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您听过第四代制冷剂吗?

2023-11-20

臭氧层被破坏的后果

既然制冷剂中CFC族物质对臭氧层产生破坏,首先我们要了解地球大气层的组成及对地球生态环境的作用:

在自然状态下,地球表面上的大气是由氮气、氧气、氩气、水蒸气及其它杂质组成。所有这些气体组成了地球的大气环境系统,维持着地球上人类、动植物及其它生命体的生存。

通常接近地球表面的大气组成几乎是不变化的,易变的成份是二氧化碳(CO₂)、臭氧(O₃)等,这些气体的含量受地区、季节、气象以及人类生活和生产活动的影响。无论是自然或人为因素的作用,使大气中出现新的物质或某种组份含量升高或降低,都会使地球生态环境发生变化,影响生物的正常发育和生长,同时对人类的生存带来危害。

二氧化碳等气体能够将太阳照射到地球上的热量保留在大气层中,并影响太阳辐射,产生温室效应。二氧化碳含量的增多,会导致温室效应的增强,从而导致全球变暖。这里不做讨论,在《压缩空气品质与节能》课程中有详细介绍。

这里我们主要关心大气层中臭氧含量变化对地球的影响。存在于大气同温层中的臭氧层究竟有什么作用呢?科学家们经过长期科学考察和实验,发现臭氧层至少有三个主要的作用:

(1)保护作用:大气层中臭氧层能吸收绝大部分太阳紫外线,阻挡强紫外线辐射到地球表面,使地球上的生物和人类免受紫外线伤害。

(2)加热作用。臭氧能够吸收太阳光中的紫外线,并将其转换为热能而加热大气。大气的温度分布对于大气循环具有重要的影响。

(3)温室气体作用:由于臭氧的吸热作用和同温层温度基本保持不变,使得低温气体不致下沉,维持地球表面的气温


霍尼韦尔制冷剂



因此,臭氧层对于地球的保护作用是极其重要的,臭氧的含量及分布、变化对地球环境的影响也是显而易见的。

由于氟利昂的出现对臭氧层的破坏需要承担部分责任。这导致了1987年蒙特利尔议定书的通过,议定书要求淘汰CFC和HCFC族。新的解决方案是开发HFC族,来担当制冷剂的主要角色。HCFC族作为过渡方案继续使用并将逐渐淘汰。

四代制冷剂产品


由于含氟制冷剂对臭氧层的破坏力巨大,人们开始改良制冷剂,希望减少其对地球的危害。时至今日,制冷剂已经演化出了四代,具体如下表所示。


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1.    一代制冷剂CFCs(包括R11、R12、R13等)

2.    二代制冷剂HCFCs(包括R22、R123、R141b等)

3.    三代制冷剂HFCs(包括R32、R125、R134z等)

4.    四代制冷剂HFOs(R1234yf、R1234ze等)


d一代(CFCs)、第二代(HCFCs)制冷剂严重破坏臭氧层,发达国家已经基本淘汰,发展中国家正在逐步减产。第三代制冷剂(HFCs)不会破坏臭氧层,是现阶段全球市场中的主流产品,并且第二代和第三代制冷剂的生产成本相差不大,可以很好切换;但其温室效应高,未来终将被淘汰。第四代制冷剂(HFOs)无污染,不产生温室效应。虽然环境友好,但制冷效率低下,安全性较差,且生产成本较高,目前主要用于商业制冷市场。

作为我国无氟压缩机龙头企业-长虹华意(000404),其产品在轻商、家用制冷领域主要运用第四代制冷剂,其中第三代与第四代大约运用占比为1:9。长虹华意2022中报显示,公司主营收入71.86亿元,同比上升5.63%;归母净利润7973.27万元,同比上升63.19%;就得益于第四代制冷剂的产品。



制冷剂公司



目前国内占冷干机使用的制冷剂一半以上的R22属于第二代制冷剂,属于对高空臭氧层有破坏作用(ODP)及温室效应(GWP)的气体。根据蒙特利尔议定书规定在发达国家已停止使用和生产,在发展中国家还可以生产,但其生产和使用截止期限是2030年。因此对于冷干机在欧美发达地区,无论生产还是使用,都无法使用d一代、第二代制冷剂。

2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,R22制冷剂在3类致癌物清单中。

第三代制冷剂是当前的主流,它虽然不会破坏臭氧层,但其GWP(全球变暖潜能)较高,意味着它会导致全球气候变暖,目前也在逐步控制。

目前国内冷干机使用第三代制冷剂主要有R134aR404aR410aR507a等,属于属于HFC类物质,不破坏臭氧层,是当前世界绝大多数国家认可并推荐使用的环保制冷剂,也是主流的环保制冷剂。因此对于冷干机在欧美发达地区,无论生产还是使用,都可以使用第三代制冷剂。

笔者在20年前设计第三代制冷剂的冷干机,但是当时国内只有大城市可以买到R134a制冷剂,R404a都没有卖,所以维修难度和费用很大。当时在市场上第三代制冷剂的冷干机很难推广。只能卖给外企及产品出口型企业,但利润及竞争力都很好。

第三代制冷剂代表R134a行情如何?

近两年来,制冷剂行业出现了一个奇怪的现象,行业内的公司就像打了鸡血一样拼命扩产第三代制冷剂。更不可思议的是,这些企业越亏损越扩产,丝毫不顾及经济利益。在大家的“不懈努力”下,制冷剂价格一路下跌。下图是第三代制冷剂代表R134a的行情,2021年10月到2022年5月,短短大半年时间,制冷剂的价格下跌了一大半。


制冷剂公司


大家都知道,2021年无论是空压机还是净化设备的上游产品都在涨价,唯独制冷剂降价,而且降幅还不小。为什么?

依据是2016年10月达成的《蒙特利尔议定书》基加利修正案,给氢氟碳化物HFCs(即含氟制冷剂)带上了紧箍咒。修正案预计全球将减少88%的HFCs,从而防止本世纪末全球升温0.5℃。

发达国家应在其2011年至2013年HFCs使用量平均值基础上,自2019年起削减HFCs的生产和消费,到2036年后将HFCs使用量削减至其基准值15%以内;发展中国家应在其2020年至2022年HFCs使用量平均值基础上,2024年冻结HFCs的消费和生产于基准值,自2029年开始削减,到2045年后将HFCs使用量削减至其基准值20%以内。下图展示了第三代制冷剂的淘汰周期。



制冷剂



按照规定,三代制冷剂将以各生产厂家2020-2022年的销量为基准,从2024年开始冻结并逐渐减少产量,第三代制冷剂的配额将会锁定。2022年是基准周期的z后一年。这些公司自然也不是傻子,他们不追求短期的盈利,当然是为未来追求更长期的回报——配额。2022年是三代制冷剂配额锁定的z后一年,2023年元旦的钟声响起,一切都已尘埃落定。

我们来看看第二代制冷剂R22,2023年生产配额(181847吨)已下发,较去年减少42960吨,由于前期市场容量大,需求大于供应,2023年1月均价在18250元/吨以上且价格越来越高。有配额多的生产厂家躺着赚钱。

进入2023年,配额争夺结束的第三代制冷剂会怎么走?企业和业内人士,纷纷给出“涨价”、“价值回归”等判断,且观点非常肯定。R134a制冷剂2023年1月均价23500元/吨,较上月上涨1.5%。并且配额确定了,疫情过后,经济复苏,部分厂家已经开始上调出厂价格。预计2023年,R134a制冷剂会报复性上涨。

那做为冷干机厂家是否意味着可以开始囤货了?

第四代制冷剂代表HFO-1234yf的GWP值


《<蒙特利尔议定书>基加利修正案》已于2021年9月正式对我国生效,第三代制冷剂也将逐步进入加速淘汰期。在“碳中和”、“碳达峰”背景下,第四代制冷剂(天然或HFO类低GWP制冷剂)因其卓越性能与环保性成为第三代HFC制冷剂的绿色替代方案。

第四代制冷剂主要是指HFOs制冷剂,氢氟烯烃(HFOs)代表产品包括R1234ze和R1234yf,不破坏臭氧层,具有较低的GWP(产生温室效应的一个指数)。通常把CO₂的GWP值为1时,第二代制冷剂R22的GWP值为510,第三代制冷剂R134a的GWP值为420,第四代制冷剂HFO-1234yf的GWP值<1。与目前国内市场使用的氢氟碳化物(HFC)制冷剂相比,其全球变暖潜值降低达99.9%。

HFO-1234yf制冷剂具有零臭氧潜能值、微可燃、低全球变暖潜能值、制冷能效高、安全性高等特点,在汽车空调、家用制冷、商用制冷等领域具有广阔应用前景。其中汽车空调是其z主要消费场景,消费占比超过95.0%。

R134a是应用z为广泛的汽车空调制冷剂,但随着环保监管日益严格,自2017年起,欧美地区新款车型逐步使用HFO-1234yf制冷剂替代R134a。2022年5月,霍尼韦尔宣布为蔚来旗下ET7新能源汽车提供HFO-1234yf(四氟丙烯)制冷剂。据悉,这也标志着蔚来成为国内使用HFO-1234yf制冷剂的汽车企业。中国目前正在大力实践“双碳”承诺,第四代制冷剂的运用,可以说是中国低碳发展的必经之路。

第四代制冷剂具有很大的优势,目前市场化应用尚处于起步阶段。由于其研发、制造、下游转换成本较高,以及推广应用存在不确定性,因此其大规模替代前代制冷剂产品尚有较长周期。制冷剂的更新换代,主要在于三个基本维度:技术、成本和需求。空调制冷剂作为制冷设备的“弹药”,需求自然不用多说,主流产品的技术方面也日趋成熟,目前尚未快速普及替代的原因,还是在于成本方面。根据测算,目前第四代制冷剂的生产成本,是第二代制冷剂的四倍、第三代制冷剂的两倍。这也正是前代制冷剂仍在广泛应用的重要原因。

作为冷干机来说,运用和推广第四代制冷剂将可能有5-10年的过渡期,由于第四代制冷剂在减碳方面拔尖的成绩,相信能够得到政策方面的倾斜,HFO-1234yf取代前代制冷剂成为冷干机市场的主流,目前来看只是时间问题,目前有少数出口欧美的冷干机厂商已经开始进行布局。

使用第四代制冷剂的冷干机,新的蓝海市场也正在显现,您准备好了吗?


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