氨制冷空調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

氨制冷空調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢

1在冷凍冷藏中的應(yīng)用近年來，由于氟乙醇氟乙醇對大氣臭氧層的破壞和可環(huán)境影響的事實(shí)，世界上已完全禁止使用cfcs，并逐漸限制使用hcfcs制劑的共識。在全球積極研究氟利昂替代技術(shù)以解決對臭氧層破壞及“溫室效應(yīng)”問題的今天,氨制冷技術(shù)以其強(qiáng)大的應(yīng)用潛力不但在冷凍冷藏方面占有很大比率,而且在越來越廣泛的領(lǐng)域(如中央空調(diào)、商場的大型食品展示柜等)得到應(yīng)用,被國際社會(huì)重新認(rèn)識和評價(jià)。氨作為制冷劑已被使用達(dá)120年之久,其臭氧層消耗潛能(ODP)為0,全球變暖潛能(GWP)也為0,標(biāo)準(zhǔn)沸騰溫度低,在冷凝器和蒸發(fā)器中的壓力適中,單位容積制冷量大,并且其導(dǎo)熱系數(shù)大,蒸發(fā)潛熱也大,節(jié)流損失小,能溶解水,有漏氣現(xiàn)象時(shí)易被發(fā)現(xiàn),價(jià)格低廉,是非常具有應(yīng)用前景的自然工質(zhì)。但是,氨做為制冷劑并不是十全十美的,氨的絕熱指數(shù)較高,具有一定的毒性、可燃性和易爆,并且對鋅、銅、銅合金有腐蝕作用等,從而限制了它的使用,但是隨著人們對氨制冷劑的重新認(rèn)識和評價(jià),并已投入大量的人力物力,致力于氨的安全性能和制冷系統(tǒng)及其設(shè)備技術(shù)的研究,并取得一定的成果,為氨制冷技術(shù)的進(jìn)步創(chuàng)造了有利的條件。2氨基冷縮法的新技術(shù)2.1低溫制冷系統(tǒng)CO2是自然界天然存在的物質(zhì),它的臭氧層破壞潛能(ODP)為零,其全球變暖潛能極小(GWP=1),蒸發(fā)潛熱較大,單位容積制冷量較大,運(yùn)動(dòng)粘度低,與普通潤滑油相容,價(jià)格便宜,來源豐富。另外,CO2做為自然工質(zhì),無毒,不可燃,也不助燃,所以通過NH3/CO2復(fù)疊式制冷在一定程度上能解決單一氨制冷的限制。這主要是因?yàn)镹H3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)能明顯降低氨的充注量,根據(jù)國際氨制冷學(xué)會(huì)的數(shù)據(jù),一個(gè)6.5萬平方米的冷藏庫,傳統(tǒng)的氨二級制冷系統(tǒng)需要氨的量大約為30噸,而NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的氨的充注量僅為3.6噸,同時(shí)由于低溫級采用CO2,從而可以避免氨與食品、人群等直接接觸,降低氨制冷系統(tǒng)的危險(xiǎn)性,增加系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)如圖1所示。在NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)中,利用CO2作為低溫級循環(huán)的相變冷媒,降低了低溫級循環(huán)的工作壓力,壓縮后的CO2氣體被普通的NH3制冷系統(tǒng)冷卻及冷凝,即NH3制冷系統(tǒng)是該低溫制冷系統(tǒng)的高溫級。由于CO2無毒、不可燃、沒有氣味,所以如果發(fā)生重大泄露事件,只會(huì)有部分干冰生成,干冰升華后變?yōu)檎魵?不會(huì)造成危害。另外,CO2制冷劑的容積制冷量大約是NH3制冷劑的8倍,低溫級制冷劑的容積流量大大降低,而且由于是利用CO2相變來制冷,因此換熱性能改善,大大減小所需換熱器的面積,使得這種低溫制冷系統(tǒng)具有很強(qiáng)的競爭力,從賓西法尼亞州一冷藏庫的運(yùn)行情況來看,NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)節(jié)能效果顯著,滿載情況下-31.7℃(-45℉)時(shí),NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)比氨單級制冷系統(tǒng)在制取單位冷噸的冷量耗功少25%,比氨雙級制冷系統(tǒng)少7%,并且溫度越低節(jié)能效果越明顯。另外,系統(tǒng)的安裝、操作和維護(hù)成本也可以降低,NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)與對應(yīng)的二級氨系統(tǒng)相比,成本大約降低7%-8%。NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的氨制冷循環(huán)部分可以在生產(chǎn)廠家直接安裝,提高焊接質(zhì)量,可增加系統(tǒng)的安全性,避免氨的泄露,用戶只需要現(xiàn)場安裝載冷劑系統(tǒng)即可。1932年W.R.Kitzmiller提出NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng),1992年,英國的一家超市安裝了世界上第一套NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng),目前,NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)在歐美國家廣泛應(yīng)用于冷庫、超市等領(lǐng)域,美國已經(jīng)有6個(gè)大型冷庫采用了此種系統(tǒng),另外,如下表所示,至2003年國外已經(jīng)安裝了多套NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)。NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)在國外已經(jīng)得到大量的應(yīng)用,國內(nèi)開展研究的很多,但還沒有投入實(shí)際工程使用。復(fù)疊系統(tǒng)制冷循環(huán)的熱力計(jì)算可分別對高溫級和低溫級單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算,其中高溫級與正常的氨系統(tǒng)設(shè)計(jì)一樣,但由于低溫級CO2的性質(zhì)決定低溫級有不同的設(shè)計(jì)之處。西安交通大學(xué)與天津大學(xué)對NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的熱力學(xué)原理及系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行了較深入的研究,并在最佳冷凝溫度及流量比方面取得了一定的成果,但我國的CO2壓縮機(jī)、CO2換熱器、CO2潤滑油等技術(shù)較為落后,對NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的研究還不夠,要促進(jìn)NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)在我國的應(yīng)用還有很多工作要做。2.2co載冷系統(tǒng)的原理氨制冷系統(tǒng)很難進(jìn)入商業(yè)制冷領(lǐng)域(如商場、超級市場、酒店等的制冷裝置),主要是由于它的氣味、毒性、可燃性,成為直接蒸發(fā)冷卻的不安全因素。為了解決這一矛盾,可用載冷劑循環(huán)間接冷卻。隨著載冷應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,要求高效安全的載冷劑,從而促進(jìn)了載冷技術(shù)的發(fā)展。常用的載冷劑有空氣、水、鹽水溶液和有機(jī)化合物的水溶液。用空氣做載冷劑雖然有較多的優(yōu)點(diǎn),但是由于它的比熱小,所以只有利用空氣直接冷卻時(shí)采用它。水雖然有比熱大的優(yōu)點(diǎn),但是它的冰點(diǎn)高,所以它僅能用作制取0℃以上的載冷劑。輸送較低溫度的冷量時(shí),通常用的就是鹽水溶液和有機(jī)化合物的水溶液。鹽水溶液的載冷性能與溶液中的含鹽量有關(guān),一般而言含鹽量(濃度)越高,鹽水溶液所能夠載冷的溫度也就越低。所以,用鹽水做低溫載冷劑時(shí),關(guān)鍵是鹽水的濃度的選擇,鹽水的濃度必須保證蒸發(fā)器中的鹽水不凍結(jié),但濃度又不宜太高,因鹽水的濃度太大,密度也就越大,因而阻力也越大。并且濃度越大,鹽水的熱容量也會(huì)減少,在制取相同冷量的情況下,要加大鹽水的循環(huán)量,這樣就會(huì)增大鹽水泵的功耗。另外,鹽水溶液的傳熱性能較差,導(dǎo)熱系數(shù)一般低于0.5W/mK。同時(shí),鹽水溶液對金屬有強(qiáng)烈的腐蝕性;鹽水溶液在工作過程中,會(huì)吸收空氣中的水分而降低濃度,因此必須定期的加鹽,從而增加了運(yùn)行管理的困難。所以鹽水溶液并不是一種非常理想的載冷劑。有機(jī)化合物的水溶液可以得到更低的載冷溫度,對金屬?zèng)]有強(qiáng)烈的腐蝕性,運(yùn)行管理方便,但價(jià)格較昂貴,成本較高,也不容易取得,且粘度較大,如當(dāng)載冷溫度是-35℃時(shí),乙二醇溶液的粘度是氯化鈣的水溶液的3倍還要多,壓力損失較大,增加了溶液泵的功耗,不利于能量的節(jié)約。CO2做為載冷劑與其他傳統(tǒng)的載冷劑(如鹽水、乙二醇等)相比,其粘度系數(shù)非常小,當(dāng)載冷溫度為-35℃時(shí),其粘度系數(shù)分別是氯化鈣溶液、乙二醇溶液、二氯甲烷的1/152、1/506、1/4,具有非常好的輸運(yùn)特性,另外,CO2比熱與導(dǎo)熱系數(shù)都較大,同時(shí)可以利用液態(tài)CO2的相變來吸收熱量,減少液態(tài)CO2載冷劑的充注量,從而使載冷循環(huán)的管道的管徑大大減小,經(jīng)計(jì)算,CO2管道的截面積大約是NH3的1/8,減小了載冷設(shè)備的體積,同時(shí),由于采用載冷系統(tǒng)也可使氨的充注量減少,所以CO2是替代傳統(tǒng)載冷劑的理想工質(zhì)。CO2的臨界壓力為7.37MPa,臨界溫度為31.1℃,三相點(diǎn)壓力為518kPa,三相點(diǎn)溫度-56.56℃,0℃時(shí),CO2飽和液體的壓力是3.48MPa。所以,如果要傳遞-50℃到0℃的冷量,載冷管道的壓力必須保證壓力區(qū)間為0.52MPa到3.48MPa,壓力大是CO2載冷循環(huán)的主要缺陷,但隨著制造工藝的進(jìn)步,此種困難完全可以解決。CO2載冷循環(huán)系統(tǒng)包括NH3制冷循環(huán)系統(tǒng)、CO2儲(chǔ)液器、液體CO2的循環(huán)泵以及空氣冷卻器、安全閥等(見圖2)。系統(tǒng)運(yùn)行過程中,CO2在制冷單元中的蒸發(fā)式冷凝器中被冷凝,同時(shí)流入CO2的儲(chǔ)液器,然后被泵吸入裝在被冷卻空間的冷卻器中,在此冷卻器內(nèi)與冷卻間內(nèi)物體進(jìn)行熱交換,同時(shí)氣化、蒸發(fā)帶走熱負(fù)荷。蒸發(fā)了的CO2氣體重新流入制冷單元的蒸發(fā)式冷凝器,又被冷凝開始下一次循環(huán)。系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí),被冷卻間內(nèi)溫度較高,通過調(diào)節(jié)CO2的流速及空氣冷卻器上風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)載冷系統(tǒng)的壓力,使壓力維持一個(gè)較穩(wěn)定的值。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后,制冷系統(tǒng)單元停止運(yùn)行,CO2載冷系統(tǒng)中的儲(chǔ)液器中的壓力會(huì)不斷升高,當(dāng)此壓力上升到某一定值時(shí),可以通過自控裝置控制制冷系統(tǒng)單元的壓縮機(jī),使之運(yùn)行制冷。當(dāng)出現(xiàn)事故,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行停止時(shí),隨著冷卻間內(nèi)溫度不斷升高,載冷系統(tǒng)中的壓力不斷升高,當(dāng)壓力達(dá)到某一定值時(shí),載冷系統(tǒng)上的緊急安全閥打開,CO2被排到環(huán)境中。氨用CO2載冷系統(tǒng)要求壓力較高且較難控制,并且乙二醇、鹽水等作為氨制冷系統(tǒng)載冷劑的技術(shù)已比較成熟,故氨用CO2載冷劑系統(tǒng)在中國的研究幾乎是一片空白。國外對CO2做為載冷劑系統(tǒng)的研究較早,并且此系統(tǒng)已在日本、歐洲等一些國家得到應(yīng)用。通過實(shí)際運(yùn)行的情況看,氨用CO2載冷系統(tǒng)能明顯降低氨的充注量,以日本東京的一個(gè)采用氨用CO2載冷系統(tǒng)的制冷量為200kW的食品配送中心為例,其氨的充注量僅為130千克,此系統(tǒng)已經(jīng)安全可靠地運(yùn)行了一年,系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示,此系統(tǒng)可以按照設(shè)計(jì)工況運(yùn)行,COP值較高。另外,國外超市中還出現(xiàn)了一種多溫區(qū)的NH3/CO2復(fù)合式制冷系統(tǒng),如圖3所示,其本質(zhì)就是一種NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)與氨用CO2載冷系統(tǒng)的組合,由于NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)能夠制取較低的溫度而氨用CO2載冷能制取較高溫度,把二者組合起來,用NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)做為冷凍區(qū),氨用CO2載冷系統(tǒng)作為冷藏區(qū),兩系統(tǒng)通過一個(gè)CO2貯液器把兩系統(tǒng)連接起來,系統(tǒng)的COP可以達(dá)到2.1,但是系統(tǒng)也存在一個(gè)弊端,系統(tǒng)的配管較長,增加了系統(tǒng)的初投資。2.3c、hcfcs冷水機(jī)組氨冷水機(jī)組可廣泛用于賓館、醫(yī)院、影院、商場、機(jī)房、工廠的空氣調(diào)節(jié)和工業(yè)生產(chǎn)的工藝?yán)鋮s以及需要低溫冷凍水的場所。過去,世界各國生產(chǎn)的冷水機(jī)組普遍采用CFCs、HCFCs作制冷工質(zhì),但由于國際上已達(dá)成完全禁用CFCs、逐漸限制使用HCFCs制冷劑的共識,CFCs及HCFCs冷水機(jī)組必將受到限制。1992年,德國的制冷設(shè)備制造企業(yè)研制成功了以氨為制冷劑的緊湊型冷水機(jī)組,以此為轉(zhuǎn)折點(diǎn),歐洲研發(fā)氨冷水機(jī)組的步伐明顯加快。目前,氨冷水機(jī)組已經(jīng)在歐洲開始應(yīng)用,位于巴黎市中心的法國廣播大廈就是采用了此種系統(tǒng),并且已經(jīng)安全運(yùn)行多年。20世紀(jì)90年代,珠海機(jī)場就已經(jīng)采用了由兩臺制冷量為400RT的氨制冷機(jī)組成的中央空調(diào)系統(tǒng),向停機(jī)位的17架飛機(jī)供冷。氨冷水機(jī)組在珠海機(jī)場的應(yīng)用也促使了我國《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》對空氣調(diào)節(jié)冷源部分由只采用氟里昂壓縮機(jī)或溴化鋰吸收式制冷機(jī)改為有限制的使用氨冷水機(jī)組,從中也可看出,氨冷水機(jī)組也是將來民用建筑中央空調(diào)系統(tǒng)冷源的一種應(yīng)用趨勢。氨的毒性及其可燃性是限制氨冷水機(jī)組在一些民用建筑或商用建筑中應(yīng)用的最大障礙。但由于氨制冷系統(tǒng)的安全性方面取得了巨大進(jìn)展,促使氨冷水機(jī)組技術(shù)有了巨大進(jìn)步。2.3.1半封閉式壓縮機(jī)由于存在運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)是氨泄露的主要部件。要想減少氨的泄漏,最好是制造無軸封的密封型壓縮機(jī)。但因在密閉式壓縮機(jī)中制冷工質(zhì)能接觸到電機(jī)線圈部分,所以就需要選用耐氨的鋁質(zhì)線圈,或者選用屏蔽電機(jī),瑞典的SRM公司等正在研究開發(fā)大型的螺桿式封閉式壓縮機(jī),目前還沒有產(chǎn)品出現(xiàn)。但是氨用半封閉式壓縮機(jī)已經(jīng)被開發(fā)出來,并已經(jīng)投入使用,如圖3所示,為屏蔽型半封閉氨壓縮機(jī)用電動(dòng)機(jī),在定子鐵心和轉(zhuǎn)子之間嵌入一非磁性不銹鋼屏蔽薄套筒,這樣屏蔽套把轉(zhuǎn)子側(cè)的氨氣與定子繞組以及空氣實(shí)行隔離。國際上能生產(chǎn)氨用半封閉式壓縮機(jī)的廠家有日本長谷川鐵工所、前川制作所、奧地利FRIGOPOL等公司,我國對全封閉式或半封閉式氨用壓縮機(jī)研究較少,目前還沒有產(chǎn)品出現(xiàn)。2.3.2溶氨系統(tǒng)的配置潤滑油是潤滑、冷卻、密封運(yùn)動(dòng)部件的介質(zhì),是保證制冷壓縮機(jī)安全、可靠運(yùn)行,延長使用壽命的重要條件。目前氨制冷系統(tǒng)的潤滑油為礦物油,雖然其性能優(yōu)良,但它的最大缺點(diǎn)是不能與氨相溶,因而氨系統(tǒng)不可缺少油分離器、集油器等設(shè)備,使氨系統(tǒng)的油路系統(tǒng)非常復(fù)雜、機(jī)組自動(dòng)控制非常困難。目前國際上已開發(fā)出能溶于氨的合成潤滑油-PAG油,利用此種可溶于氨的潤滑油,不僅可以省去油分離器、集油器以及相應(yīng)的管路,同時(shí)使干式蒸發(fā)器代替滿液式蒸發(fā)器成為可能,從而減少了氨的充注量,從工程造價(jià)和操作維護(hù)方面也將得到相應(yīng)的收益,而且可以使制冷系統(tǒng)更加簡單、緊湊,這對開發(fā)小型氨制冷裝置及簡化現(xiàn)有的氨制冷系統(tǒng)非常有利。此種潤滑油由氧丙烯基、氧乙烯基的烯化聚合物改性合成,通過實(shí)驗(yàn)可證明其性能優(yōu)于酯型油和礦物油。其性能如表2所示。目前德國、日本等國對氨用可溶氨潤滑油的研究較多,并投入使用,我國還沒有展開對可溶氨潤滑油的研究。2.3.3氨用熱設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步2.3.3.焊接板式換熱器現(xiàn)在應(yīng)用比較普遍的就是橡膠圈密封板式換熱器。但各種材料橡膠圈在氨和油的作用下都會(huì)有氨的泄露,一些公司對板式換熱器進(jìn)行了改進(jìn)。瑞典的AlfaLaval公司實(shí)施每兩片不銹鋼板片用激光焊接成封閉模槽流道組,然后在組與組之間用橡膠封圈密封,由螺栓施加密封壓力,這樣就避免了傳統(tǒng)方式中封閉氨的邊框橡膠封圈,大大減少氨的滲漏。為杜絕氨的微量滲漏,該公司又研制了采用鎳合金為焊料的焊接板式換熱器。德國GEAECOFLREX公司在瑞典工廠生產(chǎn)采用99.99%銅釬料的焊接板式換熱器,在氨的流通模槽流道中采用耐氨腐蝕涂層。板式換熱器可以用做冷凝器、蒸發(fā)器、空氣冷卻器等,將可提高系統(tǒng)的COP。另外,通過微通道換熱器也可減少換熱器的管道尺寸,減少氨的充注量,從而增加系統(tǒng)的安全性。Litch等人成功地利用微通道換熱器實(shí)現(xiàn)了15kW氨制冷系統(tǒng)世界最小充灌量。在已經(jīng)投入運(yùn)用的氨的冷水機(jī)組中應(yīng)用的大部分是板式換熱器。德國、瑞典等國在氨用換熱器的研究方面,成果較為顯著。我國在氨用換熱器較為龐大,結(jié)構(gòu)形式基本上維持原狀,在氨用換熱器的研究方面也幾乎是一片空白。2.3.3.蒸發(fā)式冷凝器目前,風(fēng)冷式冷凝器是歐洲、美國及日本在氨制冷空調(diào)領(lǐng)域的發(fā)展的一個(gè)趨勢。隨著氨制冷技術(shù)的不斷提高,高效換熱管的研制成功,氨制冷系統(tǒng)中風(fēng)冷式冷凝器的應(yīng)用范圍不斷增大,以安裝在美國印地安納州波利斯市的一冷庫為例,通過控制冷凝器的最小冷凝溫度和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,可以得到比蒸發(fā)式冷凝器高的性價(jià)比。另外,因組合式冷凝器具有蒸發(fā)式冷凝器與空冷式冷凝器的優(yōu)點(diǎn),它也開始在氨制冷系統(tǒng)中得到應(yīng)用。其原理圖如下圖所示,制冷劑的氣體在翅片盤管或翅片盤管與不帶有翅片的混合盤管內(nèi)流動(dòng)。由于盤管上加了翅片,增大了換熱面積,所以在不開冷卻水噴淋系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)仍能在較低環(huán)境溫度下運(yùn)行。只有當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),為達(dá)到一個(gè)較低的冷凝溫度,可以通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)的冷卻水的量來調(diào)節(jié)冷凝溫度,達(dá)到設(shè)定值。此種冷凝器使水資源的利用更加高效,是節(jié)能減排與氨系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的理想冷凝器。由于氨制冷系統(tǒng)中可溶潤滑油的研制成功及其換熱效率的提高,氨制冷系統(tǒng)的干式蒸發(fā)器開始替代傳統(tǒng)的滿液式蒸發(fā)器,這樣可以減少氨的充注量,增加了系統(tǒng)安全性。歐洲的鹽水低溫機(jī)組和冷水機(jī)組的蒸發(fā)器主要是采用成對焊接組裝式不銹鋼板式換熱器。2.3.4氨制冷用閥件大型氨制冷系統(tǒng)中,采用電子膨脹閥直接膨脹供液方式,系統(tǒng)的氨的充注量為同規(guī)模氨泵供液系統(tǒng)的20%~50%,大大減少了安全隱患。因此,使用電子膨脹閥直接膨脹供液的氨系統(tǒng)既安全又環(huán)保。使用氨直接膨脹供液方式,其關(guān)鍵在于如何控制膨脹閥的供液量。由于氨的單位容積制冷量大、汽化潛熱大,相同制冷量下需要的流量就比氟利昂小。如果采用手動(dòng)節(jié)流閥手動(dòng)調(diào)節(jié),則不易控制供液量,供液量少了降溫難以保證,供液量大了容易造成回氣帶液,壓縮機(jī)濕沖程,系統(tǒng)也不穩(wěn)定。采用熱力膨脹閥、電磁閥自動(dòng)調(diào)節(jié)的直接膨脹系統(tǒng)會(huì)好些,但如果系統(tǒng)波動(dòng)大,就需要熱力膨脹閥及時(shí)調(diào)整開啟度,但由于熱力膨脹閥沒有這種功能,所以無法達(dá)到理想效果。并且由于供氨量少,多路盤管液體分配也不容易均勻。隨著計(jì)算機(jī)微電子控制技術(shù)的不斷發(fā)展,電子膨脹閥技術(shù)的進(jìn)步,最近,國際上開發(fā)了氨用電子膨脹閥,氨專用液體分配器,克服了以往氨直接膨脹系統(tǒng)的不穩(wěn)定的現(xiàn)象,使氨的直接膨脹供液應(yīng)用更加廣泛。2000年,我國在大連的一座水產(chǎn)品加工廠的氨制冷系統(tǒng)中第一次采用了DanFoss公司的氨電子膨脹閥,從而實(shí)現(xiàn)了直接膨脹供液,系統(tǒng)的安全性和控制方式及自動(dòng)化程度得到了極大的提高,系統(tǒng)COP也得到了提高。用于氨的閥件的生產(chǎn)廠家主要有丹麥DanFoss、美國的ALCO公司,目前,氨制冷用閥件的發(fā)展趨勢是模塊化。把膨脹閥、過濾器等不同的控制閥件集中一個(gè)閥體上,通過更換不同的模塊可以實(shí)現(xiàn)閥件的不同的功能,從而簡化維修,并且DanFoss已有產(chǎn)品上市。另外,隨著制造工藝的進(jìn)步,閥件性能有了很大提高。比如,DanFoss的電動(dòng)閥的全開全關(guān)轉(zhuǎn)換可以達(dá)到僅用3秒鐘的時(shí)間。另外,氨制冷系統(tǒng)的其他部件,如感震器、泄氨報(bào)警器、安全閥等的性能都有很大提高,為氨制冷系統(tǒng)的擴(kuò)大應(yīng)用提供了條件。3nh3/co復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的應(yīng)用展望氨是一種性能優(yōu)良的制冷工質(zhì),目前限制氨制冷技術(shù)發(fā)展的因素主要來自安全和成本兩個(gè)方面。要促進(jìn)氨制冷技術(shù)的發(fā)展,必須避免氨的泄漏,減少氨的充注量,提高系統(tǒng)的制冷性能,降低運(yùn)行成本。在氨制冷系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮的是安全性,其次是提高系統(tǒng)的能效比,并沿著安全可靠、高效、小型化和自動(dòng)化的設(shè)計(jì)思路,擴(kuò)大氨制冷系統(tǒng)在制冷空調(diào)領(lǐng)域的使用范圍。安全可靠由于氨具有一定的毒性和可燃性,在一定條件下存在爆炸的可能,因此必須減少氨的充注量、避免氨的泄露。使用板式換熱器或微通道換熱器、采用電子膨脹閥直接膨脹供液和可溶氨的潤滑油可以使大型氨制冷系統(tǒng)簡化,用氨量降低,安全性相應(yīng)的得到保證。另外,全封閉壓縮機(jī)的研制成功,也可避免氨的泄露,防止意外事故發(fā)生。NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)與氨用CO2載冷系統(tǒng)可以避免氨制冷系統(tǒng)與食品、人群等直接接觸,降低氨制冷系統(tǒng)的危險(xiǎn)性,同時(shí)可以降低氨的充注量增加氨制冷系統(tǒng)的安全性。另外,NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)的氨制冷循環(huán)部分可以在生產(chǎn)廠家直接安裝,提高焊接質(zhì)量,避免氨的泄露,用戶只需要現(xiàn)場安裝載冷劑系統(tǒng)即可,簡單可靠。同時(shí),NH3/CO2復(fù)疊式制冷系統(tǒng)與氨用CO2載冷系統(tǒng)可以在超市、冷庫等民用與商用建筑中廣泛應(yīng)用。另外,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),盡量少設(shè)閥門,杜絕產(chǎn)生液封,要實(shí)行全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),在可能條件下實(shí)行計(jì)算機(jī)控制,節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。高效節(jié)能環(huán)保已成為當(dāng)今制冷空調(diào)領(lǐng)域面臨的重大課題,氨制冷系統(tǒng)同樣也面臨這個(gè)問題。要提高氨制冷系統(tǒng)的性能,首先要研發(fā)出氨用板式換熱器和微通道換熱器,另外用電子膨脹閥直接膨脹供液代替重力供液和氨泵強(qiáng)制供液,新型釬焊型熱交換器和相溶性冷凍油的應(yīng)用,使換熱量比此前使用礦物油時(shí)增加了160%,體積也減少了?？梢灶A(yù)見,隨著對氨制冷劑強(qiáng)化傳熱技術(shù)、氨用金屬材料和潤滑油、高效氨用壓縮機(jī)等科研成果的完善和加工工藝的進(jìn)一步改進(jìn),氨制冷設(shè)備的整體質(zhì)量將更有保障,運(yùn)行能效比也將不斷提高。小型化隨著人們生活水平的提高,人們的安全意識也越來越強(qiáng)烈,30~40年以前曾普及的小型氨商用制冷系統(tǒng)已不能滿足當(dāng)今人們的需求,為促進(jìn)氨制冷系統(tǒng)的廣泛使用,必須進(jìn)行氨用換熱器的強(qiáng)化傳熱研究,縮小換熱器尺寸,研發(fā)氨用電子膨脹閥和小型全封閉氨壓縮機(jī),同時(shí)通過優(yōu)化設(shè)計(jì),簡化與完善制冷循環(huán),實(shí)現(xiàn)氨制冷裝置的小型化