1 背景
从保护生态环境的角度出发，为防止臭氧层的破坏，当年许多国家对汽车空调制冷新工质进行了研究开发，我国从2000年起，对汽车上使用的制冷工质R12替换成了现在使用的制冷工质R134a。
由于R134a制冷工质的GWP（即：全球变暖潜能值）高达1300，远远高于欧盟提出的“GWP不超过150”的限值。因此，近年有人提出使用CO2作为制冷工质替代想法，研究使用这种绿色工质，来彻底解决大气变暖的温室效应问题。
2 CO2的相关特性
CO2的物理特性： GWP值为1。系统高压与低压力比值较小，适于在较高的压力下运行。
CO2的参数：临界温度31.1℃，临界压力7.38MPa。
3 CO2汽车空调原理简介
3.1 系统构成
R134a工质汽车空调系统主要工作循环在两相区内，临界点以下，而CO2系统主要工作在高压状态下，所以压缩机排气高压始终处于超临界状态，没有冷凝液化的过程，因而使用气体冷却器来取代通常的空调制冷系统的冷凝器，这是与传统亚临界制冷循环的主要区别。为提高整个系统的运行性能，在蒸发器后加装了气液分离器，用来改善蒸发器的换热性能，使得蒸发器内的制冷工质一直是两相，并使用内部换热器对低温蒸气进行再次过热，这样既能预防液击，又能过冷高压蒸气。由于工作在超临界状态下，压力和温度各自独立，为保持系统的性能，对高压侧压力的控制是非常重要的。
3.2 CO2系统的理论分析
3.3 CO2系统的实验分析
美国工程师曾开发过一款CO2汽车空调样机（也称MAC1）。德国的贝洱热系统公司也曾在2002年进行过CO2汽车空调系统的一系列试验，包括系统性能试验和耐久性能试验，取得了有价值的研究成果。与挪威研究的系统作比较，结构上使用的是平行流扁管换热器，使得整个系统变得紧凑。与福特车上的R134a 制冷系统作了比较，结果R134a制冷系统的冷量低于CO2制冷系统的冷量，但R134a系统的COP 值比CO2系统却高10 %，但在室外温度低于40℃时，会出现一个较好的状况，CO2 系统的COP 值会高出R134a系统的40%以上。
4 系统部件状况分析
4.1 压缩机
CO2压缩机与其他常规制冷工质压缩机相比，CO2压缩机的排气量相对小许多，吸气密度为R134a制冷系统的7倍。CO2汽车空调压缩机高/低压力压缩比较小、吸/排气压差较大、容积制冷量较大，适于在较高的压力工况下运行。
4.2 换热器
在相同的换热量下，利用CO2系统制冷工质的流量较小这一特点，可以把制冷工质侧的管径做得更小，能承受更大的工作压力。CO2空调与R134a空调相比，前者具有换热特性较好，容积制冷量较高的优势。
4.3 膨胀阀
为了使人们在汽车内的感觉更加舒适，在交通道路动态环境条件下，膨胀阀的开度调节对CO2汽车空调系统显得尤为重要。空调系统根据感温反馈自动调节膨胀阀，从而连续控制系统的高压，进而达到对制冷量的调节，现体出优于一般的蒸气压缩式制冷循环系统的长处。
5 结论
通过分析，在制冷特性方面，CO2系统制冷性能与R134a系统基本相同，特别是采用低压CO2系统具有一定的应用前景。理论上CO2工质替换可用现有的汽车空调系统来实现，但由于CO2制冷空调系统工作压力较高，其制冷部件及管路连接的耐压、密封还有待进一步提高，以保证系统运行的安全性。所以，对其材料强度、制造工艺及成本的研究成为以后的研究课题。
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