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上海海事大学船用电喷柴油机培训课题组
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0前言
全球气候变化和臭氧层的破坏是当今全球面临的两大主要环境问题。空调制冷行业中使用的氟利昂制冷剂对气候变化和臭氧层的破坏均产生影响。氟利昴可分为氟氯烃(CFC)、氢氯氣烃(HCFC)和氢氟烃(HFC)三大类。
在2014年，欧盟推出氣气体规则(F-gas regulation，以下简称规则)，对含氟类制冷剂中GWP值进一步作了规定。该规则在2022年进行了更新换版，进一步加强对氟化气体特别是氢氣碳化物(HCFS)等非二氧化碳温室气体的管控。欧盟氣气体规则属于欧盟法规，并未被国际海事组织(IMO)引用。但对于欧洲船东，该规则却对船舶的运营产生了影响。
1 规则的要求及理解
规则附则川对投放市场的产品和设备提出限制，如表1所示，其中第10~15条提到了不同的设备需要满足的要求及时间节点。首先，表格标题“PLACING ON THE MARKET”在规则中有定义，指首次以付费或免费的方式向欧盟内的另一方提供，或就制造商自身使用，并包括在欧盟内海关放行自由流通。定义的前半句较为明确的是售与买双方均为欧盟内部的厂商，那应该可以理解只要设备不是船厂从欧盟的制造商采购，应不算提供给欧盟内另一方这个说法。对于后半句的“自由流通”却存在疑问，对于设备装船后再进入欧盟是否可在欧盟内自由流通，有待商榷。本文的观点是设备装船后在欧盟使用应符合此条规定，即出口欧盟的船舶制冷设备应满足规则的要求。因为虽然制冷的设备固定安装在船上，但船舶本身也可以自由买卖，因此实际是进入了欧盟的自由流通环节另外，如果从船东的使用角度看，设备将来的维护需要注入已经禁用的制冷剂时，将无法在欧盟市场中采购，这一点是明确的。
其次，对于表格内的条文，其主要针对不同的设备提出制冷剂的GWP值要求以及执行的时间节点。条文中的设备类型与目前船舶上使用制冷剂的设备类型--对应的理解则是重点与难点。
船舶上使用制冷剂的设备较多且会根据要求不同而采用不同类型的制冷剂。以公司建造的P&O客滚船为例，船上涉及制冷剂使用的系统和设备有空调制冷系统、伙食冷藏系统、公共冷藏系统、电池冷却系统、热泵系统、柜式空调、独立冰箱、空压机空气干燥设备等，该船在设计阶段使用的制冷剂型号以及参数如表2所示。
结合规则的条文(见表1)，对船上的系统/设备进行归属分类，理解如下:(1)第10条，规则理解为采用GWP>150氣利昴制冷剂的家用冰箱在2015年1月1日禁止出售。这一条基本没有岐义。(2)第11条，规则理解为采用GWP≥2500氣利昴制冷剂的商业用途冰箱在2020年1月1日禁止出售，采用GWP≥150氣利昴制冷剂的商业用途冰箱在2022年1月1日禁止出售。关于这一条，存在不同的理解，分岐点在于对refrigerators的解释，一种理解认为refrgerators除了冰箱之意，还可解释为冷藏库。按此理解，GWP≥150氟利昴制冷剂的船上伙食/公共冷藏系统面临在2022年1月1日之后被禁止使用的情况。而GWP<150的氟利昴制冷剂的可选范围非常小，如果伙食/公共冷藏系统需满足规则的话，则只能选用非氟类制冷剂，如氨气或CO2，而氨气有毒，CO,压力很高且设备尺寸较大。
本文的观点是此处的refrigerators仅为冰箱之意，与第10条相互对应，船上的伙食/公共冷藏系统应属于条文的第12条。对于船上使用的独立冰箱不管其归属为家用还是商业用途，在2022年之后，GWP≥150的氣利昴制冷剂将不能被使用，这一点是清晰的。据此，独立冰箱只能采用GWP值<150的制冷剂。目前使用于独立冰箱且GWP<150的制冷剂主要为R290、R452a、R600a、R32等但这些制冷剂均为可燃易爆的物质，各大船级社均不同意在船舶上使用。那么对于独立冰箱的制冷剂将无从选择，要么无法满足船级社的可燃易爆性考虑，要么无法满足规则的要求。挪威船级社DNV就此问题有过答复，表明他们会进一步完善规范的要求，对于目前的情况考虑允许制冷剂R32的使用。在没有正式的规范明确之前，船厂的普遍做法是，如果冰箱在国内采购，则考虑采用满足船级社要求的制冷剂，而冰箱在欧盟国家采购时，则采用满足规则要求的制冷剂(欧盟国家已无法采购到非满足规则要求制冷剂的冰箱)另外，在规则的描述里有一条关于豁免的说明也许可适用于上述情况。该说明提到如果没有可替代的方案或因技术安全的原因不能使用替代方案，又或者可替代的方案需要承担不相称费用的情况下可以申请豁免。
(3)第12条，规则理解为固定式制冷设备除了用于低于-50℃的制冷用途外，使用GWP≥2500制冷剂的设备在2020年以后禁止出售。关于这一条，主要疑问来源于规则对“固定式”的定义，在规则里固定式的定义是指在运行期间通常不会在运输途中的设备，包括可移动的室内空调设备。
该定义存在两个疑问:第一，船舶的制冷设备安装在船上后，船舶是移动的，那么船上的制冷设备是否视为在运输途中运行?第可移动式的室内空调设备是否为固定式制冷设备?关于第二点从字面理解可移动式的室内空调设备应属于固定式制冷设备，但这样的话，为何规则的第14条又单独列出可移动式室内空调设备的要求呢?而且两个要求并不相同。
船舶上一般不会配置可移动式室内空调设备，因此本文暂不作评论。而对于船舶的制冷系统是否为固定式的问题，本文的观点是，在没有明确的船舶规范要求出台之前，表2船上制冷系统/设备除了独立冰箱以外，都按照这一条文执行。
(4)第13条，规则理解为商用复叠式中央制冷系统，额定容量>40kW，含HFCs或基于HFCs运行，且含氟温室气体的GWP≥150在2022后禁用，除主制冷回路中含氟温室气体的GWP<1500。复式制冷设备是使用两种或两种以上的制冷剂，由两个或两个以上的单级压缩制冷循环组成的低温制冷机，一般用于获取-60~-120℃的低温。复叠式中央制冷系统已开始尝试在船舶上使用，因此该要求应引起注意。
(5)第14条，规则理解为可移动式室内空调设备(可被终端用户在不同房间移动的密封设备)，含HFCS，且GWP≥150在2020后禁用，船舶上一般无此类设备。
(6)第15条，规则理解为单分体式空调系统，含氟温室气体质量低于3kg，基于含氣温室气体运行，且GWP≥750在2025后禁用，船舶上一般无此类设备。
2 新版规则附则川的变化
2022年4月，欧盟公布了新版的氣气体f-gas规则提案，此次对原2014版附则川的清单进行了补充及修订，主要有以下几点变化:(1)商用冰箱。在对HFC类制冷剂的要求基础上新增了含氣温室气体GWP≥150在2024年1月1日禁用。本文前言中所提到的CFC类、HCFC类和HFC类气体均属于含氟温室气体。新版规则扩大了适用范围;(2)固定式制冷设备。与商用冰箱一样，也增加了一条对含氟温室气体的要求，与原规则对HFC类气体的要求一致，扩大适用范围;
(3)原规则中第14条中两个名词变更。"Movable room air-conditioning”改为“Plug-in room air-conditioning'"Her.metically sealed equipment”改为了 "self-contained equipment”。新旧规则相比，这一条内容变化不大，仅为名词表达更新;(4)新增条文如表3所示，其中第18条增加了12kW以上制冷量的分体式空调设备的要求，这一条与船舶关系不大，另外的两条对船舶的影响则关键看对self-containeg的理解。在船舶行业空调系统设计中，通常仅用self-contained unit代指自带乐缩机冷凝器有完整制冷循环的柜式空调，但如果仅从字面理解，船舶所用的冷水机组也是由压缩机、冷凝器、蒸发器等附件组成的完整制冷循环设备单元，是否也归属为self-contained?关于这个名词的定义，在新版的规则里并没有给出解释，本文对此不作判断，但对于船上的柜式空调应满足此条文不容质疑。
如果冷水机组被归类为self-contained，那对船舶行业的影响较大，即2025年后，GWP≥150的制冷剂无法在船舶上的空调系统中使用，这意味着目前常用的制冷剂已不适用，需考虑氨气或CO,作为替代使用，而氨气或CO,作为制冷剂目前在船舶上的应用技术还不够成熟。在陆用方面，目前R1234y被认为是可以替代R134a的新一代制冷剂，它由美国霍尼韦尔和杜邦两家公司合作开发,主要用于汽车空调的制冷剂,也有少量应用在陆上的大型空调冷水机。R1234vf属于HFC类氣利昂制冷剂，且有着较低的GWP值(GWP-4)，研发的公司对此制冷剂申请了多项专利，如果将来各地强制立法要求使用较低GWP值的制冷剂，该制冷剂可能成为最主要的空调制冷剂垄断产品。因此，其价格比传统制冷剂高是不言而喻的。那么，这种制冷剂是否可应用于船舶空调系统?首先，从环保的角度，其在欧盟气体规则允许使用范围内，但R1234yf也有可燃易爆的属性，其在空气的爆炸下限为6.2%。因此，在船舶上的应用仍未有明确的文件支撑，但据了解，挪威船级社(DNV)已有意将此类制冷剂列入允许使用的范围内，目前正在收集各方意见。而意大利船级社(RINA)，其规范早有规定限制使用在空气中的爆炸下限小于3.5%的制冷剂，从这一点看，R1234yf并没有在RINA的限制范围内。由此可见，R1234yf和氨气最有可能在2025年后成为新一代的船舶空调制冷剂，但对于R1234Vf制冷剂将面临较高的费用和卡脖子等问题。另外，R512A/R513A也是各国针对该规则的研究对象之一。
3 结束语
欧盟气体规则不管是旧版还是新版，从其条文内容来看都是基于陆用的考虑，缺乏船舶实际情况的描述，但其作为欧盟的法规却实实在在影响着船舶行业中制冷设备的选用，相信船舶行业规范制订方很快也会对这一规则的要求进行研究细化，使其适用于船船行业。不管怎样，随着大家对环境保护越来越重视，对于传统的氣利昂制冷剂的使用未来将必定受到越来越严格的限制，这将是对制冷行业的一次重大变革，新的替代物质的研发迫在眉睫。
参考文献：
[1]黄胜明,何臣刚,龙达喜.欧盟氟气体规则对船舶行业的影响[J].广船科技,2024,44(02):4-7.
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