用于空调A2L制冷剂（冷媒）泄露监测的NDIR气体传感器
在美国，为了支持《蒙特利尔议定书》基加利修正案和《巴黎气候协定》，各州形成了联盟来应对全球变暖这一问题。其最重要的目标就是控制温室气体的排放，例如目前常用的的氢氟碳(hydrofluorocarbon, HFC)制冷剂[1]。 按照目前的政策和措施（如图1），在2024年到2025年期间，欧美发达国家将停止使用全球变暖潜势（Global Warming Potential, GWP）大于750的制冷剂。此外，根据《中国履行蒙特利尔议定书国家方案》，中国针对HFCs的管控也在提上日程。
Figure 1. Regulatory Timeline[2]
因此，为了响应政府的这些规定，制造商正在开发并使用低GWP制冷剂替代品的系统。采用传统HVAC/R制冷剂的替代品所面临的挑战是，这些低GWP制冷剂通常比指定为ASHRAE A1的制冷剂表现出更易燃的特性。虽然与传统的A1制冷剂相比，A2L的可燃性略高，但与R290(丙烷)等A3碳氢化合物制冷剂相比，A2L更不易燃（见图2）。就目前来说，对于许多使用R-410A的现有空调产品，最有希望的低GWP替代品包括为ASHRAE A2L分类中的R-32和R-454B。欧盟使用IEC 60335-2-40标准规定了使用低GWP制冷剂的暖通空调设备的设计、评估、测试和认证，在美国对应的是UL 60335-2-40，而在中国对应的是GB 4706.32。与这些标准相关的风险之一是制冷剂的泄露。因此，在标准中提出了使用制冷剂泄露检测系统，并规定了其使用规范和测试规范。尤其是在UL 60335-2-89中，明确规定了当制冷剂充填量大于一定值后，室内或舱内必须安装制冷剂泄露检测装置。
Figure 2. Refrigerant Safety Group[2]
制冷剂泄露检测系统的核心器件是冷媒泄露监测传感器，目前针对A2L制冷剂泄露监测的传感技术主要包括非分散红外(Non-dispersive Inrared, NDIR)、金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor, MOS, 可归类于化学敏感阻抗 Chemiresistive原理)和热导率(Thermal Conductivity, TC)技术：
1) MOS传感器的生产成本很低（得益于其原理简单），但其缺点也很明显。首先，MOS传感器的长期稳定性较差，随着时间推移容易失去准确度。其次就是MOS传感器的选择性较差，容易受到其他易挥发有机物（例如酒精）的影响。而最大的问题是，当暴露于高浓度制冷剂和其他气体环境时，MOS传感器性能会退化甚至永久失效。这实际上意味着MOS传感器是“一次性使用的”，一次制冷剂泄漏事件后可能需耗费人力物力去更换传感器。
2) 采用热导率技术的气体传感器同样具备成本低的优点。热交换原理起先用于流量检测，是一项成熟的检测技术。然而，针对气体检测，这项技术却并不成熟，目前市面上基本找不到已批量使用的案例，因此，”第一个吃螃蟹“并不是最好的选择。
3) NDIR技术是一种测量气体浓度的常用方式，可用于检测多种化合物类型的气体。由于是基于红外吸收的测量原理，NDIR气体传感器的精度高、响应快、且选择性好，其缺点在于成本偏高。关于这些技术优缺点的详细对比，请参考美国空调加热及制冷技术研究所发表的文章“leak detection of A2L refrigerants in HVACR equipment [3]"。
万悟创新的NDIR气体传感器U9601系列和U9603系列可用于R32, R454A, R454B, R454C, R1234yf等A2L冷媒泄露监测。该传感器采用专利光学设计、电路设计、数字信号处理算法和补偿算法，并通过了多项严苛的环境测试和寿命测试，符合IEC 60079-29-1:2016标准和IEC 60335-2-40:2022标准，具有优越的稳定性和可靠性。传感器的具体技术指标见以下产品规格书和技术文献，并可根据客户需求，提供具有价格竞争力的低成本批量定制方案。
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参考文献：
[1] Underwriters' Laboratories, "Understanding UL 60335-2-40 Refrigerant Detector Requirements", https://www.ul.com/news/understanding-ul-60335-2-40-refrigerant-detector-requirements, 2019.
[2] Trane Technologies, "HVAC Industry Update", https://www.trane.com/content/dam/Trane/Commercial/global/newsroom/blogs/REFR-PRB001F-EN_05052020.pdf, 2020.
[3] Mark W and Rebecca F, "leak detection of A2L refrigerants in HVACR equipment", AHRTI: https://www.ahrinet.org/sites/default/files/2022-07/AHRTI_9009_Final_Report_0.pdf, 2017