【文章內容簡介】 134a 和其他氫氟碳制冷劑的 GWP（全球變暖潛值）均很高， HFC制冷劑的泄露已是歐美日各國政府和組織非常關注并著手制定法規(guī)解決的問題。 R134a的 GWP為 1300， 2020年歐盟制訂的 FGas法令規(guī)定： 2020年 1月 1日起，在歐盟地區(qū)銷售的新車的空調制冷劑的 GWP 值均低于 150。新的制冷劑研究如火如荼， CO2以及 DupontHoneywell的 HFO1234yf是目前被廣泛爭論的下一代制冷劑選項。 由于 CO2作為制冷劑的特性與 R134a有著極大的不同：跨臨界的工作壓力要求對應 的壓縮機油在以下方面改進：更好的抗磨、極壓性能以便在更高的工作壓力下潤滑；與 CO2的相容性要好，而且保持粘度不被過度稀釋以至抗磨極壓性能降低；與新的系統(tǒng)零部件的相容性；高溫高壓下的穩(wěn)定性等。 ZEROLRFLEP 是采用優(yōu)異的不對稱雙端封頭聚醚基礎油和精選的添加劑復合而成的專門用于 CO2汽車空調的壓縮機油，完全滿足以上的要求，已批量生產和使用。 HFO1234yf盡管與 R134a的性質接近，但選擇配套的潤滑油仍需解決兩個重要問題：與HFO1234yf良好的相容性，在 HFO1234yf系統(tǒng)中良好的化學穩(wěn)定性。事實 表明：目前市面上的 R134a壓縮機油均無法滿足以上兩個要求。 ZEROLHD46已通過眾多測試，是目前技術最領先的產品。 5 汽車空調制冷劑應用現(xiàn)狀及未來發(fā)展 當前環(huán)境變暖引起的氣候變化，臭氧層空洞等已成為全球性的環(huán)境問題，如果任其發(fā)展下去將對人類的生存和發(fā)展構成嚴峻的挑戰(zhàn)。因此在汽車空調制冷劑的替代研究過程中應該加強對 生態(tài)環(huán)境的保護意識，不能只看到眼前利益，而同時要注重生態(tài)環(huán)境與人類的協(xié)調和可持續(xù)的發(fā)展。 制冷劑對大氣環(huán)境的影響 制冷劑是制冷過程中完成制冷循環(huán)的工作物質?？照{制冷中主要是采用鹵代烴制冷劑，其中不含氫原子的稱為氯氟烴 (CFC)，含氫原子的稱為氫氯氟烴 (HCFC)，不含氯原子的稱為氫氟烴 (HFC)?？照{制冷劑對大氣環(huán)境的影響主要有兩個方面，一是對大氣臭氧層的破壞，另一方面是使全球氣候變暖的溫室效應。 在鹵代烴中，隨著氯原子數(shù)的增加，其對大氣臭氧層的破壞就愈嚴重，因此， CFC對大氣臭氧層的破壞最嚴重， HCFC對大氣臭氧層的破壞程度相對較小， HFC不破壞臭氧層。制冷劑對臭氧層的破壞程度用破壞臭氧層潛值 (Ozonedepletionpotential，簡稱 ODP)表示。 制冷劑的排放會產生全球氣候變暖的溫室效應，其影響程度用全球變暖潛值(Globalwarmingpotential，簡稱 GWP)表示。 制冷劑 CFC12的淘汰和替代 在蒙特利爾協(xié)議書簽訂以前，汽車空調系統(tǒng)多數(shù)使用 CFCl2作為制冷劑。 CFCl2是非常理想的制冷劑，它的沸點和摩爾質量分別是 ： ℃ 和 ，但它的 ODP值較高，根據(jù)蒙特利爾協(xié)議書， CFC12是一級被禁制冷劑。 為了尋找新的冷媒來代替 CFC類物質，空調行業(yè)已經(jīng)作了廣泛的研究，做了大量的努力去尋找 ODP值為零的新工質。在這些研究中，由杜邦公司開發(fā)的制冷劑 HFC134a被成功的應用到制冷行業(yè)里。制冷劑 HFC134a的主要特點是：不含氯原子；具有良好的安全性能；物理性能與 CFCl2比較接近，所以制冷系統(tǒng)的改型比較容易；傳熱性能比 CFCl2好，制冷劑的用量可大大減少。 HFC134a 和 CFCl2有相近的蒸發(fā)壓力并且 ODP值為零， GWP 值僅 ，且無明顯毒性 (長期慢性毒性試驗仍在進行中 )，下表列出了汽車空調常用制冷劑的 ODP值、 GWP值和其在大氣中的壽命。 HFC134a與現(xiàn)有礦物質的冷凍機油不溶合，因此不得不為之尋找新的壓縮機油。通過反復試驗與篩選，現(xiàn)已開發(fā)出兩種與 HFC134a溶合的油，它們的代號為 PAG及 POE，而 PAG油應用較為普遍。但仍存在如下問題：具有高吸濕能力，易使制冷系統(tǒng)的節(jié)流元件 (毛細管或膨脹閥 )發(fā)生冰阻，因此需要加 大系統(tǒng)中干燥劑的裝入量或提高其吸濕能力；高溫下與HFC134a的溶合性降低，甚至不可溶。因此要特別注意改善系統(tǒng)的冷凝條件，勿使冷凝溫度過高；潤滑性比礦物油稍差；對制冷系統(tǒng)現(xiàn)用的橡膠密封件有滲透或腐蝕作用，不僅涉及到橡膠密封件，還牽連到制冷劑的輸送軟管；價格較現(xiàn)在冷凍機油貴 45倍。針對上述問題，應對汽車空調制冷系統(tǒng)的設計作如下的改變：制冷壓縮機排量不變，可維持原機型，但所有橡膠密封件都必須換成氫化丁氰膠 (HNBR)材質；冷凝器 (含儲液干燥器 )需修改設計，以提高散熱能力及吸附制冷劑與油中水份的能力；蒸發(fā)器可維 持原結構不變；熱力膨脹閥必須加大原有節(jié)流元件的阻尼值，故應減少其節(jié)流孔，還要更換密封件的材質，并用型號表明是用HFC134a的；制冷劑管路 (含軟管及接頭 )方面，需更換接頭內密封件的材質，軟管采用多層復合結構、在抗 PAG油的橡膠內襯中夾一層尼龍，以提高抗?jié)B透能力。 目前 HFC134a已商品化，廣泛地應用于制冷空調中，尤其是成功地用于汽車空調。這是因為一是由于 HFC134a特性使然，二是通過選擇單一的冷媒，可以避免制冷劑經(jīng)過膠皮軟管時組成發(fā)生變化，目前全球生產的 HFC134a 制冷劑中 50%用于汽車空 調，由于汽車空調的特殊工況，一般情況下海兩年就要加注一次制冷劑。 2020年中國新車消費 HFC134a約 6550噸，維修用量約 2950噸，合計 9500噸，同比增長 25%，約占 HFC134a消費總量的 56%。由此可見中國汽車空調市場是巨大的，對制冷劑的需求也是巨大的。 制冷劑 HFC134a 的替代 。 根據(jù)歐盟已通過的含氟溫室氣體控制法規(guī)的要求，自 2017年 1月 1日起，歐盟將禁止新生產的汽車空調使用 GWP 值大于 150的制冷劑，由于現(xiàn)在使用的HFC134a 的 GWP 值為 1300，故將被禁用；在 2020年 1月 1日至 2017年 1月 1日的 6年間，在用汽車空調將按比例逐步淘汰 GWP 值大于 150的制冷劑；自 2017年 1月 1日起，將禁止所有汽車空調使用 GWP值大于 150的制冷劑。因而，汽車空調使用低 GWP 值的制冷劑成為趨勢和必然，CO碳氫化合物、 HFC152a以及一些可作為汽車空調制冷劑的混合物成為研究熱點。 (1)合成工質的制冷劑 。 美國霍尼韋爾 (Honeywell)公司自 2020年起開始研發(fā) HFC134a的混合物替代品，開發(fā)出了由四氟丙烯 (CF3CF=CH2)和三氟碘甲烷 (CF3l)組成的二元混合物(以四氟丙烯為主 )，并命名為 FluidH。據(jù)悉，該混合物的 GWP 值小于 10，具有不可燃、滑移溫度小、與原 HFC134a系統(tǒng)兼容性能好等特性。目前正在進行毒性和系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗、壓縮機測試、系統(tǒng)測試及車體測試等工作。 美國德爾福 (Delphi)、 通用汽車 (GeneralMotors)等公司正在研發(fā)以 HFC152a為制冷劑的汽車空調系統(tǒng) 。據(jù)其研究和試驗結果可知，汽車空調系統(tǒng)使用 HFC152a作制冷劑基本無需更改現(xiàn)有以 HFC134a為制冷劑的汽車空調系統(tǒng)的管路部件及生產線，與目前的 HFC134a系統(tǒng)相比，可提供相當甚至更優(yōu)的制冷效果，且性能系數(shù)更高。 2020年，在美國亞利桑那州鳳凰城舉行的美國汽車工程師協(xié)會 (SAE)新型制冷劑研討會上，使用 HFC152a的測試車受到好評。 另外，美國杜邦