汽车制冷剂：从R12到R134a，再到R1234yf、R744-CO2

过去几十年，从R12到R134a，再到R1234yf，汽车制冷剂经历了重大的技术变革。本文将深入探讨汽车空调对制冷剂的特殊要求，对比分析R12、R134a和R1234yf的物性，并比较新型制冷剂R1234yf与R744-CO2。

过去几十年，从R12到R134a，再到R1234yf，汽车制冷剂经历了重大的技术变革。本文将深入探讨汽车空调对制冷剂的特殊要求，对比分析R12、R134a和R1234yf的物性，并比较新型制冷剂R1234yf与R744-CO2。

一、汽车空调对制冷剂的特殊要求

汽车空调系统对制冷剂有着独特的要求，这些要求包括环境友好性、高能效、稳定的化学和物理性质、非腐蚀性以及安全性。制冷剂的选择直接影响到空调系统的效能、环境影响以及用户的安全性。

1、环境友好性：

随着全球对气候变化的关注，制冷剂的环保性能成为选择的重要指标。低全球变暖潜能（GWP）和零臭氧层破坏潜能（ODP）是当前制冷剂发展的主要目标。

2、高能效比：

在保证冷却效能的同时，制冷剂应具有高能效比，以减少能源消耗和操作成本。

3、稳定性和安全性：

制冷剂在不同温度和压力下都应保持化学和物理的稳定性，避免对空调系统造成腐蚀或损害。同时，必须确保使用安全，特别是在高温高压的环境下。

二、 R12 、R134a和R1234yf的对比分析

1、目前汽车空调3种制冷剂：

CFC12（二氯二氟甲烷），也就是所谓的R12； 作为早期广泛使用的制冷剂，R12因其对臭氧层的破坏而被逐渐淘汰。R12具有良好的冷却效果和低成本，但其环境破坏性和全球变暖潜能（GWP）极高。
HFC134a（1，1，1，2-四氟乙烷），也就是所谓的R134a。 作为R12的替代品，R134a具有更低的臭氧破坏潜能（ODP），但其GWP仍然较高。R134a在汽车空调系统中提供了稳定的性能和良好的能效比。
R1234yf也是一种混合制冷剂，是近年来被广泛研究的新型制冷剂。 作为更环保的选择，R1234yf的GWP极低，几乎不影响臭氧层。虽然成本高于R134a，但R1234yf在安全性和环境友好性方面表现优异。目前欧洲多国已经有采用R1234yf 作为汽车制冷剂。R1234yf制冷剂是一种无色无味低毒的气体，化学性能稳定。其ODP=0,GWP=4，与R134a比较，R1234yf有更低的排气温度和油温，以及更低的压力比，系统效率更高。R1234yf五闪点，自燃点为405℃，为弱可燃性。

2、 R1234y 应用现状

经过数年的严格测试，HFO-1234yf 已经得到了美国、欧洲、日本和韩国许多汽车制造商的认可。

2008 年6 月10 日至12 日，汽车空调制冷剂替代方案大会上讨论了霍尼韦尔公司和杜邦公司联合研制的HFO-1234yf 制冷剂的可行性。讨论结果归纳总结为：HFO-1234yf 是最适合的新一代制冷剂，将在未来成为全球最主要的汽车空调制冷剂垄断市场。
2009 年2 月6 日，美国环保署（EPA）与美国汽车空调协会（MACS）在美国达拉斯联合举办了HFO-1234yf 商业化会议，，再一次表明了HFO-1234yf 在汽车空调制冷剂的地位。
2009 年8 月6 日, 霍尼韦尔公司在美国新泽西州宣布，日本监管机构已批准HFO-1234yf 可出口到日本并在日本使用，这标志着新型制冷剂的全球应用取得重大进展。
在HFO-1234yf 研发方面，阿科玛公司也不甘落后，已经推出了一项新产品产业化的计划，将HFO-1234yf 作为第4 代制冷剂替代HFC-134a 应用于汽车空调系统。目前，阿科玛已经生产出实验室规模数量的HFO-1234yf，计划在欧洲投资生产HFO-1234yf。
2018年6月底，德国联邦环境署（UBA）警告，制冷剂R1234yf可降解出三氟乙酸（TFA，HFOs的大气副产品），这可能污染供水系统，一旦发生HFO的污染是无法解决的。这势必会给R1234yf的推广增加阻力。

三、 新型制冷剂R1234yf与R744-CO2的对比

R1234yf：作为一种氢氟烯烃（HFO），R1234yf具有极低的GWP，是目前最受欢迎的环保制冷剂之一。尽管价格较高，R1234yf在减少温室气体排放和保护臭氧层方面的优势使其成为未来的主流选择。
R744-CO2：另一种新兴的环保制冷剂是R744，即二氧化碳（CO2）。R744的GWP非常低，且成本较低，但其在高压系统中的应用需要更复杂的控制技术和强化的系统组件。

在对比这两种制冷剂时，除了考虑环境影响和成本外，还需考虑系统的能效和维护需求。R1234yf在现有R134a系统中的适应性更好，而R744可能需要更多的系统设计改动。

采用 R744 的空调与以往的空调的最大区别在于系统中的工作压力很高，高压侧的压力最高约为 140bar，低压侧最高约为93 bar。可见将二氧化碳作为制冷剂需要的压力比较大。

技术挑战和趋势：虽然R1234yf和R744都是环保的制冷剂选择，但它们各自面临技术挑战。R1234yf需要处理与现有R134a系统的兼容性问题，而R744则需要更复杂的系统设计和高压运行技术。未来的研究将集中在提高这些制冷剂的系统兼容性、降低成本以及提升整体性能。

四、结语

随着全球对环境保护和可持续发展的重视日益增加，汽车制冷剂的选择已成为一个重要议题。从R12到R134a，再到R1234yf，每一次的技术转变都反映了行业对环保和效率的更高追求。而新兴的R1234yf和R744-CO2制冷剂更是代表了制冷剂技术向着更环保、更高效的方向发展。

R1234yf在现有的汽车空调系统中提供了一个平稳过渡的选择，它在降低环境影响方面做出了显著贡献，同时保持了与R134a相似的系统效率和兼容性。另一方面，R744（二氧化碳）作为一种天然制冷剂，在环保方面具有无可比拟的优势，尽管它对系统设计和运行提出了更高的要求。R744的应用可能需要更为复杂和成本较高的系统设计，以承受其工作时的高压力，同时也需要更精细的控制技术以保证其在不同温度和压力下的高效运行。

在未来，汽车行业在选择制冷剂时不仅要考虑其环境影响和能效，还需考虑其对汽车空调系统设计的影响，以及整体运营成本。随着环境法规的不断收紧和消费者对环保产品的需求日益增加，预计R1234yf和R744等环保制冷剂将逐渐取代R134a，成为新一代汽车空调系统的主流选择。

此外，汽车制造商和制冷剂供应商需要继续投资于研发，以改进制冷剂的性能和降低成本，同时也需要开发更先进的空调系统，以充分利用这些新型制冷剂的优势。政策制定者和行业监管机构也需制定合理的标准和指导方针，以促进环保制冷剂的广泛应用，同时确保系统的安全和可靠性。