汽车空调系统的新技术和新发展(编辑修改稿)

汽车空调系统的新技术和新发展(编辑修改稿)内容摘要：

134a 和其他氢氟碳制冷剂的 GWP（全球变暖潜值）均很高， HFC制冷剂的泄露已是欧美日各国政府和组织非常关注并着手制定法规解决的问题。 R134a的 GWP为 1300， 2020年欧盟制订的 FGas法令规定： 2020年 1月 1日起，在欧盟地区销售的新车的空调制冷剂的 GWP 值均低于 150。 新的制冷剂研究如火如荼， CO2以及 DupontHoneywell的 HFO1234yf是目前被广泛争论的下一代制冷剂选项。 由于 CO2作为制冷剂的特性与 R134a有着极大的不同：跨临界的工作压力要求对应 的压缩机油在以下方面改进：更好的抗磨、极压性能以便在更高的工作压力下润滑；与 CO2的相容性要好，而且保持粘度不被过度稀释以至抗磨极压性能降低；与新的系统零部件的相容性；高温高压下的稳定性等。 ZEROLRFLEP 是采用优异的不对称双端封头聚醚基础油和精选的添加剂复合而成的专门用于 CO2汽车空调的压缩机油，完全满足以上的要求，已批量生产和使用。 HFO1234yf尽管与 R134a的性质接近，但选择配套的润滑油仍需解决两个重要问题：与HFO1234yf良好的相容性，在 HFO1234yf系统中良好的化学稳定性。 事实 表明：目前市面上的 R134a压缩机油均无法满足以上两个要求。 ZEROLHD46已通过众多测试，是目前技术最领先的产品。 5 汽车空调制冷剂应用现状及未来发展 当前环境变暖引起的气候变化，臭氧层空洞等已成为全球性的环境问题，如果任其发展下去将对人类的生存和发展构成严峻的挑战。 因此在汽车空调制冷剂的替代研究过程中应该加强对 生态环境的保护意识，不能只看到眼前利益，而同时要注重生态环境与人类的协调和可持续的发展。 制冷剂对大气环境的影响 制冷剂是制冷过程中完成制冷循环的工作物质。 空调制冷中主要是采用卤代烃制冷剂，其中不含氢原子的称为氯氟烃 (CFC)，含氢原子的称为氢氯氟烃 (HCFC)，不含氯原子的称为氢氟烃 (HFC)。 空调制冷剂对大气环境的影响主要有两个方面，一是对大气臭氧层的破坏，另一方面是使全球气候变暖的温室效应。 在卤代烃中，随着氯原子数的增加，其对大气臭氧层的破坏就愈严重，因此， CFC对大气臭氧层的破坏最严重， HCFC对大气臭氧层的破坏程度相对较小， HFC不破坏臭氧层。 制冷剂对臭氧层的破坏程度用破坏臭氧层潜值 (Ozonedepletionpotential，简称 ODP)表示。 制冷剂的排放会产生全球气候变暖的温室效应，其影响程度用全球变暖潜值(Globalwarmingpotential，简称 GWP)表示。 制冷剂 CFC12的淘汰和替代 在蒙特利尔协议书签订以前，汽车空调系统多数使用 CFCl2作为制冷剂。 CFCl2是非常理想的制冷剂，它的沸点和摩尔质量分别是 ： ℃ 和 ，但它的 ODP值较高，根据蒙特利尔协议书， CFC12是一级被禁制冷剂。 为了寻找新的冷媒来代替 CFC类物质，空调行业已经作了广泛的研究，做了大量的努力去寻找 ODP值为零的新工质。 在这些研究中，由杜邦公司开发的制冷剂 HFC134a被成功的应用到制冷行业里。 制冷剂 HFC134a的主要特点是：不含氯原子；具有良好的安全性能；物理性能与 CFCl2比较接近，所以制冷系统的改型比较容易；传热性能比 CFCl2好，制冷剂的用量可大大减少。 HFC134a 和 CFCl2有相近的蒸发压力并且 ODP值为零， GWP 值仅 ，且无明显毒性 (长期慢性毒性试验仍在进行中 )，下表列出了汽车空调常用制冷剂的 ODP值、 GWP值和其在大气中的寿命。 HFC134a与现有矿物质的冷冻机油不溶合，因此不得不为之寻找新的压缩机油。 通过反复试验与筛选，现已开发出两种与 HFC134a溶合的油，它们的代号为 PAG及 POE，而 PAG油应用较为普遍。 但仍存在如下问题：具有高吸湿能力，易使制冷系统的节流元件 (毛细管或膨胀阀 )发生冰阻，因此需要加 大系统中干燥剂的装入量或提高其吸湿能力；高温下与HFC134a的溶合性降低，甚至不可溶。 因此要特别注意改善系统的冷凝条件，勿使冷凝温度过高；润滑性比矿物油稍差；对制冷系统现用的橡胶密封件有渗透或腐蚀作用，不仅涉及到橡胶密封件，还牵连到制冷剂的输送软管；价格较现在冷冻机油贵 45倍。 针对上述问题，应对汽车空调制冷系统的设计作如下的改变：制冷压缩机排量不变，可维持原机型，但所有橡胶密封件都必须换成氢化丁氰胶 (HNBR)材质；冷凝器 (含储液干燥器 )需修改设计，以提高散热能力及吸附制冷剂与油中水份的能力；蒸发器可维 持原结构不变；热力膨胀阀必须加大原有节流元件的阻尼值，故应减少其节流孔，还要更换密封件的材质，并用型号表明是用HFC134a的；制冷剂管路 (含软管及接头 )方面，需更换接头内密封件的材质，软管采用多层复合结构、在抗 PAG油的橡胶内衬中夹一层尼龙，以提高抗渗透能力。 目前 HFC134a已商品化，广泛地应用于制冷空调中，尤其是成功地用于汽车空调。 这是因为一是由于 HFC134a特性使然，二是通过选择单一的冷媒，可以避免制冷剂经过胶皮软管时组成发生变化，目前全球生产的 HFC134a 制冷剂中 50%用于汽车空 调，由于汽车空调的特殊工况，一般情况下海两年就要加注一次制冷剂。 2020年中国新车消费 HFC134a约 6550吨，维修用量约 2950吨，合计 9500吨，同比增长 25%，约占 HFC134a消费总量的 56%。 由此可见中国汽车空调市场是巨大的，对制冷剂的需求也是巨大的。 制冷剂 HFC134a 的替代。 根据欧盟已通过的含氟温室气体控制法规的要求，自 2017年 1月 1日起，欧盟将禁止新生产的汽车空调使用 GWP 值大于 150的制冷剂，由于现在使用的HFC134a 的 GWP 值为 1300，故将被禁用；在 2020年 1月 1日至 2017年 1月 1日的 6年间，在用汽车空调将按比例逐步淘汰 GWP 值大于 150的制冷剂；自 2017年 1月 1日起，将禁止所有汽车空调使用 GWP值大于 150的制冷剂。 因而，汽车空调使用低 GWP 值的制冷剂成为趋势和必然，CO碳氢化合物、 HFC152a以及一些可作为汽车空调制冷剂的混合物成为研究热点。 (1)合成工质的制冷剂。 美国霍尼韦尔 (Honeywell)公司自 2020年起开始研发 HFC134a的混合物替代品，开发出了由四氟丙烯 (CF3CF=CH2)和三氟碘甲烷 (CF3l)组成的二元混合物(以四氟丙烯为主 )，并命名为 FluidH。 据悉，该混合物的 GWP 值小于 10，具有不可燃、滑移温度小、与原 HFC134a系统兼容性能好等特性。 目前正在进行毒性和系统稳定性试验、压缩机测试、系统测试及车体测试等工作。 美国德尔福 (Delphi)、 通用汽车 (GeneralMotors)等公司正在研发以 HFC152a为制冷剂的汽车空调系统。 据其研究和试验结果可知，汽车空调系统使用 HFC152a作制冷剂基本无需更改现有以 HFC134a为制冷剂的汽车空调系统的管路部件及生产线，与目前的 HFC134a系统相比，可提供相当甚至更优的制冷效果，且性能系数更高。 2020年，在美国亚利桑那州凤凰城举行的美国汽车工程师协会 (SAE)新型制冷剂研讨会上，使用 HFC152a的测试车受到好评。 另外，美国杜邦。