
1987年9月,一场具有重要意义的环保历史时刻发生在加拿大蒙特利尔市,联合国环境规划署(UNEP)主持了“关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书”会议。蒙特利尔议定书的通过标志着全球保护臭氧层的努力取得了重大突破。
随着蒙特利尔议定书及其后续修订的实施,美国于2003年1月1日禁止使用HCFC-141b,而欧洲在2002年至2004年期间逐步淘汰了HCFC-141b和其他HCFC类物质。与此同时,日本的禁止日期比美国晚了一年,其他各国和地区也制定了停用HCFC-141b产品的时间表。
取而代之的是第三代高性能发泡剂,被称为氢氟烃(HFC)。在硬质泡沫行业中,最广泛使用的HFC是1,1,1,3,3-五氟丙烷,也被称为245fa,这种化合物由霍尼韦尔公司于2002年首次商业化生产。245fa不仅满足了保护臭氧层的环保要求,还满足了泡沫行业在绝缘和防燃性能方面的要求。全球大多数地区已经完成了从HCFC体系向HFC体系的过渡,而其他地区也正在进行这一过程。
2016年10月10日,继巴黎协定后又一具有里程碑意义的协议——基加利修正案达成。该修正案将氢氟烃(HFCs)纳入了监管范围,并制定了逐步减少80%至85%的HFCs使用量的时间表,规定在2040年之前。基加利修正案的达成,无疑对以HFC-245fa和环戊烷为主要发泡剂的中国冰箱行业产生了重大影响。与此同时,欧盟已经出台法规限制HFCs物质在家电和聚氨酯泡沫中的使用。这些措施都推动了冰箱企业必须选择低全球变暖潜值(GWP)的产品才能在市场上竞争。
对于那些使用可燃发泡剂不安全、或者工艺控制成本太高、或者不能满足性能要求的应用来说,两种第四代发泡剂成为了理想的选择。这两种发泡剂因同时含有氟和烯烃结构而被称为卤代烯烃。与以前的HFC不同,这两种卤代烯烃分子主链中含有一个双键,使得它们在大气中的寿命更短,全球变暖潜值更低。
HFC-245fa作为冰箱发泡剂的替代路径已经得到广泛认可。霍尼韦尔作为唯一拥有HFC-245fa全部生产和技术专利的企业,已明确表示将不再扩大HFC-245fa的产能,只会维持现有的生产规模。红宝丽研究院副院长邢益辉也表示认同这一观点。他强调,将HFC-245fa与环戊烷共混应用于冰箱可以显著提高能效,近年来这种方式在业内备受欢迎,发展势头良好,已成为冰箱行业的主要发泡剂技术路径。尽管欧洲限制HFC-245fa的使用,但由于美国特朗普政府宣布退出巴黎协定,因此美国市场仍然允许使用HFC-245fa。此外,中国及东南亚市场短时间内也不会全部淘汰HFC-245fa,这为减排HFC-245fa创造了时间和空间。因此,未来几年内HFC-245fa仍将在中国冰箱市场占据主导地位,市场份额仍然很高。
美的某负责人认为,要提高冰箱能效,如果想要没有成本压力,环戊烷和HFC-245fa的共混发泡体系是最佳的技术路径。再加上第四代发泡剂HFOs在冰箱上实际的应用效果不如HFC-245fa,价格又很高,直接切换不太现实。因此,短期内,HFC-245fa不会立即退出市场。
然而,尽管HFC-245fa在中国冰箱市场仍占据主导地位,并且在某些情况下,与环戊烷混合使用的方式可显著提高冰箱能效,但环保问题仍然是一个不容忽视的挑战。作为卤代烯烃,HFC-245fa的全球变暖潜值仍然较高,尽管较低于以前的HFC,但仍会对气候产生一定的影响。
因此,冰箱制造商和行业研究机构正在积极寻找更环保的替代品。第四代发泡剂HFOs(羟氟烯烃)作为一种潜在的解决方案备受瞩目。与HFC相比,HFOs在大气中的寿命更短,全球变暖潜值更低,这使它们成为减少温室气体排放的有吸引力的选项。
根据霍尼韦尔的产品说明书可见,他的第四代产品Solstice zd(HFO-1233zd)的GWP(GWP是全球变暖潜能值) 值仅为1,对比与其245fa减少了一千倍以上。
数据来源:霍尼韦尔
随着全球对环保问题的不断关注,冰箱制造商将不得不积极研究和投资新的发泡剂技术,以满足更严格的环保法规和消费者的需求。在这个过渡期内,HFC-245fa仍将是一个重要的发泡剂选择,但未来的发展趋势将不可避免地导向更环保的解决方案。
总之,HFC-245fa作为冰箱发泡剂的角色正在发生变化。随着全球环保意识的增强和相关法规的加强,冰箱行业将不断追求更环保、更高效的发泡剂,从而推动技术的进步和创新。在未来,我们可以期待看到更多环保型发泡剂的应用,以减少对臭氧层和气候的不利影响。