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漫谈二氧化碳制冷的星火燎原之势


今天,人们在准备建设新的冷链物流项目时,最需要解决就是制冷剂抉择问题。不要小看制冷剂的选择,制冷剂的选择已经不是简单的技术问题,而是上升到前所未有的高度,成为所有业主不得不关切的问题。项目能否顺利进行,制冷剂的选用关系到环保部门,安监部门的审批;政策是一道门槛,跨过门槛,关上门,用户盘算的是自己的家务事,制冷剂的选择关系到用户建设制冷系统的初投资,制冷系统的运行费用和维护费用。s3P河北空调工程安装有限公司

是什么让日理万机的业主削尖脑袋学习制冷剂知识?那是因为权威机构并不能提供一种万能制冷剂,每一次学术研讨会,讨论下来的结论就是没有一种制冷剂是完美的。这不是让业主很紧张。s3P河北空调工程安装有限公司

在环保,安监,消防等多重管控下,业主选择制冷如履薄冰。在制冷剂的选择成了难题,鱼和熊掌难以兼得,目前发现的制冷剂,对臭氧层无损害且对温室效应影响较小的,通常却是可燃的,如R32,R152A,R290,R1270,R600A,HFO1234ze,HFO1234yf,R717等。貌似只有R744(二氧化碳)是不可燃的。虽然二氧化碳有其本身的局限性,但现阶段无论在安监层面还是环保层面,二氧化碳是大家都不排斥的制冷剂,二氧化碳的春天来了。s3P河北空调工程安装有限公司

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据了解,早在1850年,二氧化碳就被人们发现可作为制冷剂,甚至早于氨被用作制冷剂。1920~1930期间,二氧化碳作为制冷剂达到一个高峰。但是二氧化碳的压力高,对承压材料的限制,加上人工合成制冷剂的快速发展,二氧化碳退出了历史舞台。即使在今天,二氧化碳也通常被当作低温制冷剂使用,需要另一种冷却介质来冷凝二氧化碳,防止其在过高的压力下气化。s3P河北空调工程安装有限公司

二氧化碳重新回到制冷系统中是因为环境问题日益严峻,二氧化碳和氨,碳氢化合物等天然制冷剂一起成为绿色之选。然而,涉氨事故加速了二氧化碳作制冷剂的步伐,让二氧化碳踩着氨的肩膀,大有取而代之的意味。二氧化碳的运用,可减少氨的充注量,也可减少氟的充注量,但却尚无法完全替代。本是同根生的天然制冷剂,即丙烷,丙烯,异丁烷等碳氢制冷剂大气都不敢出,在民用领域隐姓埋名。s3P河北空调工程安装有限公司

以冷链物流为代表的商业领域,选择制冷剂,目前市场通行的原则,万吨以上冷库,首选氨,万吨以下冷库,首选氟利昂。如果安监部门要求减少氨的充注量,可采用氨和二氧化碳复合系统;如果有环保要求,限制各种氟利昂的用量,可以通过氟+二氧化碳复合系统。s3P河北空调工程安装有限公司

什么叫氨/氟+二氧化碳复合系统呢?s3P河北空调工程安装有限公司

通常二氧化碳制冷剂不会单独使用,因为二氧化碳压力高,高到一定程度,就超过临界点,没有了冷凝过程,而那个临界点的温度是31℃,压力是7.4MPa,就是74公斤。你知道,传统的氨或氟制冷系统,系统压力只有不到20公斤。s3P河北空调工程安装有限公司

所以,通常我们会用一直冷的介质去冷凝二氧化碳,使它在较低的压力下冷凝。因此就有了二氧化碳复合系统之说。这种冷的介质通常是氨或氟。s3P河北空调工程安装有限公司

那为什么要使用二氧化碳呢?前面说到了环保部门和安监部门的问题。采用二氧化碳在冷链的低温系统中循环,恰恰取代了原本氨或氟的位置,这就减少了氨或氟的充注量。减少氨的充注量是为了安监部门的要求,有些场合规范里也不允许氨进入。减少氟的充注量,这里的氟通常是替代R22的R507A,R404A等等HFO制冷剂,即有环保的需求,也有减少制冷剂成本的需求。毕竟天然制冷剂,氨也好,二氧化碳也好,都是相对便宜的。s3P河北空调工程安装有限公司

二氧化碳作制冷剂,不一定需要二氧化碳气体经过二氧化碳专用压缩机来压缩。除非用冷端的温度很低。中国的冷链仓储领域,绝大多数的冷库库温在-18℃,近年不少冷库的库温达到-25℃。在这样的温度下,我们可以比较容易地通过氨或氟的制冷系统来冷凝二氧化碳,再将液体二氧化碳泵送到用冷端,吸热气化的二氧化碳回到二氧化碳冷凝器中再次冷凝,如何周而复始。s3P河北空调工程安装有限公司

从制冷原理的角度来说,在-25℃库温用于冷凝二氧化碳的制冷剂系统只需要单级制冷循环,或者双级制冷循环即可满足。如用户选用R507A或R404A做制冷剂时,由于这类混合制冷剂本身的压力较高,单级带经济器的制冷系统即可完全满足工艺及能耗要求,若硬要选用双级压缩机,可能选型系统会提示你种种原因表明双级压缩在如此高温下并不是合适的选择。只有在库温更加低的时候,才适用双级压缩制冷循环来提高系统效率。s3P河北空调工程安装有限公司

为适应超低充注量氨制冷系统和二氧化碳复合系统而诞生的瑞典SRM SRS系列半封闭氨用螺杆压缩机,已经获得联合国蒙特利尔多边基金的支持,成为示范项目。s3P河北空调工程安装有限公司

制冷原理其实就是温度与压力的博弈,压力要控制好,压力过大的时候,我们要将它降低,压力过小,产生负压时,我们需要提高压力。当冷链系统应用温度过低,传统的制冷剂如氨,R507A,R404A等都处于负压状况,造成压缩机压缩比过大,系统能效不好的时候,我们才需要将二氧化碳进入压缩机来提升压力,通过二氧化碳这个低温高压制冷剂与另一种中高温制冷剂的复叠制冷循环来实现低温下的高效率。s3P河北空调工程安装有限公司

总之,二氧化碳的春天确实来了,不过控制好二氧化碳系统的压力是重中之重,谁也不希望二氧化碳制冷系统成为一颗不定时的炸弹。s3P河北空调工程安装有限公司

我们这里讨论都是民用领域,在工业领域,这些问题不怎么敏感。在化工企业中,可燃的制冷剂根本不算啥,因为那里的安全保障措施要远远先进于冷链物流领域。 s3P河北空调工程安装有限公司


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