碳排放，一個很時鮮的話題。減少二氧化碳這一種溫室氣體的排放，能有助于減輕地球的溫室效應。但二氧化碳同時也是制冷空調行業的天然制冷劑之一，其在制冷行業的廣泛使用，恰恰能減少溫室效應(GWP=1)，還不破壞臭氧層。如此看似矛盾的雙重身份，其實一點也不矛盾，但二氧化碳被作為制冷劑使用，已經有百多年的歷史了。
二氧化碳重新受寵
1869年，美國人ThaddeusS.C.Lowe利用二氧化碳作為制冷劑制造了一臺制冰機，由此拉開了二氧化碳工質的百年運用之路。在氟利昂等人工合成制冷工質還沒開發出來之前，二氧化碳雖然不是早期制冷劑的唯一選擇，但其在早期食品行業和民用建筑空調等領域占據了主要地位。但自人工合成制冷劑出現后，二氧化碳則被迅速冷落而退守一角。
然而自蒙特利爾議定書簽訂來，關于CFSs和HCFCs替代物的廣泛研究一直沒有間斷。雖然目前新的替代工質已經開始商業化生產，但人們發現新的替代工質并不能滿足“長期”替代物的要求，大部分新工質都有較高的溫室效應指數或者其它缺陷。因此，天然工質的應用引起了人們的重視，特別是對二氧化碳的利用。前國際制冷學會主席、挪威的G.Lorentzen就曾大力提倡使用自然工質，在對二氧化碳的研究與推廣應用上起了很好的帶頭作用。從此二氧化碳制冷裝置的研究與應用又一次成為在全球范圍內受重視的熱點。
據了解，二氧化碳具有高密度和低粘度，其流動損失小、傳熱效果良好，并且通過對傳熱作用的強化，可以彌補其循環不高的缺點。同時二氧化碳環境表現優良、費用低易獲取、穩定性好、有利于減小裝置體積。最重要的是，其安全無毒，不可燃，這一點比R290具有明顯的優勢。
當然，采用二氧化碳為制冷劑也有缺點，二氧化碳高的臨界壓力和低的臨界溫度也給它做制冷劑帶來了許多難題。無論亞臨界循環還是跨臨界循環，二氧化碳制冷系統的運行壓力都將高于傳統的制冷空調系統，這必然會給系統及部件的設計帶來許多新的要求。同時現階段還存在二氧化碳制冷系統的效率相對較低的問題。
目前三大應用領域
目前二氧化碳的研究和應用主要集中于三個方面：一方面是汽車空調領域，由于制冷劑排放量大，對環境的危害也大，必須盡早采用對環境無危害的制冷劑;第二方面是熱泵熱水器，二氧化碳在超臨界條件下放熱存在一個相當大的溫度滑移，有利于將熱水加熱到一個更高的溫度;第三方面是考慮到二氧化碳良好的低溫流動性能和換熱特性，采用它作為復疊制冷循環低溫級制冷劑。
在復疊式制冷系統中，二氧化碳循環在亞臨界條件下運行。此時二氧化碳用作低壓級制冷劑，高壓級用NH3作制冷劑。與其它低壓制冷劑相比，即使處在低溫，二氧化碳的粘度也非常小，傳熱性能良好，因為利用潛熱，其制冷能力相當大。目前，歐洲在超市中已建立了幾個這種用二氧化碳作低溫制冷劑的復疊式制冷系統，運行情況表明技術上是可行的，這種系統還適用于低溫冷凍干燥過程。美國伊利諾伊大學(UIUC)空調和制冷中心的C.W.Bullard等對二氧化碳工質在家用空調、超市冷柜等方面的應用進行了廣泛的理論與實驗研究。
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