七作用力模型

如何使用该模型

我们有必要对这些作用力进行量化,以获得平衡,并检测其在时间上的发展。通常情况下,特定数值的计算非常复杂,并且许多因素难以预测甚至可能不会产生相同的指标。因此,定性的方法更为有效,例如在与公司专家的研讨会中使用此模型,并以简单的方式(如分配从 1 到 3 等数字)对这些作用力进行量化。这种方法可以提供更多基于趋势的信息输入,而且最重要的是能够促进结构化讨论。

在炎热的气候条件下,制冷和空调对人类维持并发展社会而言至关重要。保障食品安全是推动制冷行业历史发展的强势基本价值观。空调领域的发展提升了生产效率和舒适性。因此,多种技术已在上个世纪得到发展以满足上述需求。当时,风险与利益之间的对比还是可以接受的,但是,易燃或有毒制冷剂泄漏造成的事故促使人类开始开发“安全的”制冷剂。在上世纪上半叶,CFC 以及 HCFC 的相继引入的确解决了一些安全问题,但直到 1970 年代中期,人们才开始虑及这些物质的环境风险。现在,持续使用 CFC 造成的严重后果日益明显,这一现象导致了一项关于在全球范围内逐步淘汰 CFC 的协议的出炉。人们通过开发 HFC 找到了解决消耗臭氧层物质问题的方法,而 HFC 并不会危及安全。但是,正如我们今天所知,除非开发和应用新的技术,否则 HFC 将成为全球变暖的主要根源。

当前的问题是什么将推动这些新技术的发展,而且很重要的一点是,将以何种速度发展。一种理想的情况是建立一种全球制度,为各国立法制定框架,从而为行业提供明确而公平的竞争环境,以及推动产品投资和开发的动力。《蒙特利尔议定书》就是一个很好的例子,它表明了一个全球性的制度将如何有效地推动技术的变革。《京都议定书》之所以收效甚微,是因为缺乏全球承诺,而且其范围复杂得多,只间接地涉及 HFC。最终,在 2016 年,有关逐步削减 HFC 的内容被纳入《蒙特利尔议定书》。

当下,业界必须为每种应用中采用的众多制冷剂解决方案开发产品。对于每一种情况,应由制造商决定是否需要开发产品,如果需要,应该开发什么类型的产品。为使用低 GWP 制冷剂的新应用提供经批准的部件势在必行。作为零部件制造商,丹佛斯近几十年来一直面临着开发和引进新制冷剂组件的挑战。局面总是非常复杂,因为它意味着必须以受控方式解决各种技术挑战和安全问题,以及在复杂和不确定的监管领域确定优先事项和时间规划。

监管力平衡 - 推动发展的因素

新框架带来的机遇可以催生创新,从而创造价值。如果能源价格非常低,则不会提出节能解决方案,如果立法不强制开发新的制冷剂和系统,那么即使优化了成本和物流,情况也将毫无变化。从基础技术来看,多年来制冷和空调行业一直维持着一种不温不火的创新速度。许多理念已经推行了几十年,因此生产和物流已经相当成熟且高度优化。大多数创新都来自电子产品 - 仍然是因成本和物流问题所致。然而,在过去十年中,由于对能源效率和制冷剂的需求,非成本驱动型创新的火花已经贯穿整个行业。使用新制冷剂对控制装置和部件进行重大改变既耗时又昂贵。从商业的角度来看,这一市场空间可能非常小,并受到不同地方立法的监管,这使可行的商业计划难以制定。在所有条件都以一一就绪之前,自然不太可能出现大幅发展。通常,包含低 GWP 产品的项目被归为战略项目或高风险项目。无论归为哪一类,这些开创性的项目对我们的行业来说都是必要的,并且吸引着公司的创业力量。与众多大学和客户共同探索新想法,然后结合具有挑战性的新材料对已经过验证的概念加以再利用,这已成为丹佛斯在过去十年中开发其 CO2 阀门的真实写照。

7 种不同的作用力对产品开发相关的决策非常重要。在成熟的市场中,这些作用力和增量发展结果之间将取得平衡。

如果这一平衡被诸如环境问题等外部市场作用力打断,那么关于创新的新立法将出台,并且游戏规则也会在突然之间发生变化。这跟当前因环境原因而必须采用低 GWP 制冷剂的现状一模一样。标准和法规将推动创新的发展。

监管力平衡 - 推动发展的因素
标准和法规 (S&L)

标准和法规是推动市场朝着某一方向发展的主导机制。事实证明,禁令、税收以及在一定程度上自愿达成的协议非常有效。这为行业投入资源进行开发注入了必要的信心。

纵观全球的立法情况,很明显,当前的局面非常分散。欧盟的法规和高征税标准超出了《蒙特利尔议定书》的范围,而美国和亚洲则严格遵守《蒙特利尔议定书》的义务。一些国家/地区通过直接财政支持或降低效率要求,鼓励企业使用绿色技术。大多数地区和国家将通过与行业参与者共同投资研究项目,以力争使行业满足法规要求。对以减轻环境影响为重点的研究项目(无论是节能还是低 GWP 制冷剂)已经促成了良好的行业附带效益。大学提供了一个非常好的预先竞争环境,新技术在可能被行业采用之前都会在这种环境中经过评估。然而,尽管对一些国家或地区来说,标准和法规的差异化可能为其带来暂时的优势,但从长远来看,不断扩大的标准和法规拼凑肯定不利于全球发展。如果各国的法规差异不断扩大且出现分歧,那么市场将变得更加复杂,且不会带来任何增值。随着《蒙特利尔议定书》对逐步削减 HFC 的内容进行修订,在全球范围内实现法规统一的可能性将越来越大。即使不同的地区将采用不同的方式解决逐步削减 HFC 的挑战,但其技术发展的方向是相同的。

标准和法规 (S&L)
欧盟的立法推动树立了一个好榜样:

2002 年欧盟出台了 MAC 指令,2004 年又出台了含氟气体指令。虽然 MAC 指令禁止使用 GWP 水平超过 150 的制冷剂,但它推动企业开发新的解决方案,以取代汽车空调应用中的 R134a。2003 年,丹麦新添了一项非常高的 HFC 税,2007 年,除了含氟气体指令外,还增加了最高 10 千克 HFC 充注量的规定。这些规定迫使食品零售行业寻找 HFC 制冷剂的替代品,并开始开发基于 CO2 的制冷系统。有些新的系统制造商甚至也及跻身成功企业之列。看看关于以下应用中技术的发展历程,您一定会觉得很有意思。

在 2001-2005 年之间,第一代 CO2 系统商超建立,其主要作为仍然在上层使用 HFC 或碳氢化合物系统的重叠系统而建造。2005 年至 2009 年,在北欧 /1//2/ 安装了大约 300 个跨临界系统。特别是丹麦市场,它们倾向于在新建的商店中引入这些系统,因为实在别无选择。来自丹麦连锁超市 Fakta 的具有翔实记录的案例表明,CO2 解决方案已经从第一代系统发展到第二代系统。虽然第一代系统难以与传统 HFC 解决方案进行竞争,但第二代系统的性能有了显著的提高,甚至在能效方面也优于 HFC 解决方案。对于新技术来说,这一点并不奇怪也是可以预料的,但其同时也表明,在与成熟的解决方案竞争时,除非得到立法的帮助,否则新技术将面临困难。

欧盟的立法推动树立了一个好榜样
复杂性和投资

所有公司都面临优化资源使用的挑战,很明显,公司总是会选择最安全且回报最快的项目进行投资。市场中存在着数以千计的制冷和空调系统制造商。在竞争如此激烈的环境下,如果市场的标准和法规非常分散且前景尚不明确,企业要想利用新型制冷剂开发新产品会面临很大的风险。甚至许多大公司也犹豫不决,直到他们知道法规将要求其竞争对手采取类似的行动。

分散的法规和标准局面为行业参与者呈现出不同的基本情景。首先,根据主要的市场法规,一些公司将在技术转移中发现大好的机遇,而另一些市场份额较低的公司将难以倡导发展。

生命周期成本

产品的累计平均寿命周期成本 (LCC) 是评估技术和确定最低性能标准 (MEPS) 的常用指标。因为制冷剂的天然 COP 和其他物理性质如粘度,传热性能等,制冷剂的选择严重影响了这一指标。无论选择何种制冷剂,必须具备一个可行的 LCC 解决方案。最终,只有少数企业才能支付得起绿色解决方案带来的额外费用。企业面临的挑战性问题始终是 LCC 将如何随着技术的发展而发展。通过使用 CO2 作为制冷剂,我们可以清楚地看到 LCC 的发展比预期的要好。

技术能力

开发具有更佳能效的新制冷剂产品的技术能力是一个不可或缺的基本因素。同时材料科学、测试程序和工程实践方面的能力也十分必要。在渐进式的发展中,这通常不是问题,但在跨临界 CO2 的案例中,所开发的解决方案并不是基于常识。压缩机和控制系统的开发已经历经了十年大幅能力发展。有关设计和应用反馈之间的迭代需要一些时间。对于新技术而言,在其发展初期面临问题是十分危险的,特别是当这些技术与已经成熟和优化的现有解决方案进行直接竞争时。不管怎样,自 80 年前引入安全制冷剂以来,本行业的通用技术已经发展到一个几乎所有类型的制冷剂都可以以安全和优化 LCC 的方式解决的阶段,对于这一点应该无需再提。

风险意识

虽然由于高压和材料兼容性问题,CO2 组件和控制装置从技术角度来看仍具有挑战性,但碳氢化合物的情况更为复杂。从热力学角度看,碳氢化合物自然非常接近于 HFC 或 HCFC。例如,R290 经常被称为 R22 的直接替代品,从广义上来看,这具有危险的误导性。从技术层面来讲,R290 的属性接近于 R22,但从安全角度看,必须对其采取特殊的预防措施。特别是对于那些几十年来可能一直为非易燃系统提供维修服务的维修技术人员来说,这意味着突然之间在面对那些看起来和使用起来很平时没什么两样的系统时,他们必须改变自己的操作习惯。作为部件供应商,必须确保市场在批准销售之前已经为处理碳氢化合物做好准备,以及系统制造商能够证明他们遵守了现有的安全标准。

下图显示了丹佛斯碳氢化合物组件内部标准的批准流程。保险专家进行了彻底的风险评估和审批。风险评估包含各种方案(示例),这些方案将最终促成产品类型的批准和对产品的需求。对区域标准进行评估,并在此基础上确定地域投放限制。

风险讨论的一个主要因素是感知风险与实际风险对比。下图显示了该原理。那些可为社会创造价值的正确决策必须在感知风险和实际风险之间取得适当的平衡。制冷剂的新应用始终会受到人们的质疑,但随着时间的推移,实际风险和感知风险将会趋同。人们对成熟技术的感知风险甚至可能比实际风险要低,在现代社会中,我们可以找到几个例子,如汽车驾驶。如图所示,在刚开始的时候,这些新制冷剂和解决方案的安全风险和财务风险均高于目前广泛使用的制冷剂和解决方案,并且其感知风险甚至高于其实际风险。随着时间的推移,新系统可能会在更广阔的市场上为人们带来信心,并且其良好的安全记录将使系统用户和公众认为其风险较小,与此同时,随着维修部门学会为新系统提供维修服务,其实际风险也会下降。

风险意识
市场就绪度

市场就绪度指的是市场适应新技术的能力。这一因素对立法产生了不利影响,因为任何国家都不会因为缺乏为新技术提供服务的能力而关闭自己的市场。在使市场为引进新技术做好准备时,教育起着重要的作用。当训练有素的维修人员数量太少时,发生事故的风险将可能增加,同时预计的 LCC 也有可能达不到预期水平。举一个与制冷剂没有直接联系的例子,根据对丹麦市场热泵应用的现场监测结果显示,有相当惊人数量的热泵产生的 COP 过低。原因在于在安装和设置热泵时,安装人员不了解温度与 COP 之间的关系。同样的情况也适用于 CO2 系统,因为其能源效率在很大程度上取决于系统设置。对一项新技术来说,达不到预期的效果将是十分危险的 - 因为通常市场不会给其第二次机会。时至今日,教育和培训被认为是在市场上引入低 GWP 制冷剂最重要因素之一。

标准制定

标准制定正朝着更广泛接受易燃制冷剂的方向发展。下图显示主要标准的制定情况和可燃性制冷剂的纳入情况。

标准制定