專題二 家用空調(diào)制冷劑的替代（第3題）

1、第三組家用空調(diào)制冷劑的替代周磊 包康麗 韓昌昊梁灝彬 林國(guó)鑫 黃炯亮早期工質(zhì)與CFCsPARTONE周磊制冷劑的選用原則CFC的出現(xiàn)CFC問題出現(xiàn)1234熱力性質(zhì)在工作溫度范圍內(nèi)有合適的壓力和壓力比通常希望單位制冷量和單位容積制冷量大等熵壓縮的終了溫度不太高比功和單位容積壓縮功小，循環(huán)效率高12遷移性質(zhì)粘度、密度盡量小通常希望單位制冷量和單位容積制冷量大1234物理化學(xué)性質(zhì)安全性，包括毒性，燃燒性和爆炸性，要求使用的工質(zhì)無(wú)毒、不燃燒、不爆炸、使用安全化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好泄漏性與潤(rùn)滑油和水的溶解性5與大氣環(huán)境的友好性123其他方面原料來源充足制造工藝簡(jiǎn)單價(jià)格便宜鹵代烴烴分子中的氫原子被鹵素（氯

2、、氟、溴、碘）取代后生產(chǎn)的化合物的總稱氯氟烴（CFCs）烴分子中沒有氫原子的，只有氫、氟、碳原子的全鹵代烴的總稱,包括R-12、R-13、R-14、R-113、R-114等這張圖顯示出了早期的一些制冷劑，這些制冷劑都是當(dāng)時(shí)所熟悉的一些流體，篩選的目標(biāo)是制冷和設(shè)備的壽命，隨著當(dāng)時(shí)第一次世界大戰(zhàn)的結(jié)束，制冷劑產(chǎn)量增加，篩選制冷劑的原則才開始轉(zhuǎn)向安全和性能，在這張表列舉的制冷劑中，二氧化碳的性能取決于循環(huán)方式和過冷度，性能相對(duì)較差，水蒸氣的效率較低，二氧化硫的安全問題比較大，四氯化碳是腐蝕金屬，特別是含水的時(shí)候，基本上早期的制冷劑，多數(shù)都是可燃的或者有毒的，或者兩者兼有的，有些甚至還有很強(qiáng)的反應(yīng)性，

3、所以在當(dāng)時(shí)事故經(jīng)常發(fā)生。1928年，有人給湯姆斯米杰里公爵（Thomes Midgley）打了個(gè)電話，電話中說“制冷工業(yè)需要一種新的制冷劑，而且希望這種制冷劑易于獲得”，于是他便開始與其助手一起搜尋合適的制冷劑，拉開了發(fā)現(xiàn)CFCs的序幕THREEFOUR年份制冷劑1830-1850二乙醚、甲基乙醚、水、硫酸1850-1870水、硫酸、酒精、氨、粗汽油、甲基胺、乙基胺、甲基酸鹽1870-1890二氧化硫、甲基氯化物、氯甲烷、氯乙烷1890-1910溴乙烷、四氯化碳、水蒸氣、硫酸與碳?xì)浠衔?910-1930異丁烷、丙烷、二氯乙烷異構(gòu)體、汽油、三氯乙烷、三氯甲烷湯姆斯著眼于元素周期表，很快從元素周

4、期表中刪除了不理想的元素，最終剩下了8種元素，C,N,O,S,H,F,Cl和Br。之后，他將元素周期表的行列組合后，發(fā)現(xiàn)F位于這8個(gè)元素的行與列的交點(diǎn)，之后他們發(fā)現(xiàn)： 1.這8種元素從左到右，可燃性下降 2.從底下的重元素到頂部的輕元素，毒性下降 3.當(dāng)時(shí)眾所周知的制冷劑唯獨(dú)沒有F元素，因而 他們確立了F這個(gè)目標(biāo)他在1930年發(fā)表了第一份關(guān)于氟化制冷劑的文獻(xiàn)，拉開了鹵代烴使用的序幕。出于安全性的考慮，陸陸續(xù)續(xù)的有CFCs被開發(fā)，逐漸替代了之前的早期制冷劑，成為二十世紀(jì)制冷劑的主要潮流。THREEFOUR1987198519921974聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署于1987年在加拿大的蒙特利爾市召開會(huì)議，3

5、6個(gè)國(guó)家和10個(gè)國(guó)際組織共同簽署了關(guān)于消耗大氣臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書，正式規(guī)定了逐步削減并最終禁止CFCs的生產(chǎn)與消費(fèi)在哥本哈根的國(guó)際會(huì)議上，又進(jìn)一步對(duì)消耗大氣臭氧層的物質(zhì)進(jìn)行了限制，之后還有1997年的蒙特利爾修正案以及1999年的北京修正案聯(lián)合國(guó)先后召開了多次國(guó)際會(huì)議，并于1985年簽署了保護(hù)臭氧層維也納公約，然而維也納公約簽署2個(gè)月后，英國(guó)南極探險(xiǎn)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)J.Farman宣布，自從1977年開始觀察南極上空以來，每年都在911月發(fā)現(xiàn)有“臭氧空洞”。于是聯(lián)合國(guó)開始考慮進(jìn)一步制定實(shí)質(zhì)性作用的議定書美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的莫里納和羅蘭教授撰文指出，全鹵代烴中的氯或溴原子灰破壞大氣臭氧層，于是CF

6、Cs對(duì)于臭氧層的破壞開始引起人們的注意蒙特利爾議定書的主要內(nèi)容包括：1規(guī)定了受控物質(zhì)的種類受控物質(zhì)以附件A的形式表示，有兩類共8種。第一類為5種CFCs；第二類為3種哈龍。2規(guī)定了控制限額的基準(zhǔn)議定書規(guī)定了生產(chǎn)量和消費(fèi)量的起始控制限額的基準(zhǔn)3規(guī)定了控制時(shí)間議定書規(guī)定了發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的開始控制時(shí)間。4確定了評(píng)估機(jī)制議定書規(guī)定從1990年起，其后至少每4年，各締約方對(duì)規(guī)定的控制措施進(jìn)行一次評(píng)估。我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀PARTTWO包康麗ODP3Ozone Depletion Potential,消耗臭氧潛能ODP以R-11（一氟三氯甲烷）作為基準(zhǔn)值，其ODP為1.0。ODP值越大對(duì)臭氧層破壞能力

7、越大。Global Warming Potential,全球變暖潛能。以二氧化碳為基準(zhǔn)。規(guī)定二氧化碳的GWP值為1.0。GWP值越大，該物質(zhì)對(duì)全球變暖的影響越大。我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀GWP氯氟烴到氫氯氟烴氫氯氟烴排放到大氣中后可通過與大氣中的活性物種進(jìn)行反應(yīng)得到去除。因此對(duì)臭氧層的破壞能力比氯氟烴要小。所以氫氯氟烴作為一種過渡物質(zhì)使用。我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀編號(hào)/名稱類別安全性O(shè)DPGWP(CO2=1.0)R11 二氯二氟甲烷(CCl2F2)CFCA114750R12 三氯一氟甲烷（CCl3F）CFCA1110890R22 二氟一氯甲烷（CHF2Cl)HCFCA10.0551810

8、R123 三氟二氯乙烷（CHCl2CF3)HCFCB10.0277R124 四氟一氯乙烷（CH2FCF3)HCFCA10.022609幾種常見氯氟烴和氫氯氟烴的ODP和GWP值性質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R22ODP值為 0.055GWP 值為 1810無(wú)色無(wú)味，不燃燒，不爆炸，低毒性，是安全的制冷工質(zhì)。性質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R22標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為-40.81，凝固溫度為-157.42。無(wú)色無(wú)味，不燃燒，不爆炸，低毒性，是安全的制冷工質(zhì)。性質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R22R22飽和蒸氣壓力特性與氨相近，單位容積制冷量也與氨差不多。其壓縮終了溫度雖然不如氨高，但在氟利昂類制冷劑中屬于排氣溫度較高的制冷劑。性質(zhì)我國(guó)

9、制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R22單級(jí)機(jī)械壓縮制冷循環(huán)的簡(jiǎn)單理想循環(huán)冷凝溫度:40，蒸發(fā)溫度:10。制冷劑COP單位容積制冷量kJ/m3排氣溫度R227.934520.4753.14氨氣8.385282.8576.35R128.082861.7243.86R134a7.952989.6943.11性質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R22R22 與水的互溶性很差，溫度為 0時(shí)的水在 R22 中的溶解度僅為 0.66%（wt）。R22 具有極性分子結(jié)構(gòu)，對(duì)有機(jī)物的膨潤(rùn)作用很強(qiáng)。性質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R22R22 與普通潤(rùn)滑油有限溶解。在系統(tǒng)的高溫側(cè)部分（冷凝器、高壓儲(chǔ)液器中），R22 與油完全溶解；在低溫側(cè)R22 與油的混

10、合物處于溶解臨界溫度以下時(shí)，蒸發(fā)器或低壓儲(chǔ)液器中液體將出現(xiàn)分層，上層主要是油，下層主要是 R22，所以需要有專門的回油措施。性質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀R222007 年 6 月份 R22 的價(jià)格為 1130011500 元噸左右，而 R410A 的市場(chǎng)價(jià)格為 R22 的 4-5 倍，大約為 40000-50000 元噸。不足之處與CFCs相比，含氫氯氟烴HCFCs含有氫原子，其大氣壽命縮短到幾年至幾十年，但由于分子中仍然含有氯原子，它們?nèi)杂幸欢ǖ腛DP。氫氯氟烴除了損耗臭氧之外，還是一種“溫室氣體”。因此R22不是我們所想要的完美的制冷工質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀這張圖顯示出了我國(guó)每年 HCFCs 的生

11、產(chǎn)和消費(fèi)情況1997年蒙特利爾協(xié)議書作了修改規(guī)定：規(guī)定，在發(fā)達(dá)國(guó)家中制冷劑R22在2020年之前必須要被淘汰掉；而R22可以在發(fā)展中國(guó)家內(nèi)使用到2030年，但這也是最高極限。THREEFOUR我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀同一機(jī)組中使用R22替代物時(shí)的CO2減排率Y作為衡量其對(duì)減排貢獻(xiàn)的指標(biāo)。該指標(biāo)的計(jì)算公式如下：上式中，G為系統(tǒng)充注量(g)。TWOTHREEFOUR我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀氫氟烴R410a,R407C,R418a等NH3，CO2等混合工質(zhì)自然工質(zhì)我國(guó)制冷劑應(yīng)用現(xiàn)狀HFC-161R32等替代制冷劑的研究方向氫氟烴及其發(fā)展PARTTHREE20世紀(jì)90年代以后，隨著CFCs和HCFCs對(duì)大氣層的破

12、壞作用及其溫室效應(yīng)的提出和確認(rèn)，制冷劑的發(fā)展進(jìn)入了第三階段。韓昌昊原料易得，價(jià)格低廉穩(wěn)定，無(wú)毒低GWP不燃燒COP高，制冷量大0 ODP理想制冷劑的要求常見制冷劑的ODP GWP美國(guó)制冷空調(diào)協(xié)會(huì)（US air-conditioning and refrigeration institute，ARI）牽頭設(shè)立了“替代制冷劑評(píng)估項(xiàng)目”，將可能的替代物范圍逐漸縮小至HFCs制冷劑混合物。數(shù)據(jù)來源：低碳制冷劑研究最新進(jìn)展 陳光明北美家用空調(diào)器中主要使用R410A歐共體歐共體國(guó)家過去傾向于家用空調(diào)中使用R407C，現(xiàn)使用R410A。第三階段制冷劑的替代過程中國(guó)無(wú)二者專利優(yōu)點(diǎn)不足之處R410A可以獲得較高

13、的能效比，運(yùn)輸性能優(yōu)越 工作壓力約為R22的1.6倍，需對(duì)設(shè)備進(jìn)行較大的設(shè)計(jì)變更數(shù)據(jù)來源：A comparative study on the performance and environmental characteristics of R410A and R22 residential air conditioners. Applied Thermal Engineering. W.Chen優(yōu)點(diǎn)不足之處R407C與R22沸點(diǎn)接近，且有較接近的溫度壓力曲線，無(wú)需改變現(xiàn)有系統(tǒng)溫度滑移較大，傳熱特性較差數(shù)據(jù)來源：Performance assessment of a direct expans

14、ion air conditioner working with R407C as an R22 alternative Applied Thermal Engineering. M. Fatouha,Talaat A. Ibrahima,A. Mostafaa聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約（1997年）京都議定書將HFCs列入溫室氣體。密克羅尼西亞與北美提議：建議建立一個(gè)逐漸淘汰HFCs的時(shí)間表，迄今沒有通過。國(guó)際環(huán)境UNEP削減高GWP的HFCs制冷劑。HFC-32，小充注量HC-290，HFC-1234yf、1234ze及其混合物R410ARTOC 2014報(bào)告當(dāng)前近期數(shù)據(jù)來源：低碳制冷劑研究最

15、新進(jìn)展 陳光明基本信息性能前景HFC-32化學(xué)名稱：二氟甲烷ODP=0GWP=675COP與HFC-410a相當(dāng)市場(chǎng)可獲得性好，價(jià)格便宜，國(guó)內(nèi)可大量生產(chǎn)基本信息性能前景HFC-32制冷劑GWPHCFC-221700HFC-32675HFC-407C1650HFC-410A1980HFC-32數(shù)據(jù)來源：制冷劑R32在空調(diào)應(yīng)用上的理論分析.J.制冷與空調(diào) 張龍，劉煜HFC-32R32高低壓力與R410A相當(dāng)R32的單位制冷量高R32的COP可觀R32的容積制冷量和制熱量最高數(shù)據(jù)來源：制冷劑R32在空調(diào)應(yīng)用上的理論分析.J.制冷與空調(diào) 張龍，劉煜基本信息性能前景純質(zhì)HFC-32實(shí)驗(yàn)基本信息性能前景H

16、FC-161化學(xué)名稱：氟乙烷化學(xué)式：CH3-CH2FODP=0GWP=12大氣壽命：0.3年在中國(guó)具有自給能力缺點(diǎn)：具有可燃性，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高溫或與氧化劑接觸，有引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。HFC-161數(shù)據(jù)來源：HFC-161在家用空調(diào)中的應(yīng)用研究【J】.制冷技術(shù). 吳迎文，梁祥飛，涂小蘋，莊嶸HFC-161數(shù)據(jù)來源：HFC-161在家用空調(diào)中的應(yīng)用研究【J】.制冷技術(shù). 吳迎文，梁祥飛，涂小蘋，莊嶸HFC-161HFC-161/125/32 混合物阻燃（55：32：10）數(shù)據(jù)來源：HFC-161混合物替代HCFC-22的變工況性能分析 宣永梅，陳光明基本信息性能前景解決H

17、FC-161可燃性基本物性與R22相近 ODP為零 GWP低 溫度滑移小數(shù)據(jù)來源：HFC-161混合物替代HCFC-22的變工況性能分析 宣永梅，陳光明基本信息性能前景解決HFC-161可燃性數(shù)據(jù)來源：HFC-161混合物替代HCFC-22的變工況性能分析 宣永梅，陳光明基本信息性能前景HFC-161HFC-161/125/32 混合工質(zhì)的飽和蒸汽壓曲線數(shù)據(jù)來源：HFC-161混合物替代HCFC-22的變工況性能分析 宣永梅，陳光明解決HFC-161的可燃性R227ea是一種良好的阻燃劑，它的抑燃性優(yōu)于R125數(shù)據(jù)來源：新型混合制冷劑R161+R227ea的理論與實(shí)驗(yàn)研究 朱志偉，韓曉紅，孫潔

18、，陳光明解決HFC-161的可燃性數(shù)據(jù)來源：新型混合制冷劑R161+R227ea的理論與實(shí)驗(yàn)研究 朱志偉，韓曉紅，孫潔，陳光明基本信息性能前景HFC-161R161+R227ea 混合工質(zhì)的飽和蒸汽壓曲線數(shù)據(jù)來源：新型混合制冷劑R161+R227ea的理論與實(shí)驗(yàn)研究 朱志偉，韓曉紅，孫潔，陳光明混合替代制冷劑研究進(jìn)展PARTFOUR梁灝彬部分HFCs與混合工質(zhì)的性質(zhì)比較工質(zhì)ODPGWP安全分類R320675A2R12503500A1R134a01430A1R410A02020A1R407C01600A1R410A : R32/R125 (50/50)R407C : R32/R125/R134a

19、 (23/25/52)非共沸混合制冷劑混合制冷劑使用進(jìn)展兩種或多種不同的制冷劑按任意比例混合而成沒有共沸點(diǎn)，氣體和液體的成分不同汽相中低沸點(diǎn)組分所占的比重比較大“溫度滑移”1234杜邦公司和英國(guó)I.C.I.公司提出，無(wú)毒不可燃實(shí)現(xiàn)直接灌注式的替代（制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)），運(yùn)行壓力和運(yùn)行溫度與R22相當(dāng)，對(duì)系統(tǒng)的改動(dòng)較小 替代成本溫度滑移大發(fā)生泄露，質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)生改變計(jì)算充灌量，補(bǔ)充工質(zhì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性效率性能對(duì)比R407 R32/R125/R134a (23/25/52) 數(shù)據(jù)來源：Exergetic analysis of a vapour compression refrigerati

20、on system with R134a, R143a, R152a, R404A, R407C, R410A, R502and R507A, V. Siva Reddy N.L. Panwar S. C. Kaushik, 2011）R32 /R125 /R161溫度滑移小，GWP小，相同蒸發(fā)溫度下單位容積制冷量大。近共沸，溫度滑移小于0.2兼具共沸和非共沸的特點(diǎn)，單位容積制冷量大，適用于小型制冷機(jī)排氣壓力比R22高50%60%，需要要求R22的制冷系統(tǒng)需要提高運(yùn)動(dòng)部件的耐磨性和系統(tǒng)管路的強(qiáng)度露點(diǎn)、泡點(diǎn)線相切恒定的蒸發(fā)溫度蒸發(fā)溫度低，單位容積制冷量大壓縮機(jī)排氣溫度降低，化學(xué)穩(wěn)定性好共沸混合制

21、冷劑潤(rùn)滑油的更改R410A R32/R125 (50/50) 蒸發(fā)傳熱系數(shù)增加35%28%蒸發(fā)壓降減少美國(guó)艾默生公司報(bào)告，2006R410A R32/R125 (50/50) 在相同工作溫度條件下，R410A系統(tǒng)的制冷量比R22的大4550%; R410A的COP值始終比R22小，而且冷凝溫度越高，COP降低越多.數(shù)據(jù)來源：R410A替代R22制冷系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與分析, 張萍,陳光明, 2008.澳大利亞和新西蘭(2008) R410A 90% R22 10%生產(chǎn)成本 10%15% &專利保護(hù)自然工質(zhì)PARTFIVE5林國(guó)鑫制冷劑替代能用即可天然制冷劑安全與耐用性CFC 、HCFC、 NH3臭氧層

22、保護(hù)HFC、NH3、CO2低GWP零ODPCO2家用空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究及換熱器強(qiáng)化換熱數(shù)值模擬陶于兵理想工質(zhì)特性自然工質(zhì)特性對(duì)比環(huán)境友好：ODP=0，GWP很小，分解物對(duì)生態(tài)無(wú)害熱力性能：COP高，制冷量大，低壓適中，絕熱指數(shù)小，壓縮比小物化性能：粘性小，熱導(dǎo)率高，穩(wěn)定，無(wú)毒，不燃燒，材料相容性好，溶油性經(jīng)濟(jì)性：原料易得，價(jià)格低廉氨 工質(zhì)特性0102030401020304OPD=0,GWP=0-15 時(shí)的蒸發(fā)壓力為0.24 M Pa,30 時(shí)的冷凝壓力為1.17 Mpa；單位容積制冷量為4382kJ/m；絕熱指數(shù)（1.4）有毒，可燃，安全等級(jí)為B2級(jí)，與傳統(tǒng)潤(rùn)滑油不溶，對(duì)銅有腐蝕作用我國(guó)氨制冷

23、劑的價(jià)格約為2.5元/kg可燃性毒性分子量kg/kmol沸點(diǎn)臨界壓力Mpa臨界溫度單位容積制冷量R-717是是17.0-52.611.42133.04382kJ/m氨制冷劑在民用建筑空調(diào)冷源中的應(yīng)用前景分析丁云飛89.4%談氨色變超過89.4%的氨泄露是由于設(shè)備，閥門以及人為操作的原因引起的泄露預(yù)警系統(tǒng)及緊急泄氨器泄露腐蝕溶解強(qiáng)刺激性氣味聚脂黃油缺點(diǎn)解決措施軸封新型壓縮機(jī)耐氨腐蝕涂層減少充注量SWOT氨熱力性能/環(huán)保性能/經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)刺激性可對(duì)毒性有預(yù)警能溶于水，可緊急泄漏時(shí)應(yīng)急有毒性可燃性/有爆炸性對(duì)銅材有腐蝕作用與礦物油不溶蒙特利爾議定書京都議定書其他制冷劑國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)群眾成見安全濃度100ppm

24、（1匹）2.324kW制冷量12*2.2m房間空間氨的充注量計(jì)算公式氨的密度0.77 g/L充注量按照每0.029kg/kW制冷量計(jì)算：發(fā)現(xiàn)其濃度達(dá)到了重度危害的濃度，故必須采取一定措施來措施來確保安全性。按照現(xiàn)有階段充注量0.1kg/kW制冷量計(jì)算，若能夠采用微通道換熱技術(shù)，充注量可減少至1/100，其完全泄露濃度最多可達(dá)100ppm。按照資料：氨的爆炸極限在達(dá)到之前人會(huì)先中毒，故只計(jì)算毒性另外，使用氨制冷劑的系統(tǒng)安全措施，在電氣安全方面，氨的可燃燒特性與A2 類制冷劑相當(dāng)，對(duì)應(yīng)于使用A2 類制冷劑系統(tǒng)的電氣安全措施，可以滿足控制電氣安全方面的要求。蒸發(fā)溫度10單級(jí)壓縮40冷凝溫度氨的制冷系

25、數(shù)計(jì)算無(wú)回?zé)岚凑召Y料：氨的爆炸極限在達(dá)到之前人會(huì)先中毒，故只計(jì)算毒性另外，使用氨制冷劑的系統(tǒng)安全措施，在電氣安全方面，氨的可燃燒特性與A2 類制冷劑相當(dāng)，對(duì)應(yīng)于使用A2 類制冷劑系統(tǒng)的電氣安全措施，可以滿足控制電氣安全方面的要求。COP8.3800單位容積制冷系數(shù)5282.850德國(guó)等歐洲國(guó)家已經(jīng)允許單臺(tái)機(jī)組制冷劑注入量50kg且符合特定安全要求的蒸汽壓縮式氨冷水機(jī)組，在民用建筑物內(nèi)的專用機(jī)房中安裝、運(yùn)行中國(guó)暫時(shí)不允許國(guó)內(nèi)外應(yīng)用狀況北美北美地區(qū)允許氨制冷劑用于住宅場(chǎng)所安裝的空調(diào)系統(tǒng)理想工質(zhì)特性自然工質(zhì)特性對(duì)比環(huán)境友好：ODP=0，GWP很小，分解物對(duì)生態(tài)無(wú)害熱力性能：COP高，制冷量大，低壓適

26、中，絕熱指數(shù)小，壓縮比小物化性能：粘性小，熱導(dǎo)率高，穩(wěn)定，無(wú)毒，不燃燒，材料相容性好，溶油性經(jīng)濟(jì)性：原料易得，價(jià)格低廉二氧化碳工質(zhì)特性0102030401020304OPD=0,GWP=1,可從環(huán)境中二氧化碳獲取三相點(diǎn)壓力為0.518Mpa,溫度為-56.6；高壓側(cè)運(yùn)行壓力12-14Mpa；低壓側(cè)8Mpa；COP低無(wú)毒，不可燃，低動(dòng)力粘度，低表面張力，溶油性好可從環(huán)境中二氧化碳獲取可燃性毒性分子量kg/kmol沸點(diǎn)臨界壓力Mpa臨界溫度單位容積制冷量R-744否否44.0-78.47.3831.122600kJ/mSarkar J, Bhattacharyya S, Gopal MR. Sim

27、ulation of a Transcritical CO2 Heat Pump Cycle for Simultaneous Cooling and Heating ApplicationsJ. International Journal of Refrigeration, 2006, 29(5): 735-743. COP低運(yùn)行壓力高成本強(qiáng)化冷卻器冷卻效果回?zé)崞餍滦蛽Q熱器缺點(diǎn)二氧化碳跨臨界循環(huán)采用噴射器或膨脹機(jī)SWOT二氧化碳除空氣/水外最環(huán)境友好型良好的物化性質(zhì)，換熱溫度均勻單位容積制冷量高，壓縮比低運(yùn)行壓力高臨界溫度限制其應(yīng)用節(jié)流損失大COP低蒙特利爾議定書京都議定書其他制冷劑GB50

28、019ISO5149:2008IEC60335-2-40:2005允許在家用空調(diào)中使用可燃制冷劑決定國(guó)內(nèi)走向在超臨界狀態(tài)下運(yùn)行的制冷系統(tǒng)的安全要求已經(jīng)被包括其中標(biāo)準(zhǔn)制定在安全標(biāo)準(zhǔn)管理方面，我國(guó)基本是以等同和等效采用國(guó)際和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的方式轉(zhuǎn)換為國(guó)內(nèi)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。自然工質(zhì)PARTSIX6黃炯亮1234沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、臨界壓力和溫度等物理性質(zhì)接近絕熱指數(shù)較低，有利于延長(zhǎng)壓縮機(jī)壽命粘度更低，減小阻力損失對(duì)環(huán)境更加友好性質(zhì)參數(shù)的比較工質(zhì)R22R290R1270汽化潛熱(0.1MPa):kJ/kg233.9376.32439.49沸點(diǎn):-40.84-42.07-47.7凝固點(diǎn):-160.0-187.7-18

29、5.0臨界壓力:MPa4.9864.2544.665臨界溫度:96.1396.891.4臨界比容:m-3/kg1.9054.5454.28絕熱指數(shù)1.1941.1321.15粘度(20):Pas飽和液175.3118.1106.1飽和汽12.438.757.667ODP0.040.0600GWP0.320.3700數(shù)據(jù)來源：任挪穎 天然工質(zhì)丙烯替代R22的性能分析 曲線圖R22與R290工況的比較參數(shù)R22R290制冷量(W)26612298功率(W)815700能效比(W/W)3.2653.283排氣溫度()80.765.7吸氣溫度()16.517.7冷凝器中部()44.543.6冷凝器出口

30、()39.639.2排氣壓力(MPa)1.761.56吸氣壓力(MPa)0.640.62壓力比2.752.52灌注量(g)850380采用某企業(yè)生產(chǎn)的R2家用分體26機(jī)作為原型機(jī)，直接替換R290制冷劑，室內(nèi)、外干/濕球溫度分別為 27/19、35 /24。灌注量-44.7%EER略提高排氣溫度-15壓力比-8.4%制冷量-13.6%功率-14.1%數(shù)據(jù)來源：肖庭庭，李征濤 家用空調(diào)中R290替代R22的實(shí)驗(yàn)研究 上海市制冷學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集 R22與R1270工況的比較參數(shù)R22R1270制冷量(W)25202549功率(W)840815能效比(W/W)3.03.13排氣溫度()7

31、567.1壓力比3.42.63灌注量(g)880360灌注量-59.1%EER+4.3%排氣溫度-8壓力比-22.6%制冷量+1.2%功率-3.0%數(shù)據(jù)來源：王懷信，李征濤 自然工質(zhì)在家用空調(diào)中灌注式替代HCFC22的研究 制冷學(xué)報(bào) 2000（03）隱患安全級(jí)別A3R290爆炸極限：2.1%9.5%溫度：810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(shí)可出現(xiàn)麻醉狀態(tài)、意識(shí)喪失；極高濃度時(shí)可致窒息。R1270爆炸極限：2.0%11.7%溫度：455人吸入丙烯可引起意識(shí)喪失，當(dāng)濃度為15%時(shí)，需30分鐘；24%時(shí)，需3分鐘；35%40%時(shí)，需20秒鐘；40%以上時(shí)，僅需6秒鐘，并引起嘔吐。慢性影響：長(zhǎng)期接觸可引起頭昏、乏力、全身不適、思維不集中。個(gè)別人胃腸道功能發(fā)生紊亂。歐洲EN60335EN378使用現(xiàn)狀艾默生公司