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制冷剂演进：R134a→R1234yf→R744→R290
车用制冷剂被环保法规一路推着换代：R134a→低 GWP 的 R1234yf→天然工质 R744(CO₂)/R290。本课把四种工质的物性、运行压力、安全等级和适用场景摆到一张表上，讲清每步“为什么换、付什么代价”。
H7-03 · 材料、连接与制造工艺 / 冷却液与制冷剂工程
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一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 能说清 ODP/GWP 法规如何一步步淘汰 R134a、逼出 R1234yf 与天然工质
- 能对比四种工质的容积制冷量、运行压力、临界温度与安全类别
- 能判断某车型/工况该走 HFO、CO₂ 还是 R290 路线及其系统代价
- 能把换工质对压缩机/换热器/管路/安全的连锁影响列全
内容大纲
- 换代的驱动力
- ODP：CFC/HCFC 被蒙特利尔议定书淘汰（背景）
- GWP 与欧盟 MAC 指令（GWP<150）逼退 R134a
- 基加利修正案削减 HFC → HFO 与天然工质
- 直接排放 vs 间接能耗（引到 H7-06/TEWI）
- 四种工质物性对比
- R134a：HFC，A1 不燃，GWP≈1400 量级
- R1234yf：HFO，A2L 微可燃，GWP 个位数（远低于 R134a）
- R744(CO₂)：天然，A1，GWP=1，跨临界高压
- R290(丙烷)：天然，A3 高可燃，GWP≈3
- 系统层面的影响
- 容积制冷量差异→压缩机排量重选
- 运行压力/压比→耐压与换热器芯体强度（G2-07）
- 临界温度低（T_c≈31℃）→**常温排热时**跨临界、需气冷器；低环温/低排热温度下会回落亚临界，判别与控制切换见 [[H7-04]]／[[N3-01]]
- 与冷冻油/密封/塑料的相容（联动 H4/G11）
- 安全与场景取舍
- A1/A2L/A3 分级与充注/泄漏应对
- 乘用车 AC：R1234yf 主流；热泵：CO₂/R290 兴起
- 直冷/二次回路架构对可燃工质的意义
- 成本、供应与维修生态的现实约束
关键公式
ODP（CFC-11=1）、GWP（CO₂=1，百年）
两把环保标尺，直接决定工质能不能上车
q_v = ρ_suction·(h₁−h₄)
容积制冷量：换工质后压缩机排量按它重选
π = p_dis/p_suc
压比随工质物性变，牵动压缩机设计与可靠性
T_crit < 排热温度 ⇒ 跨临界
临界温度低于排热温度即被迫跨临界（CO₂ 常温制冷即如此）
关键概念
R134aR1234yfR744 CO₂R290 丙烷HFOHFCODPGWPA1/A2L/A3容积制冷量临界温度跨临界
推荐工具与标准
本站冷媒工况计算器（P-T/焓） CoolProp/REFPROP 物性 GT-SUITE/KULI 系统仿真 制冷剂 log p-h 图/App
蒙特利尔议定书/基加利修正案 欧盟 MAC 指令 2006/40/EC ISO 817 / ASHRAE 34（工质命名与安全分级） SAE J639（车用空调安全）
工程案例
某乘用车平台空调从 R134a 切 R1234yf：物性接近、可近似沿用架构，但 A2L 微可燃要补泄漏与点火源评估；同平台若上热泵、想在低温多产热，团队评估改 R744——代价是全系统耐压翻档、压缩机与换热器重做。用一张对比表把“低 GWP 但要付什么”讲清。
动手做
交付物 · 给定一个整车场景（气候带+是否要热泵+成本约束）：① 在四工质对比表上打分选路线；② 列出换工质对压缩机/换热器/管路/安全的连锁改动清单；③ 写一段决策理由（为什么不是另外三个）。交付物=一页工质选型决策表。
常见误区
- 把 R1234yf 当 R134a 完全“drop-in”，忽略 A2L 可燃与充注/密封差异
- 只盯 GWP 选工质、不算间接能耗（低效低 GWP 反而总排放更高）
- 忽视临界温度：拿常规冷凝器思路套 CO₂（其实是跨临界气冷器）
- 换工质不重选压缩机排量与耐压等级、照搬旧部件
- 把“天然工质=更安全”一概而论（R290 是 A3 高可燃）
- 反过来把「跨临界」当成 CO₂ 的固有属性：是否跨临界由高压侧排热温度是否高于 T_c≈31℃ 决定，低环温工况下 CO₂ 高压侧回落亚临界、排热端确会冷凝，控制须判别并切分支（转 H7-04／N3-01）
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