環保冷媒壓縮機的前景如何？

冷媒是空調系統中，空調系統中傳遞熱能，產生冷熱效果的工作流體。

理想的冷媒應該是：無毒、不爆炸、對金屬及非金屬無腐蝕作用、不燃燒、泄漏時易于察覺、化學性安定、對潤滑油無破壞性、具有較大的蒸發潛熱、對環境無害。

理想冷媒的物理特性應該具有以下特點：

1.蒸發壓力要高：若冷媒之蒸發壓力低於大氣壓力時，則空氣易侵入系統，系統處理上較為困難，因此希望冷媒在低溫蒸發時，其蒸發壓力可高於大氣壓力。

2.蒸發潛熱要大：冷媒之蒸發潛熱大，表示使用較少的冷媒便可以吸收大量的熱量。

3.臨界溫度要高：臨界溫度高，表示冷媒凝結溫度高，則可以用常溫的空氣或水來冷卻冷媒而達到凝結液化的作用。

4.冷凝壓力要低：冷凝壓力低，表示用較低壓力即可將冷媒液化，壓縮機之壓縮比小，可節省壓縮機之馬力。

5.凝固溫度要低：冷媒之凝固點要低，否則冷媒在蒸發器內凍結而無法循環。

6.氣態冷媒之比容積要?。簹鈶B冷媒之比容積愈小愈好，則壓縮機之容積可縮小使成本降低，且吸氣管及排氣管可以用較小的冷媒配管。

7.液態冷媒之密度要高：液態冷媒之密度愈高，則液管可用較小的配管。

8.可溶於冷凍油，則系統不必裝油分離器。

理想冷媒的化學特性應該具有以下特點：

1.化學性質穩定：蒸發溫度會隨應用溫度而變化，例如冷水機之蒸發溫度約為0~5℃，冷在冷凍循環系統中，冷媒只有物理變化，而無化學變化，不起分解作用。

2.無腐蝕性：對鋼及金屬無腐蝕性，氨對銅具有腐蝕性，因此氨冷凍系統不得使用銅管配管；絕緣性要好，否則會破壞壓縮機馬達之絕緣，因此氨不得使用於密閉式壓縮機，以免與銅線圈直接接觸。

3.無環境污染性：對自然環境無害，不破壞臭氧層，溫室效應低。

4.無毒性。

5.不具爆炸性與燃燒性。

因為是理想中的冷媒，故我們在不斷的追求完美的冷媒，但至少不應該具有：有毒、可燃、易爆、易泄漏且對環境有較大的破壞性的。

R32基本性能

中文名稱：二氟甲烷；分子式：CH2F2；

物理性質：為無色、無味、輕微燃燒（A2級別）。冷媒R410A是無毒，不可燃（ A1級別）；

不爆炸、無毒、可燃，但仍然是安全的制冷劑。

R32的熱力學性能與R410A相近。

R22GWP值675。

R290基本性能

中文名稱：丙烷；分子式：C3H8

外觀與性狀：無色氣體，純品無臭；

溶解性：微溶于水，溶于乙醚、乙醇；

閃點(℃)：-104；

爆炸上限%(V/V)：9.5 ；

爆炸下限%(V/V)：2.1；

相對密度(空氣=1)：1.56；

燃燒熱(kJ/mol)：2217.8

引燃溫度(℃)：450~470；

注：閃點：可燃性液體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而初次發生閃光時的溫度。

冷媒物性對比

常用制冷劑安全等級劃分：

總結：

1、 R32制冷劑全球變暖系數是R410A的1/3,較傳統的R410A、R22制冷劑環保，但R32具有一定的可燃性。

2、與R410A制冷劑相比，R32飽和壓力高約3%，排氣溫度高約8-15℃，功率高約3-5%，能效比高約5%。

3、同工況、同壓縮機同運行頻率下，R32系統制冷量、能效比R410A制冷劑高約5%。

4.R290具有：

健康危害：有單純性窒息及麻醉作用。人短暫接觸 1％丙烷，不引起癥狀；10％以下的濃度，只引起輕度頭暈；接觸高濃度時可出現麻醉狀態、意識喪失；極高濃度時可致窒息。

危險特性：易燃氣體，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。

5.按充注重量計算，R290制冷劑的用量只有R22、R410a的40%~55%，用量更少，更為經濟。

6.凝固點低，蒸發潛熱更大，使得單位時間內降溫速度更快；等熵壓縮比做功小，使壓縮機工作更輕松，延長壓縮機的使用壽命；分子量小，流動性好，輸送壓力更低，減小了壓縮機的負載。使用R290制冷劑，節能率可達15~35%。

二氧化碳制冷的性質二氧化碳密度為1.977g/mL，熔點-56.6℃(226.89千帕5.2大氣壓)，沸點-78.5℃(升華)。

常溫下7092.75千帕(70大氣壓)液化成無色液體。液體二氧化碳密度1.1克/厘米3。液體二氧化碳蒸發時或在加壓冷卻時可凝成固體二氧化碳，俗稱干冰，是一種低溫致冷劑，密度為1.56克/cm3。

二氧化碳能溶于水，20℃時每100體積水可溶88體積二氧化碳，一部分跟水反應生成碳酸。

化學性質穩定，沒有可燃性，一般不支持燃燒。無毒、但空氣中二氧化碳含量過高時，也會使人因缺氧而發生窒息。二氧化碳在大氣中約占總體積的0.03％，人呼出的氣體中二氧化碳約占4％。

在一個大氣壓下，升華溫度為195K，升華潛熱573.27kj/kg。

CO2作為制冷劑的一些優點

1．CO2是天然物質，ODP=0，GWP=1。使用CO2作為制冷工質，對大氣臭氧層沒有破壞作用，可以減少全球溫室效應，來源廣泛，勿需回收，可以大大降低制冷劑替代成本，節約能源，從根本上解決化合物對環境的污染問題，具有良好的經濟性。

2．CO2安全無毒、不可燃，并具有良好的熱穩定性，即使在高溫下也不會分解出有害的氣體。萬一泄漏對人體、食品、生態都無損害。

3．CO2具有與制冷循環和設備相適應的熱物性。分子量小，制冷能力大，0℃的單位制冷量比常規制冷劑高5～8倍，因而對于相同冷負荷的制冷系統，壓縮機的尺寸可以明顯減小，重量減輕，整個系統非常緊湊；潤滑條件容易滿足，對制冷系統常見材料無腐蝕，可以改善開啟式壓縮機的密封性能，減少泄漏。

4．CO2黏度小，0℃時CO2飽和液體的運動黏度只是NH3的5.2%、R12的23.8%，流體的流動阻力小，傳熱性能比CFC類制冷劑更好，可以改善全封閉制冷壓縮機的散熱。蒸發潛熱大，單位容積制冷量高，可降低循環管路管徑，其單位容積制冷量為R134a的7.9倍。

5.絕熱指數高，k=1.3壓縮比低。資源豐富。

CO2作為制冷劑的一些缺陷

1 臨界溫度低，臨界壓力高。CO2制冷系統無法完成通常的壓縮，冷凝，節流膨脹，蒸發，這樣的蒸發壓縮式循環過程。

2 系統壓力要求高,蒸發壓力高達4MPa,冷凝壓力高達10MP這樣就對制冷部件耐壓，密封提出高更要求。如：臨界溫度低為31.1℃，冷凝壓力高約為10Mpa，為R134a的11倍，對設計、設備尤其是閥門要求很高，且后期操作維護專業性要求高。

3 由于壓力高節流膨脹過程損失大。

4 壓力降低時，與潤滑油的互溶性下降，造成系統內油沉淀響換熱。

跨臨界CO2制冷循環的特點：

冷卻器出口溫度tk>tc，冷卻壓力pk>pc，高壓側溫度和壓力相互獨立，使CO2跨臨界制冷系統多了一個自由度或可控參數。

采用回熱，點e處于兩相區或飽和蒸氣線上。

CO2壓縮機

吸入口壓力達3.5～4.0MPa；

出口壓力高達8.0～11.0MPa；

CO2壓縮機壓縮比為2.5～3.5；

CO2壓縮機吸排氣壓差可達5～8MPa。

1.往復式活塞式CO2壓縮機：德國Bock公司設計的往復式雙缸直列式汽車空調壓縮機。

2.意大利 OFFICINE MARIO DORIN 公司開發的半封閉式壓縮機

3.滾動轉子式CO2壓縮機：日本Sanyo公司設計的兩級滾動轉子壓縮機。

Sanyo公司2004年開發的全封閉兩級滾動轉子式CO2壓縮機基本參數

潤滑油選擇要求：

熱穩定性、粘度、吸濕性、電阻率。

CO2超臨界壓力下具有異常的溶解能力，有水存在是會顯出酸性本質，選擇潤滑油帶來困難。

4.擺動轉子式CO2壓縮機：日本DAIKIN公司

5.渦旋式CO2壓縮機：日本DENSO公司研制的渦旋CO2壓縮機

6.CO2螺桿壓縮機：日本MYCOM公司推出的CO2單級螺桿壓縮機