汽车空调制冷剂HFC-134a
王世栋
（泛亚汽车技术中心有限公司）
摘要：本文简述了汽车空调制冷剂发展的三个阶段，介绍了制冷剂原液HFC-134a的特性及合成方式、气雾罐、气雾阀及空调制冷剂HFC-134a的灌装注意项等。
关键词：汽车空调制冷剂气雾罐气雾阀
1引言
制冷技术随着科学技术的不断进步得到迅猛发展，制冷剂的使用日益广泛。而汽车业的蓬勃发展，使车载空调得到大范围使用，车用空调制冷剂也因此与人们的生活息息相关，成为人们生活必不可少的一部分。为了确保空调压缩机内的洁净干燥，车用空调制冷剂FHC-134a的加注必须先将空调压缩机抽真空，然后再通过高低压的方式加注，所以空调制冷剂必须置于压力罐内。当前气雾罐型的车用空调制冷剂HFC-134a为汽车独立后市场广泛使用。
2汽车空调制冷剂的发展和现状制冷剂早在一百多年前就已出现，其发展历史大致分为三个阶段。
第一阶段：早期的制冷剂（1830-1930年）。1834年帕金斯第一次开发蒸汽压缩制冷循环，其制冷剂为二乙瞇（乙基醞），后来又有了CO2、SO2等作为制冷剂，然而他们多数是可燃的或有毒的，甚至有很强的腐蚀性和不稳定性，经常发生事故，因此制冷剂的发展转向注重安全性方面。
第二阶段：氟利昂阶段（1930-1990年）。1931年梅杰雷从众多碳氢化合物中选出R12，随后一系列卤代桂制冷剂相继出现，这些物质性能优良、无毒、不燃，能适应不同的温度区域，显著的改善了制冷剂的性能。也正是在这个阶段，空调才首次在汽车上应用。直到1974年，人们发现氟利昂泄漏到空气中释放的氯会破坏大气臭氧层。有关氟利昂的负面声音迅速引发了整个社会对于的关注，这促使制冷剂又一次变革的到来。
第三阶段：环保型制冷剂（1990年至今）。目前广泛使用的是不含氯元素的HFC-134a。对于汽车空调系统来说，无毒且状态稳定的R134a是R12制冷剂最佳的替代品。R134a制冷剂的GWP值为1300左右，对温室效应的影响相比第二代制冷剂降低了10倍之多。自从R12制冷剂在我国被取缔后,R134a制冷剂一直是汽车空调的唯一制冷剂。
空调制冷剂对大气环境的影响主要有两个方面，一是破坏大气臭氧层，二是形成使全球气候变暖的温室气体。制冷剂是否为环保型可通过GWP （全球变暖潜能）和ODP（大气臭氧层潜能损耗值）来衡量。其中GWP用来度量物质对全球变暖作用的大小，其大小是相对于CO2的温室效应而言
的，规定CO2的GWP值为1;ODP用来衡量物质对臭氧层破坏能力的大小，以CFC11为基准，规定CFC11的ODP值为l o部分制冷剂的ODP和GWP值见表讥
表1部分制冷剂ODP和GWP值
制冷剂ODP值GWP值
CFCll(Rll)  1.01500
CFC11(R12)  1.04500
HCFC22(R22)0.05510
HFC32(R32)0670
CFC113(R113)0.82100
CFC114(R114)  1.05500
CFC115(R115)0.67400
HCFC123(R123)0.0229
HCFC124(R124)0.02150
HFC125(R125)0860
HFC134a(R134a)01300
HCFC141b(R141b)0.08150
HCFC142b(R142b)0.08540
HFC143a(R143a)01800
HFC152a(R152a)047
HC600a(R600a)015
3气雾罐型包装的车用空调制冷剂汽车空调制冷剂HFC-134a的分罐包装因其使用的场景、用量不同而各有区别，目前主要分为重复性钢瓶、18kg的小钢瓶和气雾罐型三种。其中气雾罐型是独立售后市场普遍使用的空调制冷剂的包装方式。气雾罐型包装的车用空调制冷剂主要由制冷剂原液、高压气雾罐和气雾罐阀盖三部分组成。
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3.1制冷剂原液HFC-134a的特性及合成方式
制冷剂原液即HFC-134a，化学名称为1,1,1,2-四氟乙烷，是一种无、无毒、不燃烧的化学物质，因其具有零ODP值和低GWP值，不产生化学光雾且毒理学上安全，也是医用气雾剂CFCs 的主要替代品；作为一种有机溶剂，在工商领域也有广泛应用。HFC-134a主要的物理性质见表2。
表2HFC-134a主要的物理性质
物理性质单位值
分子式ch2fcf3
沸点(101.3kPa)°C-26.1
临界温度°C101.1
临界压力kPa4066.6
液体密度kg/m31188.1饱和蒸气压（25°C）kPa661.9
汽化热/蒸发潜热（沸点
下，latm）
kJ/kg216
ASHRAE安全级别Al（无毒不可燃）饱和液体密度（25°C）g/m3  1.207
液体比热（25°C）KJ/(Kg-°C)  1.51
溶解度（水中，25°C）%0.15
临界密度g/cm30.512
沸点下蒸发潜能
KJ/Kg215.0
HFC-134a是由化学原料经化学反应合成，其已知的合成方式达数十种之多，但是综合原料来源、生产工艺和三废处理等因素的考虑，当前只有三氯乙烯和四氯乙烯两种合成方式具有实际的工业化生产价值。目前全球工业化生产的厂家中，三氯乙烯的合成方法为英国ICI、法国阿托、意大利奥斯蒙特等公司采用，仅美国杜邦公司因与其他产品联产而采用四氯乙烯的方法。在三氯乙烯的方法中，主要生产工艺
为液相法和气相法，以三氯乙烯和为原料，在催化剂的作用下，第一步反应生成cf3ch2ci；然后升温至某一温度，再进行第二步反应，生成HFC-134a。HFC-134a的生产工艺流程见图1，其反应方程式如下：
CC12=CHC1+3HF-^CF3CH2C1+2HC1+A H；
CF3CH2CI+HFT CF3CH2F+HCI-A H
图1HFC-134a生产工艺流程图
HFC-134a作为气雾罐型空调制冷剂最重要的也是最主要的原料，为了尽可能降低因原料纯度不够导致的灌装后产品不合格,HFC-134a应按照GB/T18826-2016中优等品的要求进行检验。HFC-134a属于成熟成品，基本各生产厂家都可以满足国标的要求。
3.2气雾罐
气雾罐作为存放空调制冷剂的容器及添加制冷剂到空调压缩机的压力提供装置，对其密封性及耐压性有较高的要求。目前车用空调制冷剂普遍使用的是镀锌/锡铁质压力罐，按照瓶身成形方式，又分为单片罐、两片罐和三片罐。单片罐因其是一体成形，故其密封性和耐压性都最好，但制造成本也最高；两片罐的瓶身为一体成形，配合顶盖(或底盖)制作成罐，主要用于欧美市场；三片罐由瓶身、顶盖和底盖组
成，成本较低，但也能够满足制冷剂的灌装和使用要求，是目前国内普遍采用的罐型。气雾罐应满足GB13042-2008，其中耐压性能指标应符合高压罐的要求。
3.3气雾阀
气雾阀是固定在气雾罐上的机械装置，关闭时确保气雾罐内容物不泄露，促使时使内容物以预定的形态释放出来。气雾阀的分类有数十种，按喷雾量分为非定量型气雾阀和定量型气雾阀；按使用方向分为正向型气雾阀、倒向型气雾阀、正-倒向型气雾阀和360。型气雾阀；按气雾阀结构分为雄型气雾阀和雌型气雾阀；按促动方式分为按压型气雾阀和侧推型气雾阀。气雾阀作为气雾罐
型空调制冷剂灌装过程中最后一个环节，其对密封、压力值的保障至关重要。气雾阀应按照GBfT17447-2012的要求进行检测。
3.4空调制冷剂HFC-134a的灌装注意项
在确保制冷剂原液HFC-134a、高压气雾罐和气雾阀三部分均满足要求的情况下，气雾罐型的空调制冷剂的灌装尤为关键，罐装后车用空调制冷剂的水分含量应控制在0.002%以内，不凝性气体(25T)应控制在5%(V/V)以内。空调制冷剂在灌装时混入的杂质、水及不凝性气体，很容易造成产品不合格。水融入制冷剂后，温度越低，水在制冷剂中的含量就越少，在0七以下，制冷剂中的水分达到饱和状态，有水分析出，则将发生冰堵。系统冰堵会直接导致系统性能下降，运行时间长，异常开停机甚至烧毁压缩机；另外，水与制冷剂接触会发生化学反应，产生强酸，产生的强酸长时间运行不仅容易导致压缩机电机损坏，同时会与制冷系统中的空气产生镀铜现象，从而破坏空调压缩机内部的配合间隙及密封性，使压缩机的寿命缩短。所以罐装时要特别注意：(1)保持罐体清洁;
(2)保持罐装环境恒温恒湿无尘；(3)罐体抽真空时间充足。罐体清洁不到位。做到这三点就能严格控制水和不凝性气体含量。
4结束语
随着中国汽车保有量的持续增长，带动了汽车空调系统的不断发展，给人们的驾乘带来了更多舒适的同时，也成为人们驾乘、岀行不可或缺的一部分。空调制冷剂作为空调系统的核心，其优秀、稳定的性能，是人们可以持续享受车辆舒适的保障。空调制冷剂的发展也反映了人类社会科学技术的发展，同时也体现出了人们对环境保护意识的不断加强。相信随着人类科技的发展，随着汽车的发展，车用空调制冷剂也一定会向更加环保、更加节能的方向迈进，让我们享受舒适的同时，也能拥有更加美好的环境。
参考资料
1侯伟仪，徐锦华.制冷剂的发展趋势与环境的可持续发展[J]，机械制造与自动化.2010(4).
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参考文献
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