臭氧層被破壞的后果

既然制冷劑中CFC族物質(zhì)對臭氧層產(chǎn)生破壞，首先我們要了解地球大氣層的組成及對地球生態(tài)環(huán)境的作用：

在自然狀態(tài)下，地球表面上的大氣是由氮?dú)?、氧氣、氬氣、水蒸氣及其它雜質(zhì)組成。所有這些氣體組成了地球的大氣環(huán)境系統(tǒng)，維持著地球上人類、動(dòng)植物及其它生命體的生存。

通常接近地球表面的大氣組成幾乎是不變化的，易變的成份是二氧化碳（CO?）、臭氧（O?）等，這些氣體的含量受地區(qū)、季節(jié)、氣象以及人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)的影響。無論是自然或人為因素的作用，使大氣中出現(xiàn)新的物質(zhì)或某種組份含量升高或降低，都會(huì)使地球生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，影響生物的正常發(fā)育和生長，同時(shí)對人類的生存帶來危害。

二氧化碳等氣體能夠?qū)⑻栒丈涞降厍蛏系臒崃勘Ａ粼诖髿鈱又?，并影響太陽輻射，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。二氧化碳含量的增多，會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)的增強(qiáng)，從而導(dǎo)致全球變暖。這里不做討論，在《壓縮空氣品質(zhì)與節(jié)能》課程中有詳細(xì)介紹。

這里我們主要關(guān)心大氣層中臭氧含量變化對地球的影響。存在于大氣同溫層中的臭氧層究竟有什么作用呢？科學(xué)家們經(jīng)過長期科學(xué)考察和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)臭氧層至少有三個(gè)主要的作用：

保護(hù)作用：大氣層中臭氧層能吸收絕大部分太陽紫外線，阻擋強(qiáng)紫外線輻射到地球表面，使地球上的生物和人類免受紫外線傷害。

加熱作用：臭氧能夠吸收太陽光中的紫外線，并將其轉(zhuǎn)換為熱能而加熱大氣。大氣的溫度分布對于大氣循環(huán)具有重要的影響。

溫室氣體作用：由于臭氧的吸熱作用和同溫層溫度基本保持不變，使得低溫氣體不致下沉，維持地球表面的氣溫

因此，臭氧層對于地球的保護(hù)作用是極其重要的，臭氧的含量及分布、變化對地球環(huán)境的影響也是顯而易見的。

由于氟利昂的出現(xiàn)對臭氧層的破壞需要承擔(dān)部分責(zé)任。這導(dǎo)致了1987年蒙特利爾議定書的通過，議定書要求淘汰CFC和HCFC族。新的解決方案是開發(fā)HFC族，來擔(dān)當(dāng)制冷劑的主要角色。HCFC族作為過渡方案繼續(xù)使用并將逐漸淘汰。

由于含氟制冷劑對臭氧層的破壞力巨大，人們開始改良制冷劑，希望減少其對地球的危害。時(shí)至今日，制冷劑已經(jīng)演化出了四代，具體如下表所示。

第一代（CFCs）、第二代（HCFCs）制冷劑嚴(yán)重破壞臭氧層，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)基本淘汰，發(fā)展中國家正在逐步減產(chǎn)。第三代制冷劑（HFCs）不會(huì)破壞臭氧層，是現(xiàn)階段全球市場中的主流產(chǎn)品，并且第二代和第三代制冷劑的生產(chǎn)成本相差不大，可以很好切換；但其溫室效應(yīng)高，未來終將被淘汰。第四代制冷劑（HFOs）無污染，不產(chǎn)生溫室效應(yīng)。雖然環(huán)境友好，但制冷效率低下，安全性較差，且生產(chǎn)成本較高，目前主要用于商業(yè)制冷市場。

作為我國無氟壓縮機(jī)龍頭企業(yè)-長虹華意(000404)，其產(chǎn)品在輕商、家用制冷領(lǐng)域主要運(yùn)用第四代制冷劑，其中第三代與第四代大約運(yùn)用占比為1：9。長虹華意2022中報(bào)顯示，公司主營收入71.86億元，同比上升5.63%；歸母凈利潤7973.27萬元，同比上升63.19%；就得益于第四代制冷劑的產(chǎn)品。

目前國內(nèi)占冷干機(jī)使用的制冷劑一半以上的R22屬于第二代制冷劑，屬于對高空臭氧層有破壞作用（ODP）及溫室效應(yīng)（GWP）的氣體。根據(jù)蒙特利爾議定書規(guī)定在發(fā)達(dá)國家已停止使用和生產(chǎn)，在發(fā)展中國家還可以生產(chǎn)，但其生產(chǎn)和使用截止期限是2030年。因此對于冷干機(jī)在歐美發(fā)達(dá)地區(qū)，無論生產(chǎn)還是使用，都無法使用第一代、第二代制冷劑。

2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，R22制冷劑在3類致癌物清單中。

第三代制冷劑是當(dāng)前的主流，它雖然不會(huì)破壞臭氧層，但其GWP（全球變暖潛能）較高，意味著它會(huì)導(dǎo)致全球氣候變暖，目前也在逐步控制。

目前國內(nèi)冷干機(jī)使用第三代制冷劑主要有R134a、R404a、R410a、R507a等，屬于屬于HFC類物質(zhì)，不破壞臭氧層，是當(dāng)前世界絕大多數(shù)國家認(rèn)可并推薦使用的環(huán)保制冷劑，也是主流的環(huán)保制冷劑。因此對于冷干機(jī)在歐美發(fā)達(dá)地區(qū)，無論生產(chǎn)還是使用，都可以使用第三代制冷劑。

筆者在20年前設(shè)計(jì)第三代制冷劑的冷干機(jī)，但是當(dāng)時(shí)國內(nèi)只有大城市可以買到R134a制冷劑，R404a都沒有賣，所以維修難度和費(fèi)用很大。當(dāng)時(shí)在市場上第三代制冷劑的冷干機(jī)很難推廣。只能賣給外企及產(chǎn)品出口型企業(yè)，但利潤及競爭力都很好。

第三代制冷劑代表R134a行情如何？

大家都知道，2021年無論是空壓機(jī)還是凈化設(shè)備的上游產(chǎn)品都在漲價(jià)，唯獨(dú)制冷劑降價(jià)，而且降幅還不小。為什么？

依據(jù)是2016年10月達(dá)成的《蒙特利爾議定書》基加利修正案，給氫氟碳化物HFCs（即含氟制冷劑）帶上了緊箍咒。修正案預(yù)計(jì)全球?qū)p少88%的HFCs，從而防止本世紀(jì)末全球升溫0.5℃。

發(fā)達(dá)國家應(yīng)在其2011年至2013年HFCs使用量平均值基礎(chǔ)上，自2019年起削減HFCs的生產(chǎn)和消費(fèi)，到2036年后將HFCs使用量削減至其基準(zhǔn)值15%以內(nèi)；發(fā)展中國家應(yīng)在其2020年至2022年HFCs使用量平均值基礎(chǔ)上，2024年凍結(jié)HFCs的消費(fèi)和生產(chǎn)于基準(zhǔn)值，自2029年開始削減，到2045年后將HFCs使用量削減至其基準(zhǔn)值20%以內(nèi)。下圖展示了第三代制冷劑的淘汰周期。

按照規(guī)定，三代制冷劑將以各生產(chǎn)廠家2020-2022年的銷量為基準(zhǔn)，從2024年開始凍結(jié)并逐漸減少產(chǎn)量，第三代制冷劑的配額將會(huì)鎖定。2022年是基準(zhǔn)周期的最后一年。這些公司自然也不是傻子，他們不追求短期的盈利，當(dāng)然是為未來追求更長期的回報(bào)——配額。2022年是三代制冷劑配額鎖定的最后一年，2023年元旦的鐘聲響起，一切都已塵埃落定。

那做為冷干機(jī)廠家是否意味著可以開始囤貨了？

《<蒙特利爾議定書>基加利修正案》已于2021年9月正式對我國生效，第三代制冷劑也將逐步進(jìn)入加速淘汰期。在“碳中和”、“碳達(dá)峰”背景下，第四代制冷劑（天然或HFO類低GWP制冷劑）因其卓越性能與環(huán)保性成為第三代HFC制冷劑的綠色替代方案。

第四代制冷劑主要是指HFOs制冷劑，氫氟烯烴（HFOs）代表產(chǎn)品包括R1234ze和R1234yf，不破壞臭氧層，具有較低的GWP（產(chǎn)生溫室效應(yīng)的一個(gè)指數(shù)）。通常把CO?的GWP值為1時(shí)，第二代制冷劑R22的GWP值為510，第三代制冷劑R134a的GWP值為420，第四代制冷劑HFO-1234yf的GWP值<1。與目前國內(nèi)市場使用的氫氟碳化物（HFC）制冷劑相比，其全球變暖潛值降低達(dá)99.9%。

HFO-1234yf制冷劑具有零臭氧潛能值、微可燃、低全球變暖潛能值、制冷能效高、安全性高等特點(diǎn)，在汽車空調(diào)、家用制冷、商用制冷等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。其中汽車空調(diào)是其最主要消費(fèi)場景，消費(fèi)占比超過95.0%。

R134a是應(yīng)用最為廣泛的汽車空調(diào)制冷劑，但隨著環(huán)保監(jiān)管日益嚴(yán)格，自2017年起，歐美地區(qū)新款車型逐步使用HFO-1234yf制冷劑替代R134a。2022年5月，霍尼韋爾宣布為蔚來旗下ET7新能源汽車提供HFO-1234yf（四氟丙烯）制冷劑。據(jù)悉，這也標(biāo)志著蔚來成為國內(nèi)首家使用HFO-1234yf制冷劑的汽車企業(yè)。中國目前正在大力實(shí)踐“雙碳”承諾，第四代制冷劑的運(yùn)用，可以說是中國低碳發(fā)展的必經(jīng)之路。

第四代制冷劑具有很大的優(yōu)勢，目前市場化應(yīng)用尚處于起步階段。由于其研發(fā)、制造、下游轉(zhuǎn)換成本較高，以及推廣應(yīng)用存在不確定性，因此其大規(guī)模替代前代制冷劑產(chǎn)品尚有較長周期。制冷劑的更新?lián)Q代，主要在于三個(gè)基本維度：技術(shù)、成本和需求。空調(diào)制冷劑作為制冷設(shè)備的“彈藥”，需求自然不用多說，主流產(chǎn)品的技術(shù)方面也日趨成熟，目前尚未快速普及替代的原因，還是在于成本方面。根據(jù)測算，目前第四代制冷劑的生產(chǎn)成本，是第二代制冷劑的四倍、第三代制冷劑的兩倍。這也正是前代制冷劑仍在廣泛應(yīng)用的重要原因。

（完）

來源：本文內(nèi)容部分來源于上善氣體工作室