二氧化碳制冷劑優(yōu)缺點 二氧化碳是自然界中的一種物質(zhì)，也是一種很好的制冷材料。事實上，二氧化碳作為一種制冷劑已有100年的歷史，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代被廣泛使用。隨著氨和氟制冷劑的應(yīng)

二氧化碳制冷劑優(yōu)缺點

二氧化碳是自然界中的一種物質(zhì)，也是一種很好的制冷材料。事實上，二氧化碳作為一種制冷劑已有100年的歷史，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)30年代被廣泛使用。隨著氨和氟制冷劑的應(yīng)用，二氧化碳制冷劑很快退出了歷史階段。

為什么二氧化碳制冷被重視？

2021年3月，北京召開中國碳達(dá)峰碳中和成果發(fā)布研討會，發(fā)布了2030年前中國碳達(dá)峰和2060年前碳中和目標(biāo)規(guī)劃。一方面，中國制冷行業(yè)的碳排放來自于電力和生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放，另一方面來自于制冷劑等非二氧化碳溫室氣體的排放。從全球來看，商用制冷是制冷的主體，其制冷劑排放量最大(根據(jù)CO2當(dāng)量計算)，占制冷劑總排放量的30%以上，如果使用CO作為制冷劑，商用制冷系統(tǒng)的碳足跡可以減少到幾乎為零！這就是二氧化碳制冷劑再次受到重視的主要原因。

1、二氧化碳制冷劑的優(yōu)缺點

優(yōu)點：
二氧化碳是一種天然物質(zhì)，ODP=0，GWP=1.使用二氧化碳作為制冷工作質(zhì)量，不損害大氣臭氧層，可降低全球溫室效應(yīng)，來源廣泛，價格便宜，可大大降低制冷劑替代成本，節(jié)約能源，解決化合物污染環(huán)境問題，經(jīng)濟(jì)效益好。

二氧化碳安全、無毒、不可燃、不爆炸，具有良好的熱穩(wěn)定性。即使在高溫下也不會分解有害氣體，泄漏不會損害人體、食品和生態(tài)。

二氧化碳具有適合制冷循環(huán)和設(shè)備的熱性能。分子量小，制冷能力大，0℃單位制冷量是傳統(tǒng)制冷劑的5~8倍，因此對于具有相同冷負(fù)荷的制冷系統(tǒng)，壓縮機(jī)尺寸可以顯著降低，重量減輕，整個系統(tǒng)非常緊湊；易于滿足潤滑條件，不腐蝕制冷系統(tǒng)的常用材料，可提高開式壓縮機(jī)的密封性能，減少泄漏。

二氧化碳粘度小，0℃二氧化碳飽和液體的運(yùn)動粘度只是NH3的5.2%、R12的23.8%，流體的流動阻力較小，傳熱性能比CFC類制冷劑較好，可改善全封閉制冷壓縮機(jī)的散熱。

缺點：
不能維持生命，如果濃度過高，會造成呼吸器官損傷，甚至窒息死亡；

臨界壓力高，臨界溫度低；CO2臨界溫度為Tc=31.1℃ ，臨界壓力為Pc=7.3MPa，水的臨界溫度為374℃，臨界壓力為22MPa。

無論是亞臨界循環(huán)還是跨臨界循環(huán)，CO2制冷系統(tǒng)的運(yùn)行壓力將高于傳統(tǒng)的制冷空調(diào)系統(tǒng)，給系統(tǒng)和零部件的設(shè)計帶來諸多困難，制造成本相對較高。

(制冷系統(tǒng)中使用的所有制冷劑的蒸發(fā)壓力曲線)

2、二氧化碳的應(yīng)用

二氧化碳的研究和應(yīng)用主要集中在三個方面：
一方面是汽車空調(diào)領(lǐng)域，由于制冷劑排放量大，對環(huán)境的危害也大；

在熱泵熱水領(lǐng)域，二氧化碳在超臨界條件下具有相當(dāng)大的溫度滑移，有利于在非常低的環(huán)境溫度下將熱水加熱到較高的溫度(90℃以上）。

在重疊制冷循環(huán)領(lǐng)域，二氧化碳具有良好的低溫流動性和換熱性能，并以此為例CO2/NH3.重疊制冷循環(huán)低溫級制冷劑。正如前面提到的，二氧化碳濃度過高會對人體呼吸器官造成損害，甚至窒息死亡，因此需要進(jìn)行泄漏監(jiān)測。相關(guān)要求如下：
如果二氧化碳濃度超過限值，只允許受過訓(xùn)練的人員進(jìn)入；報警器必須同時發(fā)出聲音和燈光報警，同時覆蓋室內(nèi)外；通風(fēng)系統(tǒng)和報警器不得使用相同的電源；報警器必須能夠啟動通風(fēng)，最好啟動關(guān)閉閥；通風(fēng)口和探測器必須盡可能低地安裝；探測器必須進(jìn)行監(jiān)測CO2 濃度，而不是缺氧。

3.二氧化碳在復(fù)合制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

CO2/NH3復(fù)合制冷循環(huán)NH3.高溫制冷循環(huán)和CO2.低溫制冷循環(huán)疊加，兩個獨(dú)立的制冷系統(tǒng)通過蒸發(fā)冷凝器（中間熱交換器）耦合。新系統(tǒng)不僅能滿足低蒸發(fā)溫度下蒸發(fā)的適當(dāng)蒸發(fā)溫度，而且在環(huán)境溫度下冷凝時能滿足中等冷凝壓力。