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氨、氟制冷系统的全面分析对比

氨、氟制冷系统的全面分析对比
按制冷剂的不同,制冷系统分为氨制冷系统和氟制冷系统,这两种系统各有优缺点,适用于不同的场合。

根据选用的制冷系统不同,冷库项目的投资、后期运行、维护费用以及安全性等都会具有较大差异。

依据制冷原理中的氨、氟特性,压缩机组结构特点和国家相关政策等因素为依据,做如下分析:
氨、氟制冷系统的应用历史
氨系统在工业制冷中已应用了七十多年,技术已经相当成熟,近几年氨制冷技术上无大的进步。

由于控制阀门和元器件价格昂贵,实现氨自动化成本很高,故国内应用中一直未能实现全自动化,虽然如此,但因为其冷量大、单机功率大的特点。

在大型制冷系统中还是被广泛应用,很多情况下都是因为设计院的工程师熟悉氨系统的原因,设计时习惯采用该制冷系统。

氟系统自上世纪70年代以来,被逐渐采用。

由于氟的热工性能不如氨,单机制冷量太小,所以初期仅用于小的制冷系统。

随着单个压缩机匹数越做越大,和并联技术的出现,可以将多个压缩机并联组成一个机组,此技术完全解决了氟机功率小无法应用于大系统的缺陷,加之易于实现全自动控制的优点,所以被逐渐用于较大系统。

2015年之后国内屠宰业、物流业等开始广泛使用氟系统,并取得了良好效果。

氨制冷系统的优缺点
优点
1、在蒸发温度较高、冷凝温度较低时,氨的热工性能较之氟性能好,单位容积制冷量略高。

从这个意义上讲氨系统较为省电。

2、氨机造价低。

由于单个氨机制冷量可达到250 kW甚至更大,而氟机(低温工况)最大为100kW,若要用于大冷量工况,就必须多机并联,因此,在大功率(100kW以上)的情况下,氨机明显较氟并联机组价格低。

3、制冷剂价格低,如1吨液态氨为四千到五千元,1吨常用的R22制冷剂为二万多元。

4、氨系统若发生泄漏时易被发现。

缺点
1、氨有毒且易燃易爆,国内氨系统不时有事故发生。

2、少量氨泄漏就会导致储藏品受到污染,若大量泄漏则危及人身安全。

3、氨系统不能布置在有人操作的场所,特别在对食品安全要求较高的场所,须采用乙二醇进行二次换热,从而造成系统能量损失。

4、氨液充注量需求大,造成总成本上升。

5、氨系统除机组外,还有许多诸如储液罐、循环桶等辅机(俗称瓶瓶罐罐),这些设备对空间要求高(一般机房高度为7M以上),机房占地面积(大约为氟机的4~5倍)。

6、因单个氨机的功率大,当用于多温度的工艺环境下,调节不易、能耗高。

7、需人工值守机房,难于实现全自动控制(目前国内没有全自动运行的成功案例)。

8、需定期检修和更换轴封。

氟制冷系统的优缺点
优点
1、氟无毒无味、可直接用于任何作业场所,无需二次换热;
2、双级螺杆可达到-40~-50℃的蒸发温度,非常适合于速冻;
3、制冷剂充注量小,一般为氨机的1/2或1/3;
4、机房要求高度低(一般为5米)、机房占地面积小。

5、压缩机并联运行,可实现自动能量调节;
6、可实现全自动控制和远程监测报警,可保存库房各温度参数,机房无需专人值守。

缺点
1、氟的热工性能不如氨,单位换热效率低;
2、制冷剂单价较氟高出4~5倍;
3、单机功率较氨机小,在大功率的情况下要并联运行,从而使得机组造价提高。

两种制冷系统的适用场所
氨机适用于温度恒定,波动小,冷量大,空间大的场所。

一般用于大型冷库、啤酒厂工艺制冷间等,这些场所基本上是无人作业。

温度要求是单一的、压缩机工作状态稳定。

此时氨的热工性能好、氨机造价低等优势凸显。

氟机适用于温差大、负载变化大,有人工作的场所。

一般用于中小型冷库群、大型配餐车间以及冷库区人流密度比较大的情况。

在这种情况下,制冷机可制成多台并联机组。

这种机组可根据负荷大小进行自动调节,如当一个机组由五个压缩机组成时,系统会根据负载变化自动指令压缩机全开或部分压缩机。

这样就弥补了氟较氨热工性能差的缺陷,甚至更为节能。

又因为没有辅机,机组可就近安装在制冷间旁。

制冷剂的充注量少、整个制冷系统造价降低。

此一点弥补了并联机组较贵的缺陷。

运行费用的分析
运行费用一般指用电量(两种系统的用水量相同)以及工人值班费用和维修费用。

在大型冷库和冷库日换货量不大的情况下,氨系统用电量低于氟系统,反之则大于氟系统;因无值守人员,年节省该项费用28万元(3000元/人月×8人×12个月);
维修费用按服务外包计,氟系统10万/年,氨系统20万/年,年节省10万元。

安全和环保问题
由于氨易燃、易爆、有毒的特性。

其不仅在制冷场所的应用上有所不便,对附近居民亦形成威胁,政府不允许在居民区和人流密度大的场合使用氨系统。

屠宰厂现址若日后居民增多,难免有新的麻烦。

氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物之总称,按其化学元素组成成份分为:
1、卤代烃(CFC),含氟、氯、碳,其代表为R50
2、R12;
2、含氯卤代烃(HCFC)含氢、氟、氯、碳,其代表为R22;
3、无氯卤代烃(HFC),含氢、氟、碳,其代表为R404A。

这些元素中只有氯离子会破坏臭氧层,按蒙特利尔公约,CFC已禁用,HCFC发展中国家可生产至2015年,使用至2030年,HFC则无禁令。

HCFC因现时价格较便宜被广泛应用,HFC的价格较贵,在欧美品牌的压缩机里,这两种产品都可被使用。

空调制冷系统用的也都是氟利昂,因此,氟利昂不环保,日后会被禁用是一种误解。

压缩机品牌和结构
氨机一般都为国产,主要是“大冷”和“烟冷”这两家生产采用开启式结构,需定期维护保养、更换轴封。

氟机一般都为进口,主要是德国比泽尔、美国开利、日本神钢等,采用半封闭结构,无泄露之虞,无需更换零件,只需不定期更换油即可。

(油变色、变稀才需更换)本文由瑞华制冷设备有限公司提供,公司主营氨制冷业务、制冷配件批发。

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