N3-01 CO₂ 跨临界热泵与低温高效采暖

课程代码 N3-01 · 板块 N 前沿与新技术 / 新工质与 CO₂ 热泵 时长 约 3.5 小时（10 讲） 前置 A1-04 工程热力学与蒸气压缩制冷循环（log p-h图判读）；C3-02 热泵采暖原理与低温制热衰减；H7-04 CO₂ 跨临界系统工程要点；K3-05 PID/前馈/增益调度控制实战 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 N3-01 大纲的完整展开版

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你手上的事	直接看	还要配
审一份跨临界高压设定值方案（查表前馈还是在线极值搜索）	第 6 讲：两条路的取舍判据、扰动步长怎么由噪声反算、寻优使能窗口的四个条件	第 3 讲——峰有多平，决定了哪条路根本走不通
定一条跨／亚临界判别与切换的判据	第 4 讲：主量取高压侧压力、迟滞带宽与确认时长怎么反算、切换瞬间执行器怎么交接	第 5 讲（架构先决定了有几个执行器可交接）
写一份跨临界专有的标定量清单与环境舱试验要求	第 4 讲：缓慢跨界扫描怎么做、要标哪些量	第 6 讲（查表网格密度由设定值误差预算反推）
判一个低温采暖平台该不该上 CO₂	第 10 讲：三条判据（法规窗口与工质可得性／运行温区／高压侧供应链与售后）逐条核	第 8 讲（优势来自容积制热量的衰减，⛔ 不是 COP）
定 IHX 装不装、效能取到多少	第 9 讲：效能扫描四行，以及它真正改动的是哪一段	第 7 讲（效能上界由排气温度定，⛔ 不由 COP 收益定）

⛔ 本课不覆盖：

【栏一 · 不讲哪些题目】循环侧扫压方法与高环温效率惩罚的部件侧后果 → 另见 H7-04 CO₂ 跨临界系统工程要点；PID／前馈／增益调度通法 → 另见 K3-05 PID/前馈/增益调度控制实战，MPC → K3-06 模型预测控制（MPC）在热管理中的应用，双环解耦回链 K3-02 空调温控与压缩机转速/过热度控制（制冷与制热两模式）；通用标定流程与工具 → K6-01 热管理标定流程与工具（INCA/CANape） / K6-02 空调与制冷系统标定；降额曲线 → K5-02 热管理故障处理与降级策略，高压保护与压力-温度判据 → G12-02 压力—温度联测与冷媒状态感知；不可逆损失与㶲损的定义式、环境态取法与部件级分解 → A5-07 热力学第二定律与㶲分析：熵产、三类不可逆的定量与部件级㶲损分解（本课只用结论）；IHX 本体的结构形式与两侧压降分配 → G2-08 内部换热器（IHX/回热器）本体：结构形式、效能定量与三笔代价核算；喷射器的工程实现与选型 → B3-02 制冷剂回路拓扑：并联蒸发、经济器、闪蒸与喷射器；电子膨胀阀件级 → G4-01 电子膨胀阀（EXV）结构、控制与选型，气液分离器件级 → G10-01 储液干燥器与气液分离器设计；CO₂ 压缩机的特殊设计要点 → G1-06 CO₂ 与 R290 压缩机的特殊设计要点；可燃工质泄漏进舱的浓度账与换气率、以及 CO₂ 自身的窒息性泄漏风险 → N3-02 天然工质（R290/R744）系统与安全；换热强化表面与翅片侧机理 → N3-03 新型换热强化表面与微通道工艺；全生命周期当量温室影响的比较口径 → H7-06 工质环保法规（GWP/ODP）与替代路线；平衡点概念本身 → C3-02 热泵采暖原理与低温制热衰减。

【栏二 · ⛔ 真正不给的数】① 未取得原文的标准条款限值与等级号：工质安全分类体系、车用制冷系统安全要求、制冷剂编号与安全性分类、压力容器设计体系——本课未独立核对原文，只写它们各管哪一类问题与去哪里查，⛔ 不复述任何条款、限值、试验条件与分级判据，版次一律以现行目录为准、引用前须核。唯一写出的是「CO₂ 的安全分类为 A1」这一条分类结论，且同样标明本课未核原文。② 本项目自己的验收阈值：高压侧设计压力上限 p_des、排气温度保护限 T_dis,max、判别迟滞带宽与确认时长、极值搜索的扰动步长 Δp_step、快慢环时标比 τ_slow/τ_fast、查表网格密度——⚠ 这几个量本课未取得可信的公开区间，正文因此给的是反算链、索取这个数时必须一起要的口径、以及什么时候必须重算，⛔ 不写「取决于平台」了事。③ 教学假设之外的具体产品参数：某一台压缩机的等熵效率 MAP → 压缩机供应商与 G1-06 CO₂ 与 R290 压缩机的特殊设计要点；某一台 IHX 的效能-流量曲线 → G2-08 内部换热器（IHX/回热器）本体：结构形式、效能定量与三笔代价核算（索取时必须问清是按哪一侧定义的效能）；结霜到化霜的周期与时间平均制热量折减 → 本平台环境舱实测；平衡点位置与补热档位 → 本平台的座舱热负荷需求线。

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引言：高压这个数，从此没有人替你定了

在亚临界蒸气压缩系统里，高压侧的压力是一个被动量。环境温度、风量、冷凝器面积一定，冷凝饱和温度就定了，冷凝压力跟着定，控制器要做的只是承认它。你在 A1-04 工程热力学与蒸气压缩制冷循环（log p-h 图判读） 的 log p-h 图上画的那个矩形，右边那条边的高度，是环境替你按下去的。

CO₂ 跨临界系统把这条边抬走了。T_crit ＝ 30.98℃、p_crit ＝ 7.38 MPa（取自物性库 CoolProp 8.0.0 的 304.128 K / 7.3773 MPa）——临界点落在车用温区里面，而不是远远在它之上。夏天气体冷却器出口被环境空气或冷却液挡在 35~50℃，冬天制热要把水加到 50~65℃，两种工况的排热温度常年高于 30.98℃。于是高压侧被迫进入超临界区，那里没有饱和线：压力与温度不再一一对应，气体冷却器出口温度 T_gc,out 与高压 p_gc 成了两个相互独立的量。

钉子①：高压从一个被动量变成了一个独立自由度——于是必须有人去定它，而定它的判据是一条单峰曲线。多出来的自由度不会自己消失。它要么被人主动寻优（这是本课的主线），要么被某个执行器的默认开度随机决定——那就是把 COP 交给运气。它的判据是供热 COP_h 对 p_gc 的单峰形状：压力往上走，气体冷却器出口的比焓压得更低、单位质量取到的制热量增加；压力再往上走，压缩功涨得比制热量更快。两个方向相反的效应交在一点，就是 p_opt。正因为单峰，才存在唯一的最优；也正因为峰顶极平、左陡右缓，才推出了本课三条控制结论——查表前馈够用、极值搜索难做、宁可略高不可偏低。教学基准工况下这个峰落在 p_opt ＝ 9.12 MPa、COP_h ＝ 2.315，峰两侧 ±0.3 MPa 内 COP_h 变化不到 0.3%，而偏低 1.0 MPa 只剩峰值的 90.8%、偏高 1.0 MPa 仍有 98.9%（⚠ 教学口径的计算结果，教学假设值，⛔ 不对应任何平台、⛔ 不得当作标定表的起点数据）。这颗钉子贯穿第 3、5、6、7 讲：第 3 讲证明峰存在并量出它的形状，第 5 讲数清楚谁能动这个自由度，第 6 讲决定设定值怎么生成，第 7 讲把它放进保护留出的窗口里。

钉子②：CO₂ 低温采暖的优势不在 COP 的衰减斜率上，而在容积制热量 q_v 的衰减上。把它记成「COP 衰减更平缓」，是把功劳记错了地方，并且会让整车收益算错。本课可复算的教学口径下，各自归一化到 +10℃：蒸发温度降到 −20℃ 时，CO₂ 的 COP 比是 0.538、R1234yf 是 0.541——几乎一样；而 q_v 比是 0.615 对 0.383，差距接近一倍（⚠ 教学假设值；两条循环只对齐蒸发侧、排热侧口径不同 ⇒ 两列的绝对值不可直接比大小，本课只比各自归一化后的衰减比）。⇒ 优势真正的折现路径是：同样排量与转速下，低温端还拿得出制热量 ⇒ 制热量曲线与座舱需求线的交点落在更低的环境温度上 ⇒ 少装一档辅助电加热、少一段高功率补热。⛔ 不是「更省电」。这颗钉子落在第 8 讲（衰减账与平衡点）与第 10 讲（三条判据里运行温区那一条）。

最容易被读反的一条，现在就点破：「排气温度高是 CO₂ 的缺点 ⇒ 要想办法把它压下去。」方向做反了一半，而且是能直接把系统推到低效侧的那种反。真正的结构是两面的：跨临界排热段沿程连续降温、没有恒温平台，与逆流的水侧或风侧斜线贴合得好，高排气温度正是大温升制热（把冷却液从 20℃ 加热到 60℃ 这类）能力的来源之一；同时它又确实是约束的主角——本课教学口径下 T_gc,out ＝ 50℃ 那一行的排温已到 180℃，而同口径的 R1234yf 在 −20℃ 蒸发 / 50℃ 冷凝时只有 69℃（⚠ 两侧同为 SH ＝ 5 K、等熵效率 0.65 的循环计算值，教学假设值，⛔ 不对应任何平台）。排温经常先于压力成为真正的约束。

⇒ 照「一律压排温」这条错读去做，你会同时做错三个很具体的动作：把 IHX 效能往低做（而它的收益随效能单调增）、把高压设定值往低设（而曲线左陡，偏低 1.0 MPa 就掉到峰值的 90.8%）、把压比往低压方向压。三件事都把系统推向低效侧，而排温该撞限时照样撞。正确动作是：把排温当成一条约束边界，在它留出的窗口内寻优——第 7 讲给保护让路的顺序。

还有三条同样常被读反的，一并在这里点破，正文各有落点：

① 「峰很平 ⇒ 极值搜索好做」——恰好相反。峰平（±0.3 MPa 内变化不到 0.3%）正是极值搜索分辨不出方向的直接原因：0.3% 会被传感器噪声、工况漂移、水温波动整个淹没；而它同时是「查表前馈够用」的原因。同一个事实推出两条方向相反的结论，必须成对记（第 3 讲量形状，第 6 讲用它做取舍）。

② 「IHX 对 CO₂ 的循环收益显著大于常规工质」——按 COP 的相对增益衡量，不成立。本课复算口径下，效能取 0.3／0.5／0.7 时 COP_h 增益只有 +0.6%／+1.0%／+1.4%，落在百分之几里。IHX 在 CO₂ 上真正改得多的是节流出口干度（0.506 → 0.382）与闪发气量，而这份收益大部分被「吸气被加热、比容变大、压缩功同步上去」抵掉；与此同时排气温度从 132℃ 涨到 182℃（⚠ 教学假设值；⚠ 该表的收益不含 IHX 两侧压降代价 ⇒ 它是一个上界，⛔ 不得当作可承诺值、⛔ 不得反过来用它给 IHX 定选型指标）。照旧说法去写选型报告，会把 IHX 的收益高估一个量级（第 9 讲）。

③ 「按环境温度判跨临界还是亚临界」——判别的主量是高压侧压力。p_gc 高于 7.38 MPa 判跨临界、低于判亚临界，温度只作辅助确认。按环境温度判，在出水温度高而环温不高的工况下会得出「亚临界」的错误分支，控制器于是切去控过冷度——而那一侧根本没有饱和线，过冷度 ΔT_sc 在跨临界侧没有定义（第 4 讲）。

本课的射程：把「跨临界多出来的那个自由度」从头管到尾——它为什么存在（第 1、2 讲）、它长什么形状（第 3 讲）、它什么时候消失与怎么交接（第 4 讲）、谁能动它（第 5 讲）、设定值怎么生成（第 6 讲）、怎么和别的环与保护共处（第 7 讲），再把它折成两笔整车能看懂的账（第 8 讲的容量与能效、第 10 讲的选型判据），中间插一讲循环级的效率手段（第 9 讲）。⛔ 本课不复述标准条款，也不做部件本体与通用控制律——那几块的去向已列在上一节。

本课的正向交付物，说白了是三样：一条可以自己走一遍的反算链（每个平台相关量该向谁要、要连什么口径一起要、拿到之后怎么反算本平台的设定值与边界）、一套口径定义（分子取哪一段、效能按哪一侧定义、比较时对齐哪一侧）、以及一句什么时候必须重算。⛔ 它不是一张可以抄走的设定值表——那张表只能在你自己的环境舱里长出来。

全课十讲的走法：第 1 讲立物性前提，讲清临界点落在温区里面这件事，以及优势与代价各自的起点；第 2 讲逐段拆 p-h 图，看清四段里只有一段真的变了，顺带把「跨临界节流不等焓」这句流传很广的错话纠正掉；第 3 讲把最优高压的峰算出来、量出它的位置、斜率与平坦度；第 4 讲做判别与切换的状态机，含迟滞、确认时长、执行器交接、标定量清单与环境舱的缓慢跨界扫描；第 5 讲按架构数执行器，把被控量映射列成表；第 6 讲生成设定值，比较查表前馈与极值搜索，并把设定值误差做成一本可加的预算账；第 7 讲讲协调与守护——快慢环靠时标分离、保护优先于效率、降额期间寻优该退出、开停机与切换瞬态怎么避；第 8 讲算低温端的两本账并接到平衡点与化霜上；第 9 讲过四类效率手段（IHX、喷射器、补气增焓与多级压缩归为一类、中压受液器＋闪气旁通），说清每一类改的是循环的哪一段；第 10 讲回到选型，按三条判据分界，给横向比较的口径框架与一次完整的工况判读练习。

最后把全课的教学口径一次钉死（写在这里，后面各讲不再重复解释）：本课所有可算的数出自同一套教学基准工况——工质 CO₂（R744）、蒸发温度 −20℃、气体冷却器出口温度 T_gc,out ＝ 35℃、吸气过热度 SH ＝ 5 K、压缩机等熵效率 η_is ＝ 0.65，高压在 7.40~14.00 MPa 区间内以 0.01 MPa 步长扫描取 COP_h 极大，物性库 CoolProp 8.0.0；⛔ 不计管路压降、不计电机与壳体传热、不计换热器接近度。⚠ 这一套是教学假设，不对应任何平台，⛔ 不得取用、⛔ 不得据图取值、⛔ 不得当作标定表的起点数据。另有两条口径本课全程不变，先说在前面：COP_h 与 q_v 的分子一律取气体冷却器的放热量（IHX 的回热留在循环内部、并没有送进舱内，⛔ 不计入分子）；IHX 效能一律按低压侧定义（同一台 IHX 在三种定义下的效能数值不同，引用外部数据前必须先问对方用的是哪一侧，⛔ 不许直接收下一个裸的「效能 0.6」）。

第 1 讲　CO₂ 为什么必须跨临界：临界点落在车用温区里面

这门课后面九讲讲的全是控制、标定、选型，但它们全都挂在一条物性事实上：CO₂ 的临界温度只有 30.98℃，而车上的排热温度——不管是夏天把热排给环境空气，还是冬天把热排给要送进舱内的冷却液——常年高于它。⇒ 高压侧没得选，只能进超临界区；一进去，饱和线就没了；饱和线没了，高压就不再被任何东西锁死，于是它变成一个必须有人去定的自由度。这条链子，是后面所有内容的起点。

这一讲只交四件事，不做任何结论性的优劣判断：① 临界点落在哪；② 「跨临界」这个词到底跨的是什么；③ 低温采暖优势的起点（⛔ 不是结论）；④ 代价的起点（同样不是结论）。③④ 的完整答案分别在第 8 讲与第 10 讲，本讲会在每一处明确标出去向——这是刻意的：这两件事都属于「只看一个量就下判断必然判错」的那一类，而第 1 讲手上恰好只有一个量。

本课的教学口径声明（全课唯一一套，所有讲、所有表、所有图共用；放在这里一次说完，后面不再重复整段）：

• 工质 CO₂（R744）；蒸发温度 −20℃；气体冷却器出口温度 T_gc,out ＝ 35℃；吸气过热度 SH ＝ 5 K；压缩机等熵效率 η_is ＝ 0.65；高压在 7.40~14.00 MPa 内以 0.01 MPa 步长扫描取供热 COP_h 极大；物性库 CoolProp 8.0.0；⛔ 不计管路压降、不计电机与壳体传热、不计换热器接近度。
• ⚠ 这一套是教学假设值，⛔ 不对应任何平台、⛔ 不得取用。凡本课出现的最优高压、COP、容积制热量、干度、排气温度数值，一律出自它。
• 符号约定：p_gc ＝ 高压侧（气体冷却器侧）压力，跨临界工况下它不对应任何饱和温度，⛔ 全课不叫「冷凝压力」；p_crit、T_crit ＝ CO₂ 临界压力与临界温度（物性常数）；T_amb ＝ 环境温度，本课只把它当边界条件，⛔ 全课禁止用它代替 T_gc,out 做判别或查表自变量；π ＝ 压比 ＝ p_dis / p_suc（排气压力比吸气压力，两者与「高压侧压力」「蒸发压力」之间还差一段管路压降，那一层口径在第 2 讲钉死，本讲只在量级层面使用）。

1.1 临界点落在车用温区里面，这不是设计选择而是给定条件

先把数钉死。CoolProp 8.0.0 给出 CO₂ 的临界点是 304.128 K / 7.3773 MPa ⇒ 本课全课统一写 T_crit ＝ 30.98℃、p_crit ＝ 7.38 MPa，判别用的压力阈值一律写 7.38 MPa。⚠ 这是物性库给出的物性常数，来源就是上面这一行，⛔ 不是工程经验值。

把它和车上另外两种工质摆在一起，差别是决定性的：

工质	临界温度	它在车上意味着什么
CO₂（R744）	30.98℃（CoolProp 8.0.0）	排热温度常年高于它 ⇒ 高压侧常态进超临界区
R1234yf	在 90~100℃ 量级（取自物性库，本课只给量级）	远在车用排热温区之上 ⇒ 车上永远亚临界
R134a	同上，在 90~100℃ 量级	同上

⚠ 对照工质只给量级表述，⛔ 本课不给它们的临界温度单点值——本课不需要那个精度，而给了就要承担「与哪一版物性库一致」的核对成本。

为什么临界温度决定了这一切？因为排热段要靠冷凝放热，前提只有一条：排热温度低于临界温度。高于临界温度，就不存在气液两相共存，也就没有「冷凝」这回事。而车上排热温度是多少：

• 夏季制冷：热要排给环境空气或低温冷却液，排热侧出口温度受它们限制，典型落在 35~50℃ 区间；
• 冬季制热：热要送进舱内，出水温度目标典型落在 50~65℃，排热侧出口温度只会更高。

⚠ 上面两个区间是行业典型区间，⛔ 非验收依据，位置随平台的换热器能力、水侧流量与出水温度目标而移；拿到你自己平台那个数的路只有一条：实测 T_gc,out（它由水侧／风侧的实际换热结果决定，⛔ 不能用环境温度代替——这条在第 3 讲会变成一条硬判据）。

两个区间的下端（35℃）已经高于 30.98℃，上端更是高出一大截。⇒ 车用 CO₂ 系统的高压侧，在绝大多数真正需要它工作的工况里都在超临界区。这不是谁选的，是物性给的。

工程量级（教学口径，⛔ 不对应任何平台）：本课的六行扫描里，T_gc,out 从 32℃ 取到 50℃，全部落在临界温度之上，对应的最优高压从 8.22 MPa 一路涨到 14.00 MPa。⚠ 其中 50℃ 那一行的 14.00 MPa 已触到本课扫描区间的上界，是一个被截断值而不是真正的极值 ⇒ ⛔ 不得用它反算任何斜率。这六行数与它的控制含义在第 3 讲展开，本讲只用它说明一件事：整条工作温区都在临界温度之上，一格例外都没有。

⛔ 最容易记偏的一处：把「临界点低」单独当成 CO₂ 的缺点。它确实带来了超临界高压这一整套麻烦，但它同时是「低温端饱和压力高、蒸气密度衰减慢」的同一个物性根源（1.3 会看到这一面）。⇒ 这两面必须一起记；只记「缺点」那一面的人，到第 8 讲会把 CO₂ 低温优势的来源整个记错。

⚠ 还有一处写法上的纪律：本课的临界温度只写 30.98℃ 这一个写法。市面上流传着几个略有出入的舍入写法，它们与本课用的物性库版本对不上；同一门课里精确值与另一个舍入值并存，会让读者无法判断哪个是判别阈值 ⇒ 本课统一按上面那一行写，全课不再出现第二个数。

今天就能用的一件事：拿到任何一份声称「CO₂ 系统」的方案，先问一句「你这台机器在哪些工况下是亚临界的？」——答案应当是很小的一块低排热温度工况（第 4 讲会讲它怎么判、怎么切）。如果对方答「大部分时候都是亚临界，按冷凝压力控就行」，那多半是把气体冷却器当冷凝器在做，后面九讲的内容他一条都用不上。

1.2 「跨临界」跨的是临界压力那条线，⛔ 不是「工质超临界」

这个词被读错的方式很固定，而且两种错读都会推出错误的图像：

	说法	对不对	照它想下去会得到什么
①	「跨临界 ＝ 工质处于超临界态」	错	推出「整个循环都没有相变」——而蒸发段的相变一点没变
②	「跨临界 ＝ 温度超过了临界温度」	错	把判别主量搞成温度，而判别的主量是压力（第 4 讲）
③	「跨临界 ＝ 循环跨在临界压力两侧：低压侧仍在两相区、高压侧在超临界区」	对	这才是本课全部内容的图像基础

用本课的教学基准工况把它坐实（蒸发 −20℃、T_gc,out ＝ 35℃、SH ＝ 5 K、η_is ＝ 0.65，教学假设值、⛔ 不对应任何平台）：低压侧的蒸发压力是 1.97 MPa，高压侧是 9.12 MPa，压比约 4.6。⇒ 循环从 1.97 MPa 压到 9.12 MPa，跨过的正是中间 7.38 MPa 那条临界压力线——「跨」字的宾语就是它。低压侧 1.97 MPa 远在 7.38 MPa 之下，那一段是彻彻底底的常规两相蒸发。

⇒ 由此可以立刻得到一条对读者有用的分界：亚临界的经验，凡是长在低压侧的，可以原样搬；凡是长在高压侧的，必须重来。哪一段真的变了、哪一段没变，第 2 讲会逐段比对给全，本讲只交这条分界本身。

名字为什么从「冷凝器」换成「气体冷却器」：因为高压侧那一段已经不是冷凝——它是超临界单相流体的连续降温降焓，没有恒温相变平台，压力和温度也不再一一对应。图2 把两者的换热曲线并排摆出来，你会看到制冷剂侧从「斜—平—斜」三段变成了一条连续下降的曲线，而出口那个「过冷度」在右栏是被打叉的——超临界侧没有饱和线，过冷度这个量在那一侧根本没有定义。⚠ 这条术语纪律从这里开始全课生效：⛔ 禁止写「跨临界过冷度」；过冷度只在系统回落亚临界分支时才有定义（第 4 讲讲那个分支怎么判、怎么切）。三样东西各自消失带来什么后果，第 2 讲逐条展开。

⛔ 另一处必须自己分辨的重名：文献检索时「跨临界 CO₂ 循环」与「超临界 CO₂ 布雷顿循环」高度重叠，但它们是两套完全不同的东西——后者两侧都在超临界区，是发电领域的动力循环，结构、部件、控制目标与车用热泵没有可搬运的部分。分辨判据只有一条：低压侧在不在两相区。在，就是本课讲的跨临界热泵；不在，那是另一个行业的东西。

今天就能用的一件事：读别人的 CO₂ 文献或报告，第一件事是翻到 p-h 图或状态点表，看低压侧压力——低于 7.38 MPa 才是本课这套系统。这一步能挡掉相当一部分「看着像、其实不是一回事」的资料，也能挡掉把布雷顿循环的结论搬到车上的那一类错误。

1.3 低温采暖优势的起点是一条物性事实——⛔ 但在这里还下不了结论

CO₂ 被拿来做极寒采暖，最常被引用的理由是「低温下衰减小」。这句话的起点确实是一条硬物性：

−20℃ 时	CO₂	R1234yf	差别
饱和压力	约 1.97 MPa（CoolProp 8.0.0 现算）	0.15 MPa 量级（本课只给量级）	相差一个量级以上
饱和蒸气密度（各自归一化到 +10℃）	0.383	0.359	差别很小

⚠ 上表两行都是教学口径的复算值，⛔ 不对应任何平台、⛔ 不得当作标定取值；归一化的分母是各自工质在 +10℃ 的值（同分母、同函数）。

这条物性为什么重要：蒸气密度决定同排量、同转速下压缩机能吸进多少质量流量，质量流量决定容量 ⇒ 低温端密度掉得慢，容量就掉得慢。这是「低温优势」这件事唯一的物理入口。

⛔ 而这里恰恰是最容易越位下结论的地方，两个方向都会错：

• 错读一：据 1.97 MPa 对 0.15 MPa 这个量级差，写「CO₂ 低温衰减小得多」。⛔ 不成立——绝对压力高低不等于衰减比小，而衰减比才是「低温掉多少」的量。
• 错读二：据 0.383 对 0.359 这个很小的差别，写「差别不大、CO₂ 没什么低温优势」。⛔ 同样不成立——整循环算完，差距接近一倍。

⇒ 两个方向都错，原因是同一个：单看饱和物性，手上只有一个量，而最终要回答的问题是整循环的账。第 8 讲用整循环算完之后，同样归一化到 +10℃，−20℃ 时的容积制热量比是 0.615（CO₂）对 0.383（R1234yf）——差距接近一倍，而那才是优势真正落地的地方。

⚠ 提醒一处数值巧合，免得读串：0.383 在本讲和第 8 讲各出现一次，指的是两个不同的量——本讲是 CO₂ 的饱和蒸气密度归一化值，第 8 讲是 R1234yf 的容积制热量归一化值。两者只是数字碰巧相同。

⚠ 还有一条更要紧的、要留到第 8 讲才能说清的：优势到底记在 COP 头上还是记在容量头上，两者的工程后果完全不同。本讲不给这个答案，只留一句提醒——「低温衰减小」这句话必须问清「谁的衰减」，问不清就别拿它去做选型判断。

今天就能用的一件事：下次看到「CO₂ 低温衰减更小」这类结论，直接问提供方三件事：① 衰减的是 COP 还是容积制热量？② 归一化的分母取的是哪个工况点？③ 两条循环的排热侧口径是不是同一套？三问答不齐，这个结论就不能拿来支持任何选型决定——这三问在第 8 讲会变成一张能照着走的对齐清单。

1.4 代价的起点是一条压力事实：压比小 ≠ 压缩机轻松

优势有起点，代价也有起点，而且同样是一条可以当场算出来的事实。把本课教学基准工况下的四个压力量摆在一起（教学口径复算值，比较口径是：同等蒸发温度 −20℃，CO₂ 取 T_gc,out ＝ 35℃、R1234yf 取冷凝 50℃，两侧同 SH ＝ 5 K、同 η_is ＝ 0.65）：

量	CO₂	R1234yf（同口径对照）	方向
吸气压力 p_suc	1.97 MPa	0.15 MPa 量级	CO₂ 高一个量级
高压侧压力 p_gc（对照侧为冷凝压力）	9.12 MPa	1.3 MPa 量级	CO₂ 高得多
压差（高压 − 吸气）	约 7.2 MPa	1.2 MPa 量级	CO₂ 数倍于对方
压比 π ＝ p_dis / p_suc	约 4.6	约 8.7	CO₂ 反而更小

⚠ 全部为教学口径复算值，⛔ 不对应任何平台；R1234yf 侧只给量级表述。⚠ 两侧的排热侧口径已在表头写明，⛔ 这不是一次可以外推到别的工况的通用对照。

最后两行的方向是相反的，而这正是这一节唯一要你记住的事。为什么会相反、以及为什么不能用其中一个代替另一个：

• 压比管的是等熵压缩的焓升与排气温度——它是一个关于「气体被压缩了多少倍体积」的量；
• 压差管的是壳体应力、轴承载荷、轴封与管接头的等级——承压件是被压力差撑开的，跟压的是几倍没关系。

⇒ 两个量各自管一整套判据，⛔ 不能互相代替。而 CO₂ 恰好是「压比更小、压差数倍」的那一种 ⇒ 看到压比 4.6 就以为「压缩机压得轻松、选型可以放松」，方向完全做反了：它要扛的是 7.2 MPa 的压差，而不是 1.2 MPa。压缩机件级上这意味着什么（轴承、密封、壳体、间隙泄漏怎么变），另见 G1-06 CO₂ 与 R290 压缩机的特殊设计要点。

同源的一条错误，后果更直接：把压缩机、管路、接头的强度等级从 HFC 系统沿用过来。上表右栏那一列是 HFC/HFO 系统的压力量级，左栏是 CO₂ 的——整个承压体系不在一个量级上，沿用等于按错一个量级的载荷去选件。

那系统的设计压力上限 p_des 该取多少？——这是一个平台相关量，本课不给单点值，但给你拿到它的路，三段说清：

1. 怎么反算：取四者的包络——运行最高压力 / 停机平衡压力 / 高温浸车压力 / 试验压力系数。其中停机平衡压力由充注量与系统内容积算得（停机后系统趋于同一压力，温度越高它越高）；⚠ 向承压件供应商索取数据时，必须连温度条件与保压时长一起要，⛔ 不收裸的「多少 MPa」——同一个件在不同温度、不同保压时长下给出的是不同的数。完整反算链在第 10 讲 §10.4。
2. 典型带：⚠ 本课未取得可信的公开区间。能给的只有一个量级参考——高压侧部件常被说成「12 MPa 级」。⚠ 本项目未取得可核出处——它来自行业工程实践的常见范围，⛔ 不是任何标准的条款数据，⛔ 非验收依据。
3. 什么时候必须重算：改充注量、改系统内容积（换气体冷却器或增加受液器）、改停机策略、改高温浸车工况的定义——这四件里动了任何一件，上面那个包络就得重做。

⚠ 因此图4 底部那条设计压力带画成可沿轴平移的阴影带而不是一条门槛竖线：本课没有给出它的数值，而一条实线读起来就是一条验收线。

今天就能用的一件事：审 CO₂ 方案的承压部分，把「压比」这一栏直接划掉，改问三个数——运行最高压力、停机平衡压力（在你定义的高温浸车温度下）、以及供应商给的耐压数对应的温度与保压时长。这三个数凑齐才谈得上选件；只有压比和排气压力两个数的方案，缺的恰恰是决定壳体与密封的那一半。

1.5 本讲收束：四条起点，各自通向哪一讲

#	本讲交付的结论	它是什么性质	在哪里被兑现
①	T_crit ＝ 30.98℃、p_crit ＝ 7.38 MPa，而车用排热温度常年高于它	给定条件（物性，⛔ 不可设计）	全课的前提；判别阈值 7.38 MPa 在第 4 讲变成控制器判据
②	跨临界 ＝ 循环跨在临界压力两侧；低压侧一点没变，高压侧整段重来	图像基础	第 2 讲逐段比对；高压侧那个多出来的自由度是第 3~7 讲的主线
③	低温优势的起点是饱和压力高、密度衰减慢——但只有这一个量，结论下不了	起点，⛔ 不是结论	第 8 讲用整循环算完（COP 与容积制热量要分成两本账）；选型判据在第 10 讲
④	代价的起点是压差：压比小 ≠ 压缩机轻松，承压按压差设计	起点，⛔ 不是结论	件级另见 [G1-06 CO₂ 与 R290 压缩机的特殊设计要点](/academy/topic/G1-06/)；设计压力 p_des 的完整反算链在第 10 讲 §10.4

把这一讲压成一句话：CO₂ 的临界点落在车用温区里面，于是高压侧被迫进入一个没有饱和线的区域；饱和线一没，高压就不再被冷凝温度锁死——它变成了一个必须有人去定的自由度。谁来定、按什么判据定、定错了掉多少、什么时候它又消失（系统回落亚临界），就是后面九讲的全部内容。第 2 讲先把「哪一段真的变了」逐段比对干净，再谈怎么定它。