科慕化学：R-457C科慕新一代车用热泵解决方案
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、安全可靠且性能优异的新型制冷剂，是当前热泵系统发展的核心挑战之一。
科慕化学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。
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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GWPgt;150制冷剂)的挑战。
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R-457C核心特性解析
R-457C是一款由R-1234yf 、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。
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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；
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塑料与弹性体兼容性测试结果与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。
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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、除湿(15°C)及制热(5°C至-20°C)工况。
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制冷性能结果显示:在全制冷温区，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。
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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，而R-1234yf和R-134a系统在此温度下则需完全依赖PTC电辅热。
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其制热工况下的排气压力和压比(Ratiolt;12)仍控制在现有压缩机性能曲线范围内，但需优化控制逻辑(如压比限值、低压保护设定)以充分释放潜力。
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系统静态泄漏实验模拟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。
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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。
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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。
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未来展望与挑战
科慕R-457C混合制冷剂凭借其符合法规、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。
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。)
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