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（GWP<150）、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(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。

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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（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。

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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。

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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（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；

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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。

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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（27°C至50°C）、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（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。

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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（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。

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其制热工况下的排气压力（最高2.36MPa）和压比（Ratio<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（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。

图源：演讲嘉宾素材

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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（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。

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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（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。

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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（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。）