NH3/CO2制冷系統的研究

程紅儉

摘要：隨著我國經濟的不斷發展，設備的制冷系統也在不斷改進，本文主要研究NH3/CO2制冷系統在應用中的問題，從下面幾個方面討論了NH3/CO2制冷系統的優點，并探討NH3/CO2制冷系統在相關項目中的應用。

關鍵詞：節能環保制冷系統冷庫安全

近些年，由于不斷發生氨制冷系統的安全問題，所以建立更安全、更節能的制冷系統成為了業界的主要研究問題。不斷深入研究NH3/CO2制冷系統中存在的問題，通過深入研究，我國在成功研制出第一個NH3/CO2應用程序。歐盟、日本等一些發達國家在不斷積極提倡NH3、CO2等自然工質。NH3/CO2冷卻系統非常完善的安全性和節能效果。

一、工質分析

1.1 重新認識氨工質

工質氨是一種自然工質，工質氨在現階段是制冷效果最好的制冷劑，工質氨在現階段制冷系統中占據主要位置，其工質的自身不帶有破壞性，完全符合環保要求，它是一種具有較強刺激性的氣體，根據現階段的國家標準可以了解到氨屬于輕微有毒氣體，若氨泄漏，也不會對人體造成較大的傷害，空中氨的成分占據15.7%-27%，氨在遇到明火時會發生燃燒或者爆炸，在些人員相當多的地方，不能使用氨。在一些國外地區，在使用氨的制冷系統中，其氨充注量要控制在500kg以下，不能大于500kg。

現階段，我國針對于氨已經有了一些規定，有毒氣體氨的臨界量為10噸，若注入氨超過10噸以上，就要按照相應的計算公式進行分級重大危險源，根據相應的法律以及安全管理條例進行安全評估和分級，

根據相關規定，在使用氨作制冷庫制冷系統時，相關制冷系統氨的充注量要控制在40000kg以下，對于一些人員較多的房間，不能直接利用氨直接蒸發制冷系統，例如產品整理間、包裝間、分割間等客房的空調。

單位氨工質價格：NH3市場基準價格約為每噸3800-4500元。

1.2 臨近淘汰的氟利昂R22

R22通過HCFCs制冷劑容易對臭氧層造成損害產生溫室效應，且制冷率相比比NH3也比較低。1995年維也納會議規定發達國家在2020年停止使用氟利昂制冷劑，規定發展中國家要在2030年徹底不能使用氟利昂制冷劑，除去一些特殊用途以及維修。

R22是一種不可燃燒的氣體，無色無毒，當R22發生泄漏時很難察覺到，對大氣的污染是非常嚴重的，在R22接觸明火時會產生有劇毒的光氣。

1.3 價格高、GWP值高的替代工質R404、R507

現階段，能夠代替R22的工質有兩種，R507和R404A，兩種工作流體的熱力學性能類似于R22，冷卻效率沒有NH效率高。一些壓力容器的設計壓力相比較而言要比R22高。

兩種R404、R507工質，雖然臭氧消耗潛力滿足環境要求，但是全球變暖潛力比較高，全球變暖潛值高就代表著不能長期使用兩種工質，要保證工質的臭氧消耗潛力，全球變暖潛力都要滿足環境要求。

工作流體價格：R507噸市場基準價格90000至100000元，每噸R404市場基準價格45000至50000元。

1.4 天然工質二氧化碳

二氧化碳是一種不可燃燒的無毒性氣體，對商品沒有任何危害，如果發生火災時，CO2本身不僅不會污染大氣，還會起到滅火劑的作用。

二氧化碳本體具有以下優良的熱力性質：第一，CO2是自然工質，第二，是一種不可燃燒的無毒性氣體，第三，單位容積冷卻能力高，第四，流動性較為強具有較好的傳熱性，第五，市場價格價格便宜，收集二氧化碳較為容易，第六，具有良好的化學穩定性。二氧化制冷系統與普通的制冷劑相比，系統壓力較高。因此部件配置要求比其他制冷系統高。

二、NH3/CO2系統特征

2.1 采用NII3/CO2系統，具有其他系統沒有的獨特優勢

（1）安全性：NH工作充注量小，僅限于冰箱的范圍，約為現有氨系統充電量的l0%。二氧化碳制冷系統可以在人員較多的地區使用，即便發生泄漏，對人體也是沒有危害的。二氧化碳是不具有腐蝕性的氣體。

（2）環保：NH3/CO2是全球制冷劑行業倡導的自然制冷劑之一。

2.2 NH3/CO2使用的項目

NH3/CO2制冷系統在人員密集的地區也是非常實用的，比如，加工區域的冷凍間、單凍機、暫存間、冷卻間等等。

三、項目應用分析

3.1 某20000噸低溫物流倉庫項目

根據系統的充注量以及COP兩方面，利用通用的全氨系統進行研究。這個項目的蒸發器要全部利用鋼管頂排管 D38x3，保證室溫在-25℃，若整個項目全部采用氨工質，那么上部排管氨充注量應該在34.3t左右，而機房低壓循環通氣管路充注量約為5-8t，因此整個系統的總充注量40t左右，根據冷藏的設計分為2個獨立系統，業主不僅不方便管理，而且還提升建設正本;通過將整體系統充電量降低到40t以下的系統調整或優化，例如，將分配系統改為冷風機器等，如果還是大于10t，就要根據重大危險因素的計算方法，必須包括在安全規定的管制范圍內。

3.2系統安全性分析

近些年由于在使用氨的單凍機時，相關人員不規范的操作，從而引發了很多安全事故，無論每一種工質，在一個封閉的空間內，出現泄漏，空間內人員的身體健康都會受到一定的影響，比如R22，R404，R507等氟出現泄漏時，流出的液體瞬間蒸發掉，形成氣體，在密閉的空間里，會使氧氣濃度迅速降低，進而會影響人的身體安全。現階段，最為安全的方法是將CO應用于單凍機系統里面，冷卻系統的CO2泄漏有兩個重要特性。當管道發生泄漏時，二氧化碳在管路外壁形成干冰。進而可以看出二氧化碳液體泄漏后的物理表現是會形成大量干冰，由于錯誤操作引起的管道破裂，泄漏的二氧化碳大部分由干冰和小部分形成氣體，堆積在空洞的下部，工作人員有足夠的時間逃生，進而工作人員不會因為缺氧而窒息，干冰的升華過程中會大量吸收熱量，若皮膚直接接觸干冰會造成人局部凍傷，由于二氧化碳液體泄漏會發生化學反應，進而制冷系統也會受到一定的影響。

四、結束語

近些年，由于不斷發生氨制冷系統的安全問題，所以不斷建立節能，安全的系統就顯的尤為重要了。NH3/CO2制冷系統明顯優于其他常規制冷系統，不僅直接為所有者提供了良好的節能效果，還為系統運行提供了安全保障。

參考文獻：

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