R744 (二氧化碳)

R744是一种天然制冷剂，其ODP（臭氧消耗潜能值）为0，GWP（全球变暖潜能值）为1，对环境极其友好。

优点：

1. 环保性能极佳：

   • GWP = 1：几乎可以忽略不计的全球变暖影响，远低于传统制冷剂。

   • ODP = 0：对臭氧层无破坏。

   • 天然工质：非人工合成，来源于工业副产品，无毒且不可燃（A1安全等级）。

2. 优异的热力学性能：

   • 高容积制冷量：在低温环境下，单位容积制冷能力非常强，效率很高。这使得它在商用冷冻冷藏（如超市）领域表现卓越。

   • 优良的热传导特性：传热效率高，可以减少换热器的尺寸。

3. 运行成本可能更低：

   • 在适合其特性的低温应用中，能效比（COP）很高，可以节省电费。

   • 由于其环保性，不受日益严格的氟气体法规（如欧盟F-Gas法规）的限制和配额影响，长期合规成本低。

4. 可用于热泵：

   • 在产生高温热水方面（如85°C以上）具有独特优势，因为其放热过程中的“滑移温度”特性非常适合热泵应用，能获得很高的制热系数。

缺点：

1. 系统运行压力极高：

   • 临界压力高达73.8 bar，系统通常设计为跨临界循环，工作压力远高于传统制冷剂（通常是其5-8倍）。这要求所有系统部件（压缩机、管道、阀门、换热器）都必须耐高压，导致初投资成本高。

2. 效率受环境温度影响大：

   • 在高温环境下（例如气温超过30-35°C），作为空调系统使用时，其效率（COP）会显著下降，甚至可能低于传统制冷剂。这是它作为车用空调时的主要挑战。

3. 系统复杂：

   • 需要专门的高压部件和控制系统。

   • 跨临界循环需要额外的部件（如气体冷却器、膨胀机或电子膨胀阀）来优化效率，增加了系统的复杂性和控制难度。

4. 应用场景受限：

   • 目前在汽车空调领域，除了少数品牌（如奥迪、保时捷）在高端车型上使用外，并未大规模普及，主要原因就是高温环境下能效问题和成本。

   • 主要优势领域集中在商用冷冻冷藏和工业热泵。

R1234yf

R1234yf是一种氢氟烯烃，属于人工合成的下一代制冷剂，被设计用来直接替代汽车空调中的R134a。

优点：

1. 极低的GWP：

   • GWP < 1，符合欧盟等地区对汽车空调制冷剂GWP必须低于150的强制法规要求。它是R134a（GWP=1430）的直接、合规的“下拉”式替代品。

2. 与现有系统的兼容性：

   • 其热物理性质与R134a非常相似，因此可以在最小改动的情况下，直接用于为R134a设计的汽车空调系统中。这使得汽车制造商升级换代成本相对较低。

3. 安全性：

   • 被归类为A2L安全等级，即微可燃。其燃烧性非常非常低，需要极强的点火源和特定浓度才能点燃，在汽车应用中被认为是足够安全的。

4. 能效表现良好：

   • 在典型汽车空调工况下，其制冷性能和能效与R134a非常接近，在某些工况下甚至略优。

缺点：

1. 微可燃性：

   • 尽管燃烧性极低，但“可燃”这个标签仍然是其一个理论上的缺点，需要在整个产业链（生产、运输、维修）中建立新的安全规范和操作流程。

2. 成本高昂：

   • 由于其生产工艺复杂，专利保护期长，价格非常昂贵，通常是传统制冷剂的数倍甚至十倍以上。

3. 环保争议：

   • 虽然GWP极低，但它是一种含氟气体，并且在大气中会分解产生三氟乙酸，这是一种具有争议的持久性物质。

   • 其生产过程本身也有环境足迹。

4. 性能局限：

   • 它被视为一种“过渡性”解决方案，其性能上限不如R744或R290（丙烷）等天然工质。在更高制冷需求或更严苛环境下，可能不是最优解。

总结对比表格

结论与选择

• R1234yf 是目前汽车空调领域的现实主义和过渡选择。它满足了法规要求，且对现有生产线改动最小，已成为全球绝大多数新车的标配。

• R744 是特定领域的理想主义和长远选择。它在商用冷冻冷藏中已经是成熟且领先的技术，在工业热泵领域也前景广阔。在汽车行业，它被视为R1234yf之后可能的下一代技术，但需要克服高温能效和成本的挑战。

简单来说：

• 如果你是一个汽车制造商，追求合规和低成本升级，R1234yf 是当前最务实的选择。

• 如果你在建设一个大型超市的冷库或者高温热泵系统，R744 很可能是技术上更优越、全生命周期成本更低的选择。