二氧化碳为什么作为制冷剂？具有哪些优势和必然性！

一、为什么需要启用二氧化碳作为制冷剂：

全球变暖潜能值(GWP)表示一定质量的某种化学物质在特定时间段内，相对于同等制冷的二氧化碳在同等长度的时间段内，对全球变暖的贡献大小。其中一些化学物质，如氯氟烃(CFCs)和其他含有氯的元素也会导致臭氧层的损耗。这些化学品目前正在逐步淘汰。二氧化碳的GWP被定义为1.0。所使用的GWP值代表了100年时间范围内全球变暖的潜力。

一种物质的GWP值取决于潜能值的计算周期。

例如一种很快从大气中消失的气体，或许起初具有较大的影响，从较长的时间周期来看，随着她的消失，它对全球变暖的重要性也会降低，下表是20年和100年的GWP对比：

自1989年签署《蒙特利尔议定书》以来，氯氟碳(CFCs)和氢氯氟碳(HCFCs)的使用在全球范围内逐步停止。

在大多数情况下，氯氟烃CFCs和氯氟烃HCFCs已经被氢氟碳化物HFCs所取代。虽然氢氟碳化合物HFCs对臭氧层无有害影响，但这一群体中一些最常用的制冷剂是强温室气体

Velders et al等人的研究指出,如果国家承诺减少碳排放,全球大气中二氧化碳的含量将每分钟不超过450(PPM),但没有限制使用HFC制冷剂,然后HFC排放量可以达到2050年温室气体排放总量的45%。

由此，包括欧盟和美国在内的许多国家都在限制具有较高全球变暖潜能值（GWP)的氢氟烃类制冷剂的使用并不令人惊讶。下表列举了一些可用作制冷剂替代的化学物质。

合成制冷剂对环境的影响促使国际管理机构转向更环保、可持续的制冷剂解决方案。

《蒙特利尔议定书》旨在减少消耗臭氧的制冷剂的使用，这些制冷剂对臭氧层造成了严重的影响。这有一个不利的影响，因为我们当时留下了具有高全球变暖效应的制冷剂

从全球来看，商用制冷是制冷的主体，其制冷剂排放量最大(按CO2当量计算)，占制冷剂总排放量的30%以上.用CO2做制冷剂，可以将商用制冷系统的直接碳足迹减少到几乎为零。

不可不知：驾驶汽车行驶3万公里(18,641英里)所排放的二氧化碳量相当于泄漏1kg R404A.

二、未来如何选择制冷剂：

未来的制冷剂解决方案取决于下列因素.

CO2的临界温度较低(31.1oC/87.98oF)，而其他最常用的制冷剂的临界温度在70oC/158oF (R404A)和130oC/266oF (R717)之间。

CO2的三相点很高(-56.6oC/-69.8oF)。最常用的制冷剂温度在-77oC /-106.6 (R717)或以下。

下表列出了关于不同制冷剂特性的更多信息。有关三相点的更多信息，请参阅介绍二氧化碳特性和影响课程中的二氧化碳相态变化视频。

下图显示了超市制冷系统中使用的所有制冷剂的蒸发压力曲线.

高浓度的二氧化碳很危险。如果CO2浓度上升到超越大气中的自然水平，将导致人类呼吸频率加快。二氧化碳比空气重。因此，如果大量气体在封闭的房间中逸出，通常会在地板附近发现最高浓度。

空气中10%的CO2浓度对人类是致命的。在CO2泄漏的情况下，空气中的氧气量会逐渐减少。如果我们只监测氧气浓度，CO2会在低氧警报响起前达到10%的水平

这张图显示了环境空气中各种气体的混合比例，正常情况下， 氧气占20%，氮气占80和微量的惰性气体，例如氩气和CO2 几乎为零。如果有太多的CO2溢出，大气的混合比例就会发生变化从而对人体产生危害.

切勿将缺氧测量法用于CO2系统中的安全检测。

三、关于二氧化碳作为制冷剂，需要进行泄露监控：

EN 378（欧标）是针对制冷系统与热泵， 以及系统的持续泄露监控.

1）、若二氧化碳浓度超过限定值，只允许受过训练的人员进入，且必须安装检测器（机房和冷藏室都必须安装（第一条）.

报警器必须同时发出声音和灯光报警，并同时覆盖室内和室外（第三条，第7.3 款）.

通风系统和报警器不得使用同一个电源（第三条，第7.2 款）.

报警器必须能启动通风，最好还能启动关断阀.

通风口和检测器必须安装在尽可能低的位置（第三条，第8.2 款）.

检测器必须监测CO2 浓度，而非缺氧情况。

四、二氧化碳制冷系统热力计算：

随着二氧化碳制冷系统的应用越来越广泛，二氧化碳压缩机、二氧化碳各类制冷配件也越来越成熟，未来必定是二氧化碳制冷剂的天下；很多同行不知道如何做二氧化碳制冷系统的热力计算，那么今天我们推荐几个软件用于计算二氧化碳制冷系统：

01、Coolpack计算二氧化碳：

Coolpack是制冷从业者必备的一个软件，可以用于计算各类制冷系统的热力学参数、制冷剂物性，制冷部件的设计和选型，非常的方便，当然也可以用来做二氧化碳制冷剂的热力计算等：

二氧化碳压焓图：

二氧化碳热力计算：

二氧化碳双级压缩：

02、Simple二氧化碳系统：

单级压缩：

热气旁通制冷系统：