H7-06 工质环保法规（GWP/ODP）与替代路线

课程代码 H7-06 · 板块 H 材料、连接与制造工艺 / 冷却液与制冷剂工程 时长 约 3.0 小时（5 讲） 前置 H7-03 制冷剂演进；体系外前置（需自备）：制冷系统能效基础 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 H7-06 大纲的完整展开版

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引言：一个 GWP 数不写清出处，就不能进任何一张对比表

工质选型早就不只是一道热工题了。压缩机排量、换热器面积、管路耐压这些还在，但真正决定一条路线走不走得下去的，常常是另一张表：这台车卖到哪个市场、那个市场在工质生命周期的哪一个节点上设了闸、闸上的门槛比对的又是哪一版评估报告的数。这门课就站在「工质工程」与「合规管理」的交接点上，只做两件事——把 ODP 与 GWP 这两把标尺的口径钉死，把 TEWI 这本账算清，并据此给出路线取舍的判据。它不重讲四种工质的物性与换工质带来的系统连锁改动（那是 H7-03 制冷剂演进：R134a→R1234yf→R744→R290 的活），也不替某个市场出合规边界判定与对外披露口径（那是 M4-02 制冷剂环保法规与碳足迹合规 的活）。

于是全课要敲的第一根钉子，是一句听上去不太像结论的结论：GWP 不是工质的物性常数，是一个口径三元组下的核算参数——参照物（CO₂ ＝ 1）× 时间视界（H 取 20 / 100 / 500 年）× 数值来源（哪一版 IPCC 评估报告，或哪部法规的附表）。密度、比热这类物性查一次就能一直用，GWP 不行：同一个工质，换一根轴就换一个数，而三根轴里没有哪一根是自然常数。任何一处引用 GWP 却没有同时写明这三件事，这个数就不能跨表比较、不能进 TEWI、更不能拿去判合规。

「引用 GWP 必须写明是哪一版评估报告」——这句话本课要立刻拦住它最常见的那个读法。第 2 讲会花整整一讲讲 AR4→AR5→AR6 之间的数在怎么变，读者顺着听下来，几乎必然得出「那我以后就用最新那一版」。恰好反了。在科学语境里「版本越新越准」几乎总是对的，这个直觉极强，但它在合规这条通道上不成立：法规一旦颁布，它引用的那一版就被冻结在那一刻，直到法规自己换版才跟着变。读者会做出的那个具体错误动作是——拿最新 IPCC 附表的 GWP100 去比对欧盟 MAC 指令 2006/40/EC 给新车型空调设的那条门槛，或者去算 F-Gas 的配额与禁用清单归属，据此出一份「合规／不合规」的判定。代价是双向的：可能把一个本来合规的工质判成不合规，吓停一条已经定型的路线；也可能反过来把不合规的判成合规，等到型式认证前才炸，而那时压缩机、换热器、耐压等级、检漏与售后设备全都已经跟着定了。正解只有一句：GWP 有两条互不相通的取值通道——合规通道只取所引法规现行有效版本附表里的值，「更新」不是理由；学术与内部评估通道取最新评估报告是对的，但算出来的数不得回流去做合规判定。本课把它写成一条硬规矩：一张表里只许存在一种通道的值，表头必须写明是哪一种。

第二根钉子是账：一个工质的气候影响必须用 TEWI 判，不能用 GWP 判。GWP 只是直接排放那一项的「单价」，总账还要乘上泄漏量与充注量、再加上报废时未回收的那一段，然后加上一笔与它完全独立的间接项——寿命 × 年耗电量 × 电网碳强度。哪一边更大不是常识能定的，它取决于六个量的组合，没有哪一方无条件占优；本课会从 TEWI 式里推出一个可以手算的翻转阈值 β*，电网碳强度落在它哪一侧，结论就换一个方向。两根钉子的连接处得先说破：第一根是第二根的前提——一张 TEWI 对比表只要混用了两版评估报告的 GWP，算出来的排序连符号都可能是反的，而表面上每一格的数都是「真的」、每一步计算都对，不产生任何异常现象。

还有一句在行业里流传得更广、也更容易被读反的话：「间接排放常比直接泄漏更重」。它听起来像一条普遍规律，其实是条件命题——间接项与直接项谁大谁小，取决于 GWP、年泄漏量、充注量、报废回收率、年耗电量与电网碳强度这几个量的组合。读反之后的错误动作同样具体：在一个低碳电网市场里，用「反正间接占大头」为一个高 GWP、高泄漏的方案背书，顺手跳过合规扫描。而电网碳强度越小，间接项就越小、直接项占比就越大，GWP 恰恰更要紧，不是更不要紧，方向完全相反。本课不会用一句「谁占几成、是几倍」来回答这类问题——直接项与间接项的输入里有一整排是本课明确不给数的平台与地域相关量，拿不给数的量去说倍数，等于用自己不肯给的数支撑结论。能给的是判据：把 β* 算出来，看电网碳强度落在阈值的哪一侧。

学完这门课，你应该能做三件事，而且每一件都能说出依据：

• 判一个 GWP 数能不能用——锁住五条轴（参照物、时间视界、来源版本、是否含气候-碳反馈、该物质在该版本里到底有没有条目），并分清它走的是合规通道还是学术通道；
• 判一个方案的气候影响有多大——把 TEWI 拆成运行泄漏、报废未回收残余、运行能耗三段算清楚，讲得出它的适用边界，并用 β* 说明结论在什么条件下成立；
• 判一条路线可不可选——合规筛选是否决项、排在 TEWI 比较之前，而安全分级那道闸与 GWP 判据完全独立、彼此并联，做完 GWP 扫描就收工的人会在这里翻车。

一句话概括这门课的态度：先问这个数是哪来的，再问这笔账算全了没有，最后才问选哪条路线。三步的顺序不能换。

第 1 讲　两把尺：ODP 与 GWP 各自量的是什么

这一讲要交付的不是一堆工质的环保数据，而是两把尺的定义、一条不许跨越的分界线、和一套全课通用的符号。走法是：先把本课的射程划出来，说清哪些事本课不讲、逐项交给谁（1.1）；再分别把 ODP（1.2）与 GWP（1.3）两把尺各自量什么、由什么机理决定讲清楚；然后把两把尺摆在一起收口——它们不可互换、不可相加、不可从一个推另一个（1.4）；接着把 GWP 定义里那个最容易被当成自然常数的东西单独拎出来，也就是时间视界 H（1.5）；最后用一张符号表把全课的量与单位钉死（1.6）。⚠ 1.5 与 1.6 看起来像是可以跳过的两节，实际上第 2 讲整讲的口径纪律与第 4 讲那本账的全部量级安全，都压在这两节上。

1.1 本课只做两件事：把口径钉死、把账算清——其余八件逐项交出去

是什么。本课的射程只有两件事：把 GWP 与 ODP 的口径钉死，把 TEWI 这本账算清，并据此给出工质路线取舍的判据。除此之外与工质环保沾边的每一件事，本课都不重讲，而是逐项交出去：

这件事	去哪门课	本课在这件事上只消费它的什么输出
四种候选工质的物性，以及换工质带来的系统连锁改动	H7-03 制冷剂演进：R134a→R1234yf→R744→R290 制冷剂演进：R134a→R1234yf→R744→R290	候选工质的名单与它们的安全分级归属
CO₂ 跨临界系统的设计与工程要点	H7-04 CO₂ 跨临界系统工程要点 CO₂ 跨临界系统工程要点、N3-01 CO₂ 跨临界热泵与低温高效采暖 CO₂ 跨临界热泵与低温高效采暖	只消费一条方向：R744 在高环温制冷侧效率偏低、在低温制热侧反超
R290 的可燃安全设计与充注量约束	H7-05 R290（丙烷）可燃工质安全设计 R290（丙烷）可燃工质安全设计、N3-02 天然工质（R290/R744）系统与安全 天然工质（R290/R744）系统与安全	只消费一条事实：安全分级这道闸能独立否掉一条低 GWP 路线
报废回收率 α 的决定因素与回收再生工艺	H7-08 工质与工作液的退出端：回收、再生与合规处置 工质与工作液的退出端：回收、再生与合规处置	本课把 α 当不确定量做区间敏感性，不消费它的任何取值
年耗电量 E_年 怎么从整车能耗模型算出来	C1-05 空调系统能效（COP）优化路径 空调系统能效（COP）优化路径、B4-01 整车能量流与热量流协同分析 整车能量流与热量流协同分析	只把 E_年 当作一个必须由别处给出的输入
充注量 m 的标定	C1-03 充注量优化与系统油循环管理 充注量优化与系统油循环管理	只把 m 当作一个必须由别处给出的输入
某个市场的合规边界判定、产品碳足迹与组织级排放核算、对外披露	M4-02 制冷剂环保法规与碳足迹合规 制冷剂环保法规与碳足迹合规	⚠ 方向相反：本课交出口径纪律与 TEWI 算法给它，不从它消费
热管理相关标准的体系地图	M4-01 热管理相关标准（GB/ISO/SAE）体系 热管理相关标准（GB/ISO/SAE）体系	只消费「某一类要求归哪一族标准管」这一层定位

为什么必须把这张表写进正文，而不是丢一句「详见其它课程」。本课、H7-03 制冷剂演进：R134a→R1234yf→R744→R290 与 M4-02 制冷剂环保法规与碳足迹合规 这三门课都要提到蒙特利尔议定书、基加利修正案、欧盟 MAC 指令与 TEWI，不划边界就必然大面积重叠；而重叠之后读者最常见的反应不是「学了两遍」，是拿甲课的半句话去补乙课的判据。三门课的分工用一句话可以记住：H7-03 制冷剂演进：R134a→R1234yf→R744→R290 讲换过去要付什么（物性与系统连锁改动），本课讲凭什么判该不该换（标尺与账），M4-02 制冷剂环保法规与碳足迹合规 讲在这个市场上怎么落地、怎么对客户交代（合规判定与对外披露）。

工程量级。本节不涉及数值。但它定义了本课后面反复出现的一句话是什么意思：凡是写「只给类型与去向」的地方，指的就是这张表里的某一行——本课给出这件事存在、它属于哪一类、以及去哪门课查，⛔ 不给它的限值、阈值与算法。

易错点。把边界声明写成「以上内容见其它课程」这种一句话打发，等于没写——读者拿着它既不知道哪件事被排除了，也不知道去哪儿找。可用的写法只有一种：逐项写清「哪件事、去哪门课、本课在这件事上只消费什么输出」，就像上面这张表。⚠ 这张分工表是本课自己归纳的，⛔ 不要把它当成某部标准或某份上位文件里已有的划分；⚠ 表里 M4-02 制冷剂环保法规与碳足迹合规 那一行目前只写去向，⛔ 不代表那门课已经把这些内容讲透。

1.2 ODP：以 CFC-11 = 1 为参照、终点在平流层臭氧的一把尺

是什么。ODP（臭氧消耗潜势）=单位质量该物质排放所引起的稳态全球臭氧总量损耗，除以同质量 CFC-11 所引起的同一损耗，无量纲。参照物是定义死的：以 CFC-11 为参照物，其 ODP 恒为 1。

为什么会有臭氧损耗——机理链是三段，缺任何一段这个物质都伤不到臭氧层。

• 第一段·活得下来：含 Cl 或 Br 的物质在对流层里化学稳定，既不被快速氧化，也不被降水清除。
• 第二段·上得去：它随大气环流上升，越过对流层顶进入平流层。
• 第三段·放得出自由基，并且循环：在平流层被短波紫外光解，释放 Cl· / Br· 自由基，自由基进入一个催化循环破坏 O₃。

关键在「催化」这两个字：自由基在循环中不被消耗——它破坏掉一个臭氧分子之后会被再生出来，接着破坏下一个。所以少量物质即可造成远大于其自身摩尔数的臭氧损耗。⛔ 本课不给「一个 Cl 原子平均破坏多少个 O₃ 分子」这类数字，本课未核该结论的原文。

把这三段链摆出来，还顺带解释了一件本课后面要反复用到的事：HFC 与 HFO 的分子里不含 Cl、Br，第三段根本发不起来，所以它们的 ODP 为 0。

工程量级。本节只给两条数字口径，其余一概不给：

• CFC-11 = 1——这是定义，不是测量值。
• 其余受控物质的 ODP 值，以蒙特利尔议定书现行有效附件的受控物质表为准。⛔ 本课不给任何一个具体的 ODP 数值，本课未核该附件原文。

易错点。ODP = 0 是一个很低的门槛，HFC 全族都满足它。所以「本工质 ODP 为零」这句话在今天的工质决策里几乎不提供任何信息量：它只说明该物质不落在蒙特利尔议定书最初的射程内，⛔ 它不说明这个物质没有气候代价。这句话在供应商材料与内部汇报里流传极广，也正因为它读起来像一句结论，最容易被原样复制进正式文件——1.4 会把它为什么不成立讲死。

1.3 GWP：以 CO₂ = 1 为参照，等于两条累积辐射强迫曲线在选定 H 处的比值

是什么。GWP（全球变暖潜势）=脉冲排放 1 kg 该物质，在 0 到 H 年内造成的累积辐射强迫，除以同质量 CO₂ 的同一积分，无量纲。写成式子：

GWP(H) = AGWP_x(H) / AGWP_CO₂(H)

其中　AGWP_x(H) = ∫₀ᴴ RE_x · f_x(t) dt

RE 是该物质的辐射效率（单位浓度增量造成多少辐射强迫），f(t) 是脉冲排放后的剩余分数（由大气寿命 τ 与各汇过程决定），H 是时间视界，也就是这个积分的上限。参照物同样是定义死的：以 CO₂ 为参照物，其 GWP 恒为 1。

为什么要把定义摊开讲——因为本课全部口径纪律的地基都在这个式子里。把式子拆开看，一个 GWP 数里同时藏着四样东西：

1. 分子里的 RE——一个会被辐射传输模型、平流层温度调整、云与气溶胶处理反复重估的物理量；
2. 分子里的 τ（藏在 f(t) 里）——一个会被大气中氧化性组分的浓度场与各汇过程重估的物理量；
3. 分母里的 AGWP_CO₂——CO₂ 的脉冲响应曲线本身也在被重估；
4. H——一个人为选定的积分上限。

前三样在每一版评估报告里都可能动，第四样根本不是测出来的。⇒ GWP 不是工质的物性常数，它是一个带口径的核算参数。这句话是第 2 讲整讲的出发点，也是第 4 讲那本账能不能算得对的前提。

工程量级。本节给三条，全部是定义层或可枚举的选项，⛔ 不是任何物质的测量值：

• CO₂ = 1——定义。
• H 的三个常用取值：20 / 100 / 500 a。GWP100 之所以成为默认，是因为国际气候核算体系长期采用它，⛔ 不是因为它在物理上更正确（1.5 展开）。
• R744（CO₂）的 GWP100 = 1——★ 这是本课少数几个可以斩钉截铁给死的工质数值：它对任何一版评估报告、任何一个 H 都成立。⚠ 但它成立的理由是R744 就是这把尺子本身，⛔ 这一条不构成「R744 最环保」的证据——它连一句关于 R744 系统能耗的话都没有说，而那部分账要到第 4 讲才算得清。

其余工质的 GWP 值一律放到第 2 讲的口径矩阵里给，且每一处都带版本标注。

易错点。把 GWP 当成「查得到的物性常数」，像查密度、查比热那样查一个数就用。密度查错了是精度问题，GWP 的口径拿错了是方法问题——第 2 讲会看到，同一个物质、同一个 H，只换一个数值来源，就能在两个相差一到两个数量级的值之间移动，而这两个值都是对的，只是不属于同一把尺。

1.4 两把尺不可互换、不可相加：ODP = 0 完全不蕴含气候友好

是什么。ODP 与 GWP 是两把各自独立的尺，一个物质在两把尺上的位置互不决定：

• 可以 ODP = 0 而 GWP 很高——R134a 就是：它的 ODP 为 0，而 GWP100 为 1430（AR4 口径）。⚠ 这个值取自本课程体系的课题大纲，本课未核 IPCC 原表；判合规时须回查所引法规现行有效版本的附表值。
• 也可以两把尺上都极低——R744、R290 属于这一类。

为什么两把尺读不出对方。因为它们的因完全不搭界：

	ODP	GWP
参照物	CFC-11 = 1	CO₂ = 1
由什么决定	分子里有没有 Cl / Br、能不能在对流层活下来并上到平流层	分子对长波红外的吸收强度（RE），以及它在大气里待多久（τ）
作用高度	平流层	对流层顶及以下的辐射收支
终点	平流层臭氧总量损耗	累积辐射强迫 → 地表升温

两套因、两个作用高度、两个终点，没有一条通道能从其中一个推出另一个。所以下面这三种写法都是错的，⛔ 一条都不许出现在工程文件里：把 ODP 与 GWP 相加或加权成一个「环保总分」；从 ODP = 0 推「所以气候友好」；从 GWP 低推「所以对臭氧层无害」。

工程量级。本节不引入新的数值，只交付一条结构判断：HFC 全族的 ODP 都是 0，而它们的 GWP 从百量级到千量级不等。正是这个组合，让 R134a「合了蒙特利尔议定书的规、栽在基加利修正案手上」——它在第一把尺上无懈可击，在第二把尺上是被点名的那一类。

易错点。这里的高发错误不是算错，是被历史叙事诱导。「R12 因为 ODP 被淘汰，R134a 接班」这句话听多了，很容易把两代更替读成同一把尺在收紧，于是默认 R134a 后来的麻烦也出在臭氧层上。实际发生的事是：换了一把尺，重新量了一遍。第二个高发错误就是上一节末尾那句「本工质 ODP = 0，环保」——它把一个只说明「不在第一把尺射程内」的事实，写成了一个跨尺的结论。⚠ 图 1 在两条链之间画了一个禁止符号，就是为了不让读者顺着任何一条引线把两条链连起来。

1.5 「GWP100」里的 100 是一个选择，不是自然常数——换 H 等于换一把尺

是什么。H 是 1.3 那个积分的上限，它是选定的，不是测出来的。常用取值有三个：20 / 100 / 500 a。GWP100 成为事实上的默认，是因为国际气候核算体系长期采用它，⛔ 不是因为百年这个跨度在物理上更正确。

为什么 H 一变、不同物质的 GWP 会朝不同幅度移动——这一步可以自己推出来。

• 看分子：对 τ 远小于 H 的物质，它的剩余分数 f(t) 早在 H 到来之前就衰减到接近零，于是 AGWP_x(H) 提前饱和——H 再往后延，分子基本不再增长。
• 看分母：CO₂ 的脉冲响应里含有一个近乎不衰减的成分，所以 AGWP_CO₂(H) 随 H 近似持续增长。
• 分子饱和、分母还在长 ⇒ 比值随 H 单调下降，而且 τ 越短，掉得越陡。

⇒ 这就是为什么短寿命工质的 GWP20 与 GWP100 之间会拉开很大差距，而长寿命工质在两个 H 上的取值接近。图 2 画的就是这两条曲线与它们的比值。

工程量级。本节只给量级与方向，⛔ 不给单点值：

• R134a 的大气寿命在十余年量级；
• R1234yf 的大气寿命落在天量级——它的分子里有 C=C 双键，极易被大气中的氧化性组分攻击，上面那条机理链的第一段「活得下来」就走不完。这也是 HFO 这一族 GWP 低的机理来源：τ 极短 ⇒ AGWP 早早饱和 ⇒ 分子上不去。
• 两者的确切值须回查所引评估报告的附表，⛔ 本课不给。

易错点。这一条两个方向都会犯：

• 方向一·口头补充不构成核算。汇报表上全部用 GWP100，讲到短寿命工质时口头补一句「它其实衰减很快、没那么糟」，而表上一个数都没变。听的人以为这个补充已经被计入了，实际上核算里没有它的任何痕迹。
• 方向二·把 GWP20 当成「更严格、更负责任」的选择，自行拿它替换 GWP100。H 不是一个严格度旋钮，换 H 等于换了一把尺——换了就得整张表一起换，⛔ 不得只给某一个物质换 H；而合规判定用哪个 H 是由法规规定的，⛔ 不由汇报人选。

⇒ 要谈时间尺度差异，唯一可用的写法是并列给出两个 H 下的值、各自标明它的数值来源，且合规判定那一栏仍用法规规定的那个 H。

1.6 全课符号表：三对高危撞名，任何一对读错都是量级错误

是什么。下面这张表是本课全部符号的唯一定义处，此后正文、公式与图上一律按它书写。⚠ 它是本课的书写约定，⛔ 不是某部标准规定的符号体系。

符号	名称	单位	本课约定（⛔ 处为硬性禁令）
ODP	臭氧消耗潜势	无量纲	以 CFC-11 = 1 为参照物
GWP	全球变暖潜势	无量纲	以 CO₂ = 1 为参照物；⛔ 每次出现必须同时写明参照物、时间视界 H、数值来源版本这三件事
H	时间视界	a	20 / 100 / 500；⛔ 不得只给某一个物质换 H
RE	辐射效率	—	GWP 分子里的两个物理量之一
τ	大气寿命	a	GWP 分子里的两个物理量之一；本课只给量级
AGWP	绝对全球变暖潜势	—	GWP 的分子与分母本身
L	年泄漏量	kg/a	⛔ 全课禁止用 L 表示「率」，⛔ 禁止用「泄漏率」一词指代 L
r	年泄漏率	1/a	L = m · r；手上拿到的是 r 时，先算出 L 再代入
N	系统寿命	a	TEWI 三项共用同一个 N，⛔ 只能乘一次
m	充注量	kg	由别处给出，见 1.1
α	报废回收率	无量纲，0~1	⚠ 与传热类课程里的换热系数、吸收率同名不同量，⛔ 不可互算、不可比大小
E_年	年耗电量	kWh/a	⛔ 全课禁止裸写 E
β	电网碳强度	kgCO₂e/kWh	⛔ 必须注明地域与年份；⚠ 与流体、传热类课程里的热膨胀系数同名不同量，⛔ 不可互算、不可比大小
β*	翻转阈值	kgCO₂e/kWh	第 4 讲从 TEWI 式推出；⚠ 是本课自建的判据

为什么这张表不是形式主义——三对撞名，每一对读错都是量级错误。

• 第一对：L 与 r。中文里「泄漏率」这个词在实务中两义都在流通：有人指的是每年漏掉多少千克（kg/a），有人指的是每年漏掉充注量的百分之几（1/a）。拿到一个标着「泄漏率」的数直接收下代进账里，就会把充注量 m 少乘一次或者多乘一次。
• 第二对：E 与 E_年。裸写的 E 极易被读成「寿命期总耗电」。一旦这么读，间接项里的 N 就会被乘两遍。
• 第三对：α 与 β。它们在传热与流体类课程里分别是换热系数 / 吸收率与热膨胀系数。本课借用同名符号表示完全不同的量，两边不可互算、不可比大小——看到 α、β 先确认自己在哪门课的语境里。

工程量级。本节不给任何数值，单位就是这一节的全部内容。每一行的「单位」列都要读一遍，特别是带「/a」的那两行（L 与 E_年）——它们是年量，不是寿命期总量。

易错点。符号表最容易被当成可以跳过的形式主义，而反例就摆在本课自己的公式里：第 4 讲的 TEWI 三项共用同一个 N，只要 L 或 E_年 被理解成「寿命期总量」，N 就会被乘两遍。这个错的方向很坏——它专门抬高间接项，于是给「间接排放常比直接泄漏更重」这个本来就流行的说法提供了一个假证据，让人更难怀疑。⇒ 从这一讲往下走之前，先记住两个自查动作：看 L 与 E_年 的单位里有没有「每年」；数一数 N 在整式里出现了几次。