随着全球汽车产业加速向电动化转型,新能源汽车对高效热管理系统的需求日益迫切。热泵技术凭借其在低温制热效率和续航里程方面的优势,成为提升电动车驾乘体验与能效的关键。然而,寻找满足环保法规(GWP
科慕化学 ( 上海 ) 有限公司亚太区技术服务经理杨芸介绍到,针对汽车应用,科慕推出了 R-457C 制冷剂,以满足新能源车对能效和冷量热量的更高需求。
她指出,R-457C 制冷剂与现有系统中的金属、塑料和橡胶件以及润滑油具有良好的兼容性。在中国汽车空调氢氟碳化物替代技术联合开发计划中,R-457C 制冷剂展现了其优越的综合性能。
杨芸|科慕化学 ( 上海 ) 有限公司亚太区技术服务经理
以下为演讲内容整理:
创新基因与可持续布局
科慕作为一家从杜邦剥离、拥有深厚化学研发底蕴的公司,致力于通过化学的力量创造更美好的世界。公司全球员工约 6200 人,业务足迹遍布全球 110 多个国家,拥有 60 多个工厂、实验室、合资企业和办事处。
图源:演讲嘉宾素材
科慕主要业务涵盖钛白科技、热管理与特种解决方案以及高性能材料三大板块,专注于提供可持续解决方案以满足世界对高性能材料、零排放绿色氢能、高速连通以及可持续制冷等领域的需求。
在热管理与特种解决方案领域,科慕拥有成熟的制冷剂产品线,包括传统 HCFCs 和 HFCs 产品(Freon ™品牌)和面向未来的新一代环保制冷剂(Opteon ™品牌)。其技术路线图清晰显示,针对新能源汽车热泵应用,科慕重点推广 R-457C 和 R-454C 解决方案,以应对国家削减 HFCs 方案(要求 2029 年 7 月 1 日起新公告 M1 类车辆空调禁用 GWP>150 制冷剂)的挑战。
R-457C 核心特性解析
R-457C 是一款由 R-1234yf ( 78% ) 、R-152a ( 14.5% ) 和 R-32 ( 7.5% ) 组成的混合制冷剂。其关键物性参数表明:大气压下的沸点低于 R-134a 和 R-1234yf,有利于在更低环境温度下运行,满足冬季制热需求;GWP 值为 72,远低于 150 的法规限值,满足中国及全球环保法规要求;安全等级为 A2L(低毒、微弱可燃),与目前广泛应用的 R-1234yf 安全等级相同。热力学特性显示,R-457C 的压力曲线与 R-134a 和 R-1234yf 接近,表明其对现有系统有较好的压力适配性。
严格的材料兼容性测试依据行业标准进行:金属兼容性测试(碳钢、铜、铝)在 175 ° C 加速老化 14 天后,未观察到明显腐蚀或制冷剂高浓度分解;
塑料与弹性体兼容性测试(与 POE ND-11 冷冻油在 100 ° C 下密封测试两周)结果与 R-134a 基准相当,表明其与常用密封材料(如 EPDM, HNBR)兼容性良好;油溶性测试(POE ND-11)显示在 -65 ° C 至 90 ° C 的宽温区内,R-457C 与润滑油具有良好的互溶性,仅在少数高温高浓度点存在分层但不影响使用。
联合测试验证方案可行性
在中汽研牵头实施的"中国汽车空调氢氟碳化物替代技术联合开发计划"中,R-457C 作为重点评估的混合工质之一,经历了严格的台架与整车测试。台架测试覆盖了全面的制冷(27 ° C 至 50 ° C)、除湿(15 ° C)及制热(5 ° C 至 -20 ° C)工况。
制冷性能结果显示:在全制冷温区(特别是高温区),R-457C 的系统能效(COP)显著高于 R-1234yf,在高温区(如 45 ° C 工况)COP 最高提升达 27%;同时压缩机功耗显著降低,最高降幅超 600W。得益于其更强的制冷能力,在达到相同制冷效果时,压缩机压比和转速均低于 R-1234yf 系统(转速降低约 30%)。重要的是,在现有系统限压(2.4MPa)条件下,其最高排气压力仅为 2.08MPa,运行安全裕度充足。
制热性能表现更为突出:在 -10 ° C 至 5 ° C 的典型温区,R-457C 可稳定输出热量,COP 相比 R-1234yf 最高提升 21%,压缩机功耗降低最高约 3000W。在 -15 ° C 和 -20 ° C 的极低温工况下,R-457C 系统仍能运行并提供一定热量输出(COP 约 1.14-1.45),而 R-1234yf 和 R-134a 系统在此温度下则需完全依赖 PTC 电辅热。
其制热工况下的排气压力(最高 2.36MPa)和压比(Ratio
系统静态泄漏实验(基于成熟 R-1234yf 欧洲出口系统,充注 550g R-457C)模拟 6 年使用周期(年泄漏率 6-7g)后发现,由于 R-32 组分渗透率较高,其组分发生偏移(R-32 比例下降),导致制热能力有所下降,但制冷 COP 未受影响。
生命周期碳排放评估(依据相关标准,按北京地区使用条件,使用寿命 10 年)表明,相比 R-134a 系统,R-457C 可减少 51% 的总碳排放(主要源于直接排放的大幅降低);相比 R-1234yf 系统,其间接排放也减少约 11%,体现了能效提升的价值。整车升降温测试(-7 ° C 升温至 20 ° C,40 ° C 降温至 25 ° C)证实,R-457C 的升降温速率显著快于 R-1234yf 系统。
系统优化方向与风险评估
基于联合开发计划一期的测试成果,为充分发挥 R-457C 的潜力并推动其量产应用,科慕提出以下关键优化方向:首先,换热器设计优化。现有 R-134a 系统换热器可能限制了 R-457C 性能的完全发挥,需针对其热力学物性进行流路优化设计,减少压损和换热不均,提升整体换热效率。其次,系统控制逻辑升级。需开发自动化的控制系统,优化关键参数设定,如压缩机压比限值、高低压保护阈值、过热度控制(从手动转为自动)等,特别是在极低温工况下,以保障系统安全高效运行并释放最大性能。第三,强化系统密封。鉴于 R-32 组分相对较高的泄漏率会导致长期使用后组分偏移及性能衰减(尤其是制热能力),需针对性优化软管和接头技术,以进一步降低 R-32 组分的泄漏,维持组分比例稳定。最后,全面风险评估至关重要。尽管 R-457C 与 R-1234yf 同属 A2L 安全等级,但其具体燃烧特性参数(如最低点火能、燃烧速度、最低点火浓度 LFL)存在差异。
科慕已积累 R-457C 燃烧特性相关的关键数据,并测试了多种点火源的影响,建议采用故障树分析(FTA)等方法,结合整车具体应用场景(如泄漏位置、浓度分布、潜在点火源),进行深入的风险评估,确保其在各种工况下的安全使用。
未来展望与挑战
科慕 R-457C 混合制冷剂凭借其符合法规(GWP 72, A2L)、优异的材料兼容性、显著的能效提升、强大的低温制热能力以及与现有 134a 系统的良好适配性,为新能源汽车热泵系统提供了一项极具竞争力的解决方案,可视为现有系统的近似直接替换选项。
成功实现 R-457C 的大规模应用仍需行业协作攻克两大挑战:一是持续优化系统设计(换热器、控制逻辑)以充分释放其性能潜力;二是通过材料创新与工艺改进(如针对 R-32 的密封解决方案)有效降低长期使用中的组分偏移风险,确保全生命周期性能稳定。科慕将持续投入研发,并与产业链伙伴紧密合作,共同推动高效环保车用热泵技术的进步。
(以上内容来自于科慕化学 ( 上海 ) 有限公司亚太区技术服务经理杨芸于 2025 年 6 月 18 日在 2025 第三届新能源汽车热管理论坛上发表的《R-457C 科慕新一代车用热泵解决方案》主题演讲。)
通弘网配资-什么是场外配资-配资炒股流程-股票配资门户网站提示:文章来自网络,不代表本站观点。