早在十九世纪中期,人类就开始了对二氧化碳制冷的研究。二氧化碳在环保方面具有很大的优势,其臭氧消耗指数(ODP)为0,温室效应指数(GWP)为1,而目前运输制冷普遍使用的R404A制冷剂的ODP值为0,但GWP值为3850。
最早二氧化碳制冷采用的是制取固体二氧化碳(干冰),一般都是以块状、霜状或小球状的形式出现,用于短途的冷冻食品和冰淇淋运输,有时候也用于制冷设备故障时的应急处理或航空运输。但由于其完全依靠干冰本身气化时的吸附作用,对温度的控制力弱,也不能完全保证运输过程中的持续降温。
除了固体二氧化碳外,意大利的Dorin公司、德国的Bock公司以及美国的爱默生公司先后开发了二氧化碳作制冷剂的机械式制冷压缩机,并应用在固定式商用制冷。而对于运输制冷系统来说,由于其工作压力高达12Mpa以上(为氟利昂制冷剂的5倍以上),对系统的密封性、机械零件的强度和耐振性都是一个很大的考验,目前还存在很多技术问题亟待解决。
一、CryoTech系统介绍
冷王公司开发了以液态二氧化碳(或称R-744)为制冷剂的卡车/拖车制冷系统—CryoTech系统(见图1),于2011年在欧洲市场成功投入使用。其中,CO2是从生产化肥、生物乙醇及其它化学品过程中产生的废气中提取的,因此使用CroTtech系统不存在加剧全球气候变暖效应的问题。采用CryoTech制冷技术的机组几乎零噪音和零排放,并且能保证最快的降温速度和精确的温度控制。
CryoTech的CO2制冷系统和传统制冷系统类似。如图1,二氧化碳由安装在卡车、拖车底部的存储罐中被泵吸取到蒸发器中。在蒸发器里,二氧化碳吸收箱体里的热量,完成从液态到气态的转换。蒸发器安装电子风扇,帮助箱体内的空气流通,加速二氧化碳的蒸发。最后,二氧化碳作为一种低压蒸汽被排放到空气中,从而达到吸收箱体内热量的目的。本系统可以说是一个半机械式的制冷系统,既解决了固态二氧碳进行温控、消耗完结无法继续制冷的问题,又避免了二氧化碳压缩机制冷系统存在的高压泄漏风险及噪音、振动等问题。
该系统还可安装一套加热盘管,以防止蒸发器结霜。整个过程都由电子控制系统管理,且具有友好的操作界面,可以让用户根据箱体尺寸和货物进行温度设定。
二、二氧化碳制冷的环保优势
从环保角度来看,虽然二氧化碳制冷产生的温室效应几乎为零,但在其制取时少量的温室气体可能会在二氧化碳液化过程由于使用电能而产生(假定化工厂使用化石燃料作为其主要的能量来源)。不过,与传统的使用柴油运输制冷系统相比,CryoTech系统能减少75%的总排放量。即使与其它环保制冷剂相比,比如液氮系统,也减少了68%的排放量,由图2可以看出,其更具市场的可持续发展能力更具领导地位。另一方面,客户的使用成本将不再受到油价波动的影响。此外,二氧化碳制冷机组比采用柴油发动机为动力来源的运输制冷机组更为安静,噪音降低了90%,使用此种制冷机组在人口密集的城市地区是一个理想的解决方案。
与传统机械式制冷机组相比,二氧化碳制冷机组在结构方面少了压缩机、冷凝器及其他很多制冷系统零部件,从而大大降低了制冷系统运行中产生故障的可能性,在系统维修、保养方面也更为简便。
三、二氧化碳机组专用充注站建设介绍
目前冷王提供的二氧化碳机组型号包括卡车和拖车机组产品,可以满足单温与多温的应用需求。在欧洲,已有上千台的CO2冷藏机组投入使用。
为了方便二氧化碳机组的使用,冷王与其合作伙伴已经建立并不断扩展二氧化碳机组专用充注站。这些站点设有气体供应商提供的液态二氧化碳储存罐和二氧化碳自动售卖机,并在公众容易到达的地方建立,使其像日常的汽油加油站一样方便。同时针对大型车队,还可设立专用的加气站。2014年初,冷王CryoTech团队在移动式二氧化碳充注站方面取得了振奋人心的进步,这些应用案例对中国均具有很好的借鉴作用。
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