应用。如R32、R290 的家用空调。R1234yf 也有多种工艺路线实现产业化。“当然,在知识产权、成本等方面还有一些障碍和顾虑,部分领域的替代方面也存在技术不成熟等问题,但这些都可以政策来调整,通过大规模的商业化应用来缓解,也可以通过持续的研究开发来解决。”张建君进一步表示:“在某些领域能不能加速削减,归根结底还是一个信心问题:老话说办法总比困难多,车到山前必有路。中国蒙特利尔议定书的履约过程就是最好的诠释。从CFCs 到HCFCs 到HFCs,每一次的淘汰过程,中国企业确实面临很大的挑战,也遇到了很多困难,但最终国内企业无论是制冷剂生产行业还是制冷空调行业都是一次比一次更加强大。”

深耕细作,霍尼韦尔助力制冷工业发展

“从近些年新型低GWP 制冷剂的研发情况来看,霍尼韦尔在第四代低GWP 值制冷剂的研发中已经先行一步,在制冷剂替代应用推广上也取得了不错的成绩。”杨文起表示,面对全球HCFCs 淘汰和HFCs 削减的严峻挑战,霍尼韦尔一直致力于进一步开发创新、环保的制冷剂技术及解决方案,以期通过持续的科技创新来提高能效,助力业界实现更环保的未来。Solstice® N40(R448A)、Solstice® N41(R466A)、Solstice® N15(R515B) 和Solstice® zd(R1233zd)、Solstice® yf(R1234 yf)、Solstice® ze(R1234ze)系列产品是霍尼韦尔多年来在市场上商业化的替代产品,不仅具有更环保的性能,在节能和产品性能等方面也有更优异的特性。2020 年,霍尼韦尔在亚太区持续推进Solstice®系列产品的研发、生产和商业化。

据杨文起介绍,Solstice® N40 制冷剂具有替代简单、能效高的特点,是现阶段商超冷冻及冷链制冷应用较为经济的制冷剂替代方案。在环保方面,Solstice® N40 可帮助企业在有效减少温室气体排放量的同时降低能耗。大润发是中国首个实现Solstice® N40 规模化应用的大型连锁超市,门店制冷能耗成本降低了15%。霍尼韦尔2020年也进一步推出了olstice® L40X(R455A)制冷剂,其在环保性能方面比Solstice® N40 表现更优越,GWP 值为146,在商超冷冻及冷链制冷应用方面是一个既环保又节能的替代选择。Solstice® N41 具有较低全球变暖潜值且不可燃,可替代R410A 用于商用空调领域。应用遍及日本、韩国、欧美各国和地区,在产品长效性、可靠性上累计测试已超过5 000 小时,目前在中国处于客户验证和开发的阶段,未来会在中国逐步加快商业化进程。Solstice® N15 制冷剂应用在高温热泵领域,GWP仅为299,出水温度达90℃及以上,可应用在家用和商业卫生热水与供暖、工业和农业烘干等领域,产品已商业化,受到了不少热泵与空调设备生产厂商的欢迎。

运筹帷幄,Solstice® yf 制冷剂运用汽车空调行业

2020 年,霍尼韦尔Solstice® yf 制冷剂也取得了不错的战绩。Solstice® yf 制冷剂是基于霍尼韦尔氢氟烯烃技术的产品系列的一部分,主要用于汽车空调制冷剂领域,该系列产品可帮助客户在不牺牲最终产品性能的前提下降低碳排放量,被认为是较有潜力的第四代汽车制冷剂替代品。

“霍尼韦尔在十多年前就已经开始了Solstice®yf 商业化。在中国大规模生产也已有10 年,到现在为止,Solstice® yf 制冷剂在全球已经有多个生产基地来满足大规模的商业供应。” 据杨文起介绍,截至2021 年年底,在全球路上行驶的车辆中使用Solstice® yf 制冷剂的预计将达到1.2 亿辆,这充分验证了Solstice® yf 制冷剂是一个较为成熟的产品,不仅GWP 值低,且过渡成本较低。

据介绍,在欧洲市场,因为欧盟MAC 指令要求自2017 年1 月1 日起,所有在欧洲销售的车辆必须采用GWP 值低于150 的制冷剂。截至目前约95% 的新车都实现了采用Solstice® yf 制冷剂。在欧洲Solstice® yf 制冷剂已被汽车生产商广为接受。在北美市场,约80% 以上汽车厂商新车采用了Solstice® yf 制冷剂。在亚太区,韩国接近100% 新车使用Solstice® yf 制冷剂;日本2023年法规要求销售的车辆必须采用全球变暖潜值低于150 的制冷剂,目前日本汽车厂商都提前行动,大部分新车也已经采用Solstice® yf 制冷剂;在中国,出口的汽车生产商应国外部分国家和地区的法规要求,也采用了Solstice® yf 制冷剂。“Solstice®yf 制冷剂在传统汽车的汽车空调上已经得到了验证,是一个较为不错的替代方案。”杨文起介绍道:“在新能源汽车上,Solstice® yf 制冷剂也在开始验证。特别是在热泵空调的使用当中的一些研究表明Solstice® yf 制冷剂是成本经济型的一款制冷剂。”谈及Solstice® yf 制冷剂的替代成本,杨文起表示,“作为新的制冷剂,替代成本比原有制冷剂要高一些。但是随着Solstice® yf 制冷剂的大规模普及应用,其制造成本也在逐步下降。且在现有的替代方案中,考虑工质的取得、空调系统的设计、重量增加带来的后期运行成本的增加、风险的控制等因素,Solstice® yf 制冷剂的替代方案从综合成本来看还是较为经济的。”

谈及与中化蓝天集团有限公司(以下简称中化蓝天)的合作,杨文起表示,很早之前双方便成立了合资公司用于生产第四代低GWP 发泡剂产品,运营状况非常良好。“在此基础上,两年前,霍尼韦尔与中化蓝天再次成立新的合资公司,致力于Solstice® yf 制冷剂在中国乃至亚太其他授权地区的应用推广。中化蓝天在中国汽车空调制冷剂领域深耕多年,霍尼韦尔期待强强联合,共同推广Solstice® yf 制冷剂。我们非常看好合资公司的发展前景。”同时,他表示,中国HCFCs 淘汰和HFCs 削减面临的挑战和问题,从政府、行业、企业方面都有很多工作要去做,不是短期内能完成的任务,“所以,霍尼韦尔与中化蓝天的合作是长期的,双方做了充分的准备,积极链接汽车行业上下游产业,准备目标替代方案,使Solstice® yf 制冷剂在汽车空调领域得到更好的发展。配合国家在气候变化方面的方针战略的实施,共同助力于中国实现未来节能环保的战略目标,这是我们今年重点的工作,这也是“东方服务于东方”战略的重要部分。” 杨文起如是说。

在霍尼韦尔看来,中国市场一直霍尼韦尔全球拓展战略蓝图中最重要的市场之一,不仅仅在终端应用市场,在生产制造部署也是不可忽视的,有着非常重要的地位。与之前的制冷剂替代进程相比,在第四代制冷剂替代进程中,霍尼韦尔加快、加深了与中国企业的合作。“之前是在中国以外的市场提前5 ~ 10 年实施,之后在中国进行商业化。第四代制冷剂的进程,环保制冷剂产品的推进和替代,中国市场与全球市场是同步进行的。”杨文起表示,实现霍尼韦尔的社会责任与完成商业目标同样重要。

深惟重虑,共话热点与趋势

为了应对基加利修正案时间表的要求,使我国的制冷空调产业在未来发展中能够掌握主动权,制冷剂替代技术发展路线如何制定才能符合我国的国情呢?张建君分析道,首先,从替代技术的选择上,要综合考量替代技术成熟性、替代品的可获得性、替代品价格和替代成本等技术经济因素,既要兼顾当前的经济技术水平,又要符合未来技术发展的趋势,从易到难,逐步过渡,把对行业的影响减少到最小,引导和推动行业的转型升级;其次,要大力支持我国新一代低GWP值制冷剂的开发和应用研究。开展产学研用合作,上下游协同,加快研发进程和成果应用。开发具有自主知识产权的替代品和替代技术,推出HFCs削减的中国方案;最后,积极倡导国际合作。全球变暖是全世界面临的环境问题,更需要国际合作,各国各企业应当在替代品选择和评估、替代品生产和应用、知识产权等方面加强合作,共同致力于《蒙特利尔议定书》下HFCs 削减目标的早日实现,为实践全球治理,建立命运共同体树立典范。

关于含氟制冷剂的发展趋势,杨文起和张建君认为,电动汽车空调、大型数据中心和5G 基站冷却、高温热泵等新的应用领域需要新的制冷剂,未来开发更环保(ODP 为零、GWP 小、VOC小、生态环境影响小)、更安全(毒性低、可燃性低)、更高效(能效高、全生命周期LCCP 排放低)的含氟制冷剂是当务之急。“对于霍尼韦尔来说,将在研发方面遵循含氟制冷剂的环保要求,还会从能效和安全性等方面不断完善产品系列。”杨文起说。对于新的制冷剂的选择,除了要满足基本的热物理性能要求外,还需要满足环保、安全、成本、稳定性等要求。“但很遗憾,到目前为止,还没有一个所谓的完美的替代制冷剂。”张建君表示。

因为环境、能源以及新制冷剂的安全性等诸多方面的要求,目前制冷剂企业的关注重点大多在混合制冷剂上,在杨文起和张建君看来,使用单一工质的制冷剂是非常理想的方案,混合制冷剂的出现主要是因为单一制冷剂的性能不能全部满足实际的制冷制热需要。目前单工质的制冷剂开发越来越难,大量出现的是混合工质。UNEP技术经济评估小组(TEAP)在2018 年的评估报告中提到,在四年的评估周期中,总共有35 种新制冷剂申请获得了ASHRAE 编码,但其中单工质只有5 个,其他都是混合工质。从制冷剂开发来说,单工质主要还是HFO 或者HCFO 类的,混合工质的开发从组成、组分数等方面要丰富得多,但主要还是围绕降低GWP 值、降低可燃性等方面来考虑,而主要目标为替代R410A。在未来混合制冷剂的研发中,亟需解决的核心是降低GWP值,在环保、安全、能效等方面加强研发。

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