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1、二氧化碳制冷剂 CO 2制冷剂通常被称为R744制冷剂，它的 GWP 值最低， 仅为 1。 R134a的 GWP 值为 1430， 比 CO2制冷剂的破坏能力强1430 倍。尽管有些CO2会从空调系统中泄露出去，但泄露的CO2 对环境产生的影响却很小。 R152a 的 GWP 值为 124，介于二者之间。使用CO2制冷剂的空调 系统比目前市场上流行的使用R134a制冷剂的空调系统最多可节能25% 。 由于 CO2的临界点溫度相当的低 (31.1 相当于 88)，我们的环境溫度便已接近此溫度， 若使用 CO2为冷媒进行压缩，则其冷凝散热溫度勢必将超过临界点溫度，而处于超临界区之中。 不幸的是，
2、CO2的临界点压力相当高 (73.8 bar相当于 107O psi) ，而且，其冷凝散热是 位在超临界区之中进行， 因此，其工作压力将更高于临界压力。就国际间所开发的CO2压缩机 测试数据显示，其压缩机的吸入囗压力便已达354O bar( 約 50060O psi) ，而其出囗压力 更高达 80llO bar(约 12001600 psi) ，平均压力约为 R-l2 压力的 10 倍左右。 一、 CO 2冷媒的优点如下： 1、对人体健康与居住环境无短、中、长之害外，故不需回收或再外理。 2、无毒且不会分解出刺激性物质。 3、不可燃 (Non-Flammable) 与不会爆炸 (Non-Exp
3、losive)。 4、极佳的热力性质。 5、气体密度高，可降低使用的管路与压缩机尺寸，而使系统重量减轻、结构紧凑、体积小， 同時压缩机的压缩比降低，压缩过程可以更接近等熵压缩而使效率提升。 6、取得容易 (可从工业废气中取得 ) ，成本低。 7、不破坏臭氧层（臭氧层破坏潜能值ODP=0 ）。 8、溫室效应指数 ( 全球变暖潜能值GWP) 为 1。 应用在汽车空调实列： 用于冷却的 CO2空调系统的基本结构与传统的采用HFC134a 制冷剂 的汽车空调系统有很大区别。首先，在新系统中采用了一个气体冷却器来冷却从压缩机里排 出的 CO2 制冷剂，该气体冷却器相当于传统的冷凝器。由于 CO2制冷剂通
4、常在高压侧都超过 了临界点，所以它不会被气体冷却器冷凝，取而代之的，通过一种隔热膨胀方式（采用一种 膨胀阀）使制冷剂一部分可以被冷凝。气体冷却器出口与蒸发器之间的内部热交换器通过与 流到系统压处的制冷剂交换热量的方式进一步冷却了制冷剂。这种内部热交换器增加了蒸发 器入口的液体制冷剂量，增强了冷却功能。在 CO2 制冷剂工作系统中，由于制冷剂不能以液 体状态存在于高压侧， 所以在低压侧相当于 HFC 134a 制冷系统的高压侧） 采用了一个收集 器（接受器） , 收集流出的制冷剂。这种总成式的（既装备了热交换器又配备了膨胀阀）收集 器简化了系统的结构，使其易于在汽车上安装。 在丰田的燃油电池混合
5、动力汽车上，日本电装公司采用了带一个加热泵的 CO2 空调系 统，这种空调系统可以通过切换旁流阀（参见图 1）的打开和关闭来转换加热或冷却模式。 冷却时，旁流阀 1 开启，旁流阀 2 关闭，内部气体冷却器的混合空气门完全闭合；加热时， 旁流阀 1 关闭，旁流阀 2 开启，内部气体冷却器的混合空气门完全打开。当空气流入内部气 体冷却器时，从压缩机排出的高压、高温的 CO2 制冷剂将热量转移到空气里。通过关闭旁流 阀 2 和控制膨胀阀 2 的开启程度，该系统还可以进行除湿工作。系统的驱动由一台密封性良 好的整体式电动机来进行。 设计系统要点：由于CO2具穿越临界点的热力特性，因此在设计上有许多待突
6、破的技术: 1. 由于 CO2工作压力高于传统许多， 而且吸排气的压差与溫差都很大，因此，在压缩机的各部 零件的机械结构、压缩室的防泄漏设计、传动轴上的轴承选用、在高压环境的润滑油与油路 设计、吐出口部位的排气阀设计等，均应特別注意。 2. 密闭型压缩机应用时，耐高压的马达结构、高起动负荷的马达选用、低马达转子慣性、小 体积高扭矩与高效率的马达性能等设计，皆是不可忽略的。 3. 如何在小管径、 高质量流率的 CO2冷媒流动时， 提高热传效率， 例如设计出高热传效果的管 排型式与空气流路、强化吸排热风扇的风速与风量等，为热交換器设计时应注意的事项。 4. 由于冷凝出口端与蒸发端的压差大，因此，如
7、何设计高效率的膨胀过程，是另一重要关键， 例如可设计多段压缩或膨胀装置来降低压缩功与膨胀损失等，皆是须突破的部份。 5. 如何由高科技的电子感測与控制技术，针对各种环境需求，进行压力与冷暖房能力的最适 匹配控制，将是控制技术的人才发挥的領域。 6. 其他如因高压系統之动能特性掌控、高压负荷运转的振动噪音的防制，也是研究 C02压缩机 所需面临的重要技术课题。 利用传统天然工质CO2制冷剂可能应用的领域有以下三个方面。第一是CO2超临界循环的 汽车空调。由于其压比低，使压缩机效率高，高效换热器( 如冲压唯槽管 ) 的采用也对提高其 能效做出贡献。由于高压侧CO2大的温度变化，使进口空气温度与CO
8、2的排气温度可以非常接 近( 仅相差几度 ) ，这样，可以减少高压侧不可逆传热引起的损失。为了减轻重量和缩小尺寸， 换热器头部的优化设计也已开发。此外，CO2系统在热泵方面的特殊优越性，可以解决现代汽 车冬天不能向车厢提供足够热量的缺陷。目前德国已有商用的CO2空调系统的公共汽车投入公 交运输，空调器尺寸与HFC-134a相当。第二是 CO2热泵热水加热器，由于CO2在高压侧具有 较大温度变化 ( 约 80100)的放热过程，适合用于热水的加热。 1998年和 1999年有报道， 试验结果比采用电能或天然气燃烧加热，可节能75，水温可从 8升高 60。第三是在复 叠式制冷系统中， CO2用作低
9、压级制冷剂，高压级用NH3或 HFC-134a作制冷剂。 日产汽车从 2004 年开始限量租售燃料电池车“X -TRAIL FCV“，配备了日产与CalsonicKansei联合开发 的二氧化碳制冷剂冷媒空调。使用二氧化碳的优点是：(1) 与目前使用的氟里昂替代物相比， 温室效应小； (2) 为自然资源； (3) 不可燃； (4) 低温下的冷媒密度大，供暖效果好；(5) 如果 回收利用工厂排放的二氧化碳，可减少二氧化碳排放，不需要冷媒生产设施等。另外，两公 司还计划在汽油车型上配备这种空调。在以二氧化碳为冷媒时，可利用二氧化碳的超临界循 环向车内供暖，因此只需一套空调系统即可。一般情况下，依靠
10、引擎驱动的车辆在供暖时将 内燃机作为热源，而在致冷时则同时使用利用氟里昂替代物的两套空调系统。 1MPa=145psi=10bar=10kg 1bar（巴） =1kg=10米水柱 PSI 英文全称为 Pounds per square inch 。P 是磅 pound ，S 是平方 square ，I 是英寸 inch。 把所有的单位换成公制单位就可以算出：1bar14.5psi 1psi=6.895kPa=0.06895bar 欧美等国家习惯使用psi 作单位 在中国，我们一般把气体的压力用“ 公斤” 描述（而不是 “ 斤” ），体单位是 “kg/cm2”,一公斤压 力就是 一公斤的力作用在
11、一个平方厘上。 而在国外常用的单位是 “Psi ”， 具体单位是 “lb/in2”, 就是“ 磅/平方英寸 ” ，这个单位就像华氏温 标（F ）。 此外，还有 Pa（帕斯卡，一牛顿作用在一平方米上），KPa，Mpa，Bar，毫米水柱，毫 米汞柱等压力单位。 1 巴(bar)=0.1 兆帕(MPa)=100 千帕(KPa)=1.0197 公斤/平方厘米 1 标准大气压（ ATM）=0.101325 兆帕(MPa)=1.0333 巴（bar） R410a和 R407c这两种制冷剂虽然不会破坏臭氧层，但仍会产生温室效应，属 于需减排的温室气体。 R410a的排气压力比 R22高 50% 60% ，需提高压缩机的运动 部件的耐磨性和系统的管路强度；R407c的热工性能稍差。