2025年6月18日，在第三屆新能源汽車(chē)熱管理論壇上，霍尼韋爾市場(chǎng)經(jīng)理盧彬詳細(xì)介紹了HFO-1234yf制冷劑在汽車(chē)熱系統(tǒng)中的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)。該制冷劑自2011年起應(yīng)用于汽車(chē)空調(diào)領(lǐng)域，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于全球，尤其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。其高性能、高成熟度及安全性使其成為R134a的環(huán)保替代品，有助于全球碳減排。

針對(duì)新能源汽車(chē)熱管理需求，霍尼韋爾推出了Solstice®454C混合制冷劑，通過(guò)混入R32顯著降低了R1234yf混合物的沸點(diǎn)，提升了低溫制熱性能。實(shí)驗(yàn)和實(shí)車(chē)測(cè)試表明，R454C在制冷和制熱性能上均優(yōu)于傳統(tǒng)制冷劑，有助于提升的續(xù)航里程和能效，同時(shí)降低系統(tǒng)成本和碳足跡。

盧彬｜霍尼韋爾市場(chǎng)經(jīng)理

以下為演講內(nèi)容整理：

霍尼韋爾高性能材料部介紹

霍尼韋爾的業(yè)務(wù)主要聚焦于三大領(lǐng)域，一是自動(dòng)化業(yè)務(wù)，涵蓋樓宇自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化；二是航空業(yè)務(wù)，在飛機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車(chē)系統(tǒng)、航電設(shè)備及黑匣子等領(lǐng)域，霍尼韋爾均占據(jù)主導(dǎo)地位；三是能源轉(zhuǎn)型相關(guān)業(yè)務(wù)，其中制冷和制熱技術(shù)均與能源密切相關(guān)。

鑒于公司戰(zhàn)略發(fā)展調(diào)整，未來(lái)霍尼韋爾將拆分為三家獨(dú)立公司，分別為霍尼韋爾自動(dòng)化、霍尼韋爾航空，以及將獨(dú)立運(yùn)營(yíng)的化學(xué)品業(yè)務(wù)板塊。該業(yè)務(wù)預(yù)計(jì)于今年下半年至明年年初完成獨(dú)立，獨(dú)立后的公司英文名稱為SOLSTICE ADVANCED MATERIALS。未來(lái)，該公司將專注于特殊化學(xué)品與材料業(yè)務(wù)，致力于憑借卓越的技術(shù)與更具競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案，為行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)選擇。

SOLSTICE ADVANCED MATERIALS在全球設(shè)有兩個(gè)重要的研發(fā)中心，分別位于美國(guó)與中國(guó)，這也是全球范圍內(nèi)僅有的兩個(gè)最為關(guān)鍵的研發(fā)中心。其中，中國(guó)研發(fā)中心坐落于張家港。張家港研發(fā)中心配備了完善的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，除基礎(chǔ)材料分析設(shè)備外，還針對(duì)制冷劑業(yè)務(wù)投入了大量專業(yè)人員，并配備了用于儲(chǔ)能、電子冷卻、空調(diào)熱泵等領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

HFO-1234yf在汽車(chē)熱系統(tǒng)的應(yīng)用

大約20年前，我們便已啟動(dòng)R1234yf的相關(guān)研究工作。2011年左右，R1234yf開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)空調(diào)領(lǐng)域；至2013年，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。2017年，公司在美國(guó)建立了相關(guān)工廠。

R1234yf不僅適用于燃油車(chē)，在熱泵及電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域同樣具有廣泛的應(yīng)用前景。自2017年起，R1234yf逐漸在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域得到應(yīng)用。從2011年至今，歷經(jīng)約14年時(shí)間，截至去年年底，全球采用R1234yf充裝的車(chē)輛數(shù)量已達(dá)2.2億臺(tái)。可見(jiàn)，R1234yf在全球碳減排方面發(fā)揮了重要作用。

圖源：演講嘉賓素材

R1234yf之所以能夠獲得如此廣泛的應(yīng)用，主要?dú)w因于其高性能、高成熟度、可適配原有系統(tǒng)架構(gòu)及零部件、系統(tǒng)總成本較低，以及適用于補(bǔ)氣增焓等新技術(shù)。

在開(kāi)發(fā)或選擇制冷劑時(shí)，安全性是至關(guān)重要的考量因素，而可燃性是安全性評(píng)估中的重要一環(huán)。評(píng)估制冷劑可燃性可從多個(gè)維度展開(kāi)。首先，需考察其易燃性，這主要取決于兩個(gè)因素，最低點(diǎn)火濃度和最小點(diǎn)火能量。對(duì)比R1234yf與R290，二者在可燃性指標(biāo)上存在數(shù)量級(jí)差異，尤其在最小點(diǎn)火能量方面，差異達(dá)四個(gè)數(shù)量級(jí)。R290的最小點(diǎn)火能量為0.25毫焦，這意味著僅需靜電即可將其點(diǎn)燃。

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除點(diǎn)燃難易程度外，對(duì)制冷劑危害性的評(píng)估還可從燃燒速率和燃燒熱兩個(gè)維度展開(kāi)。燃燒速率即火焰?zhèn)鞑ニ俣龋琑290的燃燒速率約為R1234yf的三十倍。燃燒熱同樣至關(guān)重要，相同體積的物質(zhì)，燃燒熱值越大，對(duì)安全性的威脅就越大。R290的燃燒熱是R1234yf的五倍。從可燃性角度而言，R1234yf相較于R290更為安全、可控。

目前，R1234yf在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，尤其在北美、日本、韓國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)，其應(yīng)用歷史已近十年。

我們根據(jù)CLTC和WLTC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評(píng)估，在冬季通常以-7℃作為評(píng)價(jià)溫度來(lái)考量車(chē)輛的續(xù)航表現(xiàn)。基于-7℃這一溫度線，我們分析了中國(guó)的氣候條件。中國(guó)最冷的月份一般為一月，一月平均氣溫高于-7℃且最低氣溫高于-13℃的中國(guó)地區(qū)約占國(guó)土面的50%以上，其中人口占比大于80%，機(jī)動(dòng)車(chē)銷(xiāo)售量占比大于90%，電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)售量占比更是大于97%。基于這樣的溫度氣候條件，我國(guó)在絕大多數(shù)工況下，R1234yf能夠滿足需求。它不僅適用于燃油車(chē)，還可應(yīng)用于混合動(dòng)力、增程式以及純電動(dòng)汽車(chē)。

新型混合制冷劑在汽車(chē)熱泵系統(tǒng)的性能表現(xiàn)

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)溫度控制以及制熱性能的要求日益提高。尤其在冬季，制熱性能對(duì)純電車(chē)輛的行駛里程有著顯著影響。

下圖展示了過(guò)去幾十年間不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)χ评鋭┑倪x擇情況。乘用車(chē)領(lǐng)域相較于商用制冷設(shè)備及家用空調(diào)領(lǐng)域具有獨(dú)特性。在第一代制冷劑CFCs 類(lèi)的R12應(yīng)用階段，各領(lǐng)域均采用同一種制冷劑。然而，對(duì)于汽車(chē)而言，其直接跳過(guò)了第二代制冷劑R22，從R12直接替換到R134a，這一轉(zhuǎn)變大致發(fā)生在1990年末至2000年左右。這主要是由于乘用車(chē)行業(yè)的特殊性，其承擔(dān)了更多的環(huán)保責(zé)任，且基于燃油車(chē)的工況需求，更傾向于選擇低壓力的制冷劑。而商用車(chē)或家用空調(diào)領(lǐng)域，基于其工況和性能需求，R12的替換經(jīng)歷了用R22過(guò)渡的過(guò)程，在HFCs制冷劑階段，更多地選擇了中高壓的混配制冷劑，例如R407C、R410A等。

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在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，若要提升制熱量、制冷量以及COP，商用車(chē)和家用空調(diào)領(lǐng)域所采用的中高壓混合制冷劑技術(shù)，在電動(dòng)乘用車(chē)汽車(chē)同樣具備應(yīng)用潛力。我們判斷，未來(lái)乘用車(chē)、商用車(chē)及家用空調(diào)領(lǐng)域有可能回歸到類(lèi)似的解決方案，即混合制冷劑或?qū)⒊蔀楣餐倪x擇。

針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用混合制冷劑，霍尼韋爾推出了Solstice® 454C。該制冷劑的主要成分中，R1234yf占比78.5%，R32占比21.5%。其中，R32屬于HFC，其沸點(diǎn)約為零下五十多攝氏度。R32與R1234yf共混后，可顯著降低R1234yf混合物的沸點(diǎn)。R1234yf的沸點(diǎn)為-29℃，在混入R32成為Solstice®454C后，沸點(diǎn)可降至-46℃。沸點(diǎn)的降低使得Solstic®454C具備更優(yōu)的低溫制熱性能。

R454C最初并非應(yīng)用于汽車(chē)制冷空調(diào)領(lǐng)域，而是用于熱泵以及商超冷凍機(jī)組等場(chǎng)景。在歐洲市場(chǎng)，該制冷劑在這兩類(lèi)應(yīng)用中表現(xiàn)良好。基于電動(dòng)汽車(chē)在低溫續(xù)航、超級(jí)快充等方面對(duì)熱管理系統(tǒng)的性能提出了更高要求，幾年前我們決定嘗試將R454C應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。

我們針對(duì)R454C開(kāi)展了相關(guān)的臺(tái)架測(cè)試及整車(chē)測(cè)試研究。在與現(xiàn)有R134a的臺(tái)架對(duì)比測(cè)試中，R454C展現(xiàn)出了卓越的制冷能力。在常用工況下，例如25℃至40℃的制冷工況中，R454C的COP有顯著提升，最大提升幅度可達(dá)20%。特別是在35℃、風(fēng)速3 - 4m/s的條件下，相較于R134a，其COP平均提升約16%，壓縮機(jī)功耗降低約240W。在相同制冷量的情況下，R454C對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較R134a降低了40%，壓比降低了20%，這是COP提升的核心原因。

除制冷性能對(duì)比外，我們還對(duì)制熱性能進(jìn)行了測(cè)試。在常用工況，即5℃至-10℃的條件下，R454C的能效相比R134a得到顯著提升，其COP最大提升幅度可達(dá)50%。

在-5℃至-10℃的工況下，相較于R134a，R454C的COP提升約30%，功耗降低約1kW。在相同制熱能力的情況下，R454C對(duì)應(yīng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較R134a降低35%，其壓比較R134a降低約50%。。。

除常規(guī)性能評(píng)估外，我們還開(kāi)展了更低溫工況的測(cè)試。-10℃至-20℃的低溫工況下，R454C較R134a制熱能力提升明顯，測(cè)試中的最大制熱量可達(dá)約7kW，-20°C進(jìn)口水溫下制熱量可達(dá)近6kw。相比之下，R134a的性能欠佳。基于當(dāng)前測(cè)試結(jié)果，通過(guò)結(jié)合部分內(nèi)循環(huán)、強(qiáng)化余熱回收、提升壓縮機(jī)能力等方式，R454C有望滿足-20°C環(huán)境溫度下空調(diào)出風(fēng)溫度達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)寬溫域熱泵運(yùn)行。

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此外，我們還進(jìn)行了整車(chē)測(cè)試。在比亞迪某款車(chē)型中，我們直接將R454C制冷劑替換到原有R134a系統(tǒng)中，僅對(duì)系統(tǒng)控制軟件進(jìn)行了部分適應(yīng)性更新。在相同測(cè)試條件下，從30°C降溫至25°C，R454C僅需120秒，相較于R134a和R1234yf所需的255秒，時(shí)間縮短了50%以上，可見(jiàn)其降溫速度極快。在升溫方面，同樣升溫至20°C，R454C僅需380秒，約為R1234yf所需1320秒的30%，展現(xiàn)出優(yōu)異的升溫速率。

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我們?cè)谧约夯裟犴f爾內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)室也開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在-20℃的環(huán)境溫度下，無(wú)論在臺(tái)架還是在實(shí)車(chē)，無(wú)論在水源熱泵還是空氣源熱泵，R454C的制熱量仍可維持在5000W至6000W的水平，出風(fēng)溫度維持在40℃以上，同時(shí)維持較高的COP。

總體而言，R454C可顯著提升低溫環(huán)境下熱泵的制熱性能，有助于取消PTC加熱器，從而降低相關(guān)成本。

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我們還開(kāi)展了最大制冷能力的評(píng)估工作。通過(guò)對(duì)比不同轉(zhuǎn)速下的制冷效果，發(fā)現(xiàn)R454C相較于R134a或R1234yf，制冷量有顯著提升。在相同轉(zhuǎn)速條件下，其空氣側(cè)制冷量較R1234yf提升幅度約為22%至30%，空氣側(cè)最大制冷量提升達(dá)15%，有助于車(chē)內(nèi)的快速降溫。水側(cè)制冷量相同轉(zhuǎn)速下較R134a提升15%，最大提升16%，有助于實(shí)現(xiàn)更高效的快充，在快充過(guò)程中保證電池的快速散熱。

同時(shí)，我們對(duì)R454C進(jìn)行了碳減排評(píng)估。霍尼韋爾混合制冷劑可顯著改善現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)在制熱工況下的能耗表現(xiàn)，其單位里程碳足跡為37.97g CO?e/m，滿足小于44g CO?e/km的行業(yè)要求。相較于R134a的全生命周期碳足跡水平，R454C下降約35％，較R1234yf也略有下降。

總結(jié)與展望

由于混合制冷劑此前從未在汽車(chē)上應(yīng)用過(guò)，因此需要進(jìn)行大量評(píng)估工作。針對(duì)制冷系統(tǒng)相關(guān)部件，我們對(duì)壓縮機(jī)管路、換熱器和閥件等開(kāi)展了基本評(píng)估。從制冷劑特性來(lái)看，安全性是至關(guān)重要的考量因素。

混合制冷劑一方面沸點(diǎn)較低，為-46℃；另一方面，其成分中包含R32，由于R32分子量較小、分子體積較小，制冷劑易發(fā)生泄漏。針對(duì)泄漏問(wèn)題，我們開(kāi)展了一系列評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)優(yōu)化管路設(shè)計(jì)，主要是增加強(qiáng)化屏蔽層，可有效減少R32的泄漏。

此外，在接頭和傳感器方面，我們正與相關(guān)廠商進(jìn)行溝通合作，期望獲得優(yōu)化方案。對(duì)于換熱器和閥件，評(píng)估結(jié)果表明，目前現(xiàn)有的部件基本可沿用，但若對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，有望進(jìn)一步提升系統(tǒng)整體性能。

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若計(jì)劃切換使用R454C制冷劑，我們預(yù)計(jì)在未來(lái)一年內(nèi)能夠完成相關(guān)前期工作，為行業(yè)探索路徑，并提供基本的技術(shù)支持。

總體而言，HFO-1234y制冷劑在燃油汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的熱系統(tǒng)上都已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期和廣泛的應(yīng)用驗(yàn)證，是R134a制冷劑環(huán)保、安全、成熟、經(jīng)濟(jì)的近似直接替代選擇。

對(duì)于熱系統(tǒng)性能有更高要求的電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)，霍尼韋爾HFO混合制冷劑在多個(gè)臺(tái)架和實(shí)車(chē)的性能對(duì)比測(cè)試中都展現(xiàn)出了優(yōu)秀的制冷和制熱性能，可明顯提升電池冷卻性能和低溫制熱性能，可不帶PTC實(shí)現(xiàn)-20°C至-30°C極寒環(huán)境條件下的高效穩(wěn)定熱泵運(yùn)行。

此外，新制冷劑在各個(gè)空調(diào)制冷領(lǐng)域的成熟應(yīng)用需要一定的過(guò)程，相對(duì)于其他目前應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)超低溫制熱場(chǎng)景的制冷劑技術(shù)方案，霍尼韋爾HFO混合制冷劑在綜合性能、安全性、系統(tǒng)成本、供應(yīng)鏈成熟度等方面均具有一定優(yōu)勢(shì)，并目適用于BEV、PHEV、REEV等主流新能源車(chē)型的熱管理架構(gòu)方案。