慧聰暖通空調制冷網碳排放,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。
而超市的制冷劑替代也是當務之急。據了解,超市消耗的能源中多達60%是用于制冷的。使用二氧化碳的制冷系統將大幅度減少這一數字。
由于認識到了這些事實,并且面臨著法律上對于化學制冷劑的限制,越來越多的食品零售商正在投資于二氧化碳技術。在技術可行性與費用經濟性方面,二氧化碳(R744)可能是最可行的解決方案,并且符合食品購買者日益增加的“綠色環保”趨勢。最為重要的是,使用R744,將徹底杜絕由于有較高全球氣候變暖危險的HFCs泄漏所造成額外的溫室氣體排放量。
可口可樂公司CEO-MutharKent就宣布,到2015年,所有新增自動售貨機和冷卻器將使用非HFC制冷劑。可口可樂公司選擇天然制冷劑來實現其所承諾的制冷劑轉換:小型設備使用HCs制冷劑,大型設備使用二氧化碳。目前,公司已經投資5000萬美元用于環保制冷系統的研制,并堅信天然制冷劑的經濟可行性。
國外企業積極參與
全球零部件與系統供應商,包括丹佛斯、卡樂、恩布拉科、路偉以及愛默生等,都順應了這個潮流,已經為商業部門提供了二氧化碳解決方案。
丹佛斯:作為減少碳足跡的積極響應者,丹佛斯的TN型壓縮機曾榮獲“AHR創新獎”。丹佛斯藍色家族如今在全世界已有27個工廠,它的生產分五大生產線:自動制冷生產線、家用制冷生產線、商業制冷生產線(大型壓縮機)、給家用冰箱生產恒溫控制器等配套元件、工業制冷生產線。同時丹佛斯的二氧化碳氣體冷卻器解決方案具有安裝調試簡便、最大系統運轉效率等優點,是最佳的現場應用解決和成本管控系統的解決方案。
比澤爾:比澤爾作為最早推出二氧化碳制冷壓縮機的廠商,多年來一直與世界上主要的客戶保持著緊密的聯系,共同研發二氧化碳制冷技術。目前,比澤爾與客戶開發的最早的二氧化碳機組已經安全運行近20年。
卡樂:卡樂作為意大利零售產業的解決方案提供者,推出了專為亞臨界和跨臨界二氧化碳系統研發的膨脹閥。卡樂設計的膨脹閥,完整覆蓋從4kW0到2000kW功率的系統。由于市場對于亞臨界解決方案的需求趨于穩定,卡樂決定在亞洲尋找商機,并相信,未來全球的市場將是亞臨界系統和跨臨界系統并行。
艾默生:全球首屈一指的制熱,空調和制冷解決方案提供者,艾默生的谷輪渦旋式壓縮機可用于低溫級聯系統,是美國唯一一款達到UL規定對于高壓亞臨界二氧化碳級聯系統要求的壓縮機。
都凌:Dorin開發出世界上第一臺半封閉往復式二氧化碳壓縮機。這種壓縮機能夠用在HPWH和輕型、中型商業制冷設備中。功率從0.75kW到15kW不等的電機能夠以中速和高速模式運轉(1450rpm和2900rpm)。壓縮機的直徑從18mm到34mm不等。
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。
而超市的制冷劑替代也是當務之急。據了解,超市消耗的能源中多達60%是用于制冷的。使用二氧化碳的制冷系統將大幅度減少這一數字。
由于認識到了這些事實,并且面臨著法律上對于化學制冷劑的限制,越來越多的食品零售商正在投資于二氧化碳技術。在技術可行性與費用經濟性方面,二氧化碳(R744)可能是最可行的解決方案,并且符合食品購買者日益增加的“綠色環保”趨勢。最為重要的是,使用R744,將徹底杜絕由于有較高全球氣候變暖危險的HFCs泄漏所造成額外的溫室氣體排放量。
可口可樂公司CEO-MutharKent就宣布,到2015年,所有新增自動售貨機和冷卻器將使用非HFC制冷劑。可口可樂公司選擇天然制冷劑來實現其所承諾的制冷劑轉換:小型設備使用HCs制冷劑,大型設備使用二氧化碳。目前,公司已經投資5000萬美元用于環保制冷系統的研制,并堅信天然制冷劑的經濟可行性。
國外企業積極參與
全球零部件與系統供應商,包括丹佛斯、卡樂、恩布拉科、路偉以及愛默生等,都順應了這個潮流,已經為商業部門提供了二氧化碳解決方案。
丹佛斯:作為減少碳足跡的積極響應者,丹佛斯的TN型壓縮機曾榮獲“AHR創新獎”。丹佛斯藍色家族如今在全世界已有27個工廠,它的生產分五大生產線:自動制冷生產線、家用制冷生產線、商業制冷生產線(大型壓縮機)、給家用冰箱生產恒溫控制器等配套元件、工業制冷生產線。同時丹佛斯的二氧化碳氣體冷卻器解決方案具有安裝調試簡便、最大系統運轉效率等優點,是最佳的現場應用解決和成本管控系統的解決方案。
比澤爾:比澤爾作為最早推出二氧化碳制冷壓縮機的廠商,多年來一直與世界上主要的客戶保持著緊密的聯系,共同研發二氧化碳制冷技術。目前,比澤爾與客戶開發的最早的二氧化碳機組已經安全運行近20年。
卡樂:卡樂作為意大利零售產業的解決方案提供者,推出了專為亞臨界和跨臨界二氧化碳系統研發的膨脹閥。卡樂設計的膨脹閥,完整覆蓋從4kW0到2000kW功率的系統。由于市場對于亞臨界解決方案的需求趨于穩定,卡樂決定在亞洲尋找商機,并相信,未來全球的市場將是亞臨界系統和跨臨界系統并行。
艾默生:全球首屈一指的制熱,空調和制冷解決方案提供者,艾默生的谷輪渦旋式壓縮機可用于低溫級聯系統,是美國唯一一款達到UL規定對于高壓亞臨界二氧化碳級聯系統要求的壓縮機。
都凌:Dorin開發出世界上第一臺半封閉往復式二氧化碳壓縮機。這種壓縮機能夠用在HPWH和輕型、中型商業制冷設備中。功率從0.75kW到15kW不等的電機能夠以中速和高速模式運轉(1450rpm和2900rpm)。壓縮機的直徑從18mm到34mm不等。