汽车空调制冷工质改善的

摘 要：简要介绍汽车用空调制冷工质的替代过程及国内外采用的主要制冷工质,分析二氧化碳作为制冷工质的车用空调系统,就推广使用二氧化碳制冷工质需要克服的问题表述了看法.

关 键 词：二氧化碳工质二氧化碳汽车空调系统

中图分类号：U463.8文献标识码：A文章编号：1007-3973（2012）011-076-02

1背景

从保护生态环境的角度出发,为防止臭氧层的破坏,当年许多国家对汽车空调制冷新工质进行了研究开发,我国从2000年起,对汽车上使用的制冷工质R12替换成了现在使用的制冷工质R134a.

由于R134a制冷工质的GWP（即：全球变暖潜能值）高达1300,远远高于欧盟提出的“GWP不超过150”的限值.因此,近年有人提出使用CO2作为制冷工质替代想法,研究使用这种绿色工质,来彻底解决大气变暖的温室效应问题.

2CO2的相关特性

CO2的物理特性：GWP值为1.系统高压与低压力比值较小,适于在较高的压力下运行.

CO2的参数：临界温度31.1℃,临界压力7.38MPa.

3CO2汽车空调原理简介

3.1系统构成

R134a工质汽车空调系统主要工作循环在两相区内,临界点以下,而CO2系统主要工作在高压状态下,所以压缩机排气高压始终处于超临界状态,没有冷凝液化的过程,因而使用气体冷却器来取代通常的空调制冷系统的冷凝器,这是与传统亚临界制冷循环的主要区别.为提高整个系统的运行性能,在蒸发器后加装了气液分离器,用来改善蒸发器的换热性能,使得蒸发器内的制冷工质一直是两相,并使用内部换热器对低温蒸气进行再次过热,这样既能预防液击,又能过冷高压蒸气.由于工作在超临界状态下,压力和温度各自独立,为保持系统的性能,对高压侧压力的控制是非常重要的.

3.2CO2系统的理论分析

3.3CO2系统的实验分析

美国工程师曾开发过一款CO2汽车空调样机（也称MAC1）.德国的贝洱热系统公司也曾在2002年进行过CO2汽车空调系统的一系列试验,包括系统性能试验和耐久性能试验,取得了有价值的研究成果.与挪威研究的系统作比较,结构上使用的是平行流扁管换热器,使得整个系统变得紧凑.与福特车上的R134a制冷系统作了比较,结果R134a制冷系统的冷量低于CO2制冷系统的冷量,但R134a系统的COP值比CO2系统却高10%,但在室外温度低于40℃时,会出现一个较好的状况,CO2系统的COP值会高出R134a系统的40%以上.

4系统部件状况分析

4.1压缩机

CO2压缩机与其他常规制冷工质压缩机相比,CO2压缩机的排气量相对小许多,吸气密度为R134a制冷系统的7倍.CO2汽车空调压缩机高/低压力压缩比较小、吸/排气压差较大、容积制冷量较大,适于在较高的压力工况下运行.

4.2换热器

在相同的换热量下,利用CO2系统制冷工质的流量较小这一特点,可以把制冷工质侧的管径做得更小,能承受更大的工作压力.CO2空调与R134a空调相比,前者具有换热特性较好,容积制冷量较高的优势.

4.3膨胀阀

为了使人们在汽车内的感觉更加舒适,在交通道路动态环境条件下,膨胀阀的开度调节对CO2汽车空调系统显得尤为重要.空调系统根据感温反馈自动调节膨胀阀,从而连续控制系统的高压,进而达到对制冷量的调节,现体出优于一般的蒸气压缩式制冷循环系统的长处.

5结论

通过分析,在制冷特性方面,CO2系统制冷性能与R134a系统基本相同,特别是采用低压CO2系统具有一定的应用前景.理论上CO2工质替换可用现有的汽车空调系统来实现,但由于CO2制冷空调系统工作压力较高,其制冷部件及管路连接的耐压、密封还有待进一步提高,以保证系统运行的安全性.所以,对其材料强度、制造工艺及成本的研究成为以后的研究课题.