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CO2 冷媒应用及技术发展趋势 发布时间：2010.05.17 新闻来源：中国空气源热泵产业联盟 浏览次数： 797 摘要：节能、环保、低碳已经成为世界相关技术的主要发展方向。CO2冷媒作为一种天然工质，对 环境友好，特别是作为热泵热水器应用方面有很大的优势，本文主要是从CO2冷媒特点，压缩机应用研发状 况、及后续技术法发展趋势进行的说明； 关键词：跨临界循环，自然冷媒、热泵、压缩机 1引言 节能、环保、低碳是当今相关技术发展的方向，作为自然冷媒的CO2由于其环保、无毒，及特别的 跨临界循环，又开始被人们较关注及大范围的使用，日本、欧洲等过相关法规已逐步建立，CO2热泵热水器 产品也投入市场，此外环保要求CO2也在欧洲被应用于冷冻、冷藏，而对于中国来说，CO2相关技术及产品 处于孕育阶段，今后需大力发展。 2 CO2冷媒特性 2.1 冷媒特性 作为自然工质的CO2，在19世纪80年代到20世纪30年代被广泛于制冷空调领域，与氨（NH3）一 样。作为一种已经被使用过，可以取自于环境并被证明是对生态环境无害的制冷工质，后被性能较好的HCFC、 CFD类人工合成冷媒替代；最近一段时间，由于环保、节能的要求，CO2 冷媒凭其环保、安全、稳定、热力性 质佳等优势，又一次受到了广泛的重视，尤其是在热泵热水器领域，产业化的商品发展较为迅速。应用于制 热循环时，由于其自身物性特点，CO2与现有常用的R22、R410A及R134a 等工质的特性存在较大的差异。 表1 环保性：如表1，R410A，R134a与 CO2都是对大气臭氧层没有破坏作用，即其ODP值为0。但R410A 和R134a的GWP仍较高，分别为CO2的1700 和1300倍，属于需要减排的温室气体，只能作为替代工质，而 不能长久使用。CO2作为一种在地球生物圈内自然存在的，ODP值为0，GWP值为1（CO2被定义为1，作为基 准值），并已经被证明是对人类无害的物质，目前受到了制冷学术及行业界的一致关注； 制冷剂名称 R744（CO2） R22 R410A 工作压力范围(MPa) 高压:9～12 高压:2～3 高压:3～5 低压:2～4.5 低压:0～0.7 低压:0～1.5 单位容积制冷量(kJ/m3) 51868 11385 16759 热力学特性：CO2冷媒单位容积制冷量大，3～5倍于R410A及R22（见表2）；CO2处于超临界流体 状态，比热大、导热系数高、动力粘度低的性质，使其具有比液体和气体更佳的传输性能和传热特性，传热 效率高，如表3。此外，与常规制冷剂相比，C02绝热指数较高,跨临界制冷循环的压缩比较小，约为2 ～4， 压缩过程更接近等熵，有利于指示效率的提高 表3 安全性：作为自然冷媒，CO2无毒，不可燃，虽然压力比较高，但由于CO2 的单位容积制冷量相当 大（见表2），因此压缩机及系统两器可以比目前做的小一些，而且实际上设备的破裂强度和压力与容积的 乘积有关，所以CO2的破裂强度与传统工质差不多，其高压爆破危害性在技术上是不难克服。 2.2 循环特性 CO2制冷循环与常规冷媒最大区别就是采用了跨临界循环，如图1，制冷循环有亚临界、跨临界、超 临界，常规冷媒机早期CO2 均应用亚临界循环，现CO2 主要应用跨临界制冷循环。早