成 勇，倪昀煒

（上海移動(dòng)傳輸動(dòng)力維護(hù)中心浦東動(dòng)力維護(hù)部）

1 傳統(tǒng)的制冷技術(shù)及制冷劑發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥以及蒸發(fā)器組成，由管道連接各個(gè)部件使之成為一個(gè)密封系統(tǒng)。制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)以低溫與被冷卻對(duì)象發(fā)生熱交換，吸收被冷卻對(duì)象的熱量并氣化，產(chǎn)生的低壓蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮后以高壓排出。壓縮機(jī)排出的高壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)冷凝器，被常溫的冷卻水或空氣冷卻，凝結(jié)成高壓液體。高壓液體流經(jīng)膨脹閥時(shí)節(jié)流，變成低壓低溫的氣液兩相混合物，進(jìn)入蒸發(fā)器，其中的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷，產(chǎn)生的低壓蒸汽再次被壓縮機(jī)吸入，如此周而復(fù)始，不斷循環(huán)。整個(gè)過(guò)程需要制冷劑作為制冷介質(zhì)。

制冷劑的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該滿足生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求，并且推動(dòng)其進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保護(hù)資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)一致的核心要求，制冷劑的發(fā)展需滿足以下兩方面要求：

一是環(huán)保。使用綠色環(huán)保的制冷劑是大勢(shì)所趨，綠色環(huán)保制冷劑可以是合成的，也可以是天然的。雖然合成的環(huán)保制冷劑對(duì)臭氧不會(huì)造成破壞，但從地球生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展來(lái)看，天然制冷劑是最理想的選擇。因?yàn)樘烊恢评鋭┐嬖谟诘厍蛏鷳B(tài)系統(tǒng)中，無(wú)論是使用還是排放到環(huán)境中，都屬于取之于自然回之于自然，對(duì)環(huán)境的影響比合成制冷劑小得多，相信隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，天然制冷劑必將發(fā)展前景廣闊。

二是節(jié)能。隨著人們生活水平的提高，制冷空調(diào)等設(shè)備越來(lái)越普及，同時(shí)設(shè)備消耗的大量能源也越來(lái)越引起人們的注意。去年夏天我國(guó)18個(gè)省市出現(xiàn)電力緊缺問(wèn)題，中國(guó)電監(jiān)會(huì)的調(diào)查顯示，供需矛盾加劇造成電力吃緊，其中空調(diào)制冷負(fù)荷快速增長(zhǎng)是不可忽視因素。夏季我國(guó)華東、華中、華南地區(qū)持續(xù)高溫，空調(diào)制冷負(fù)荷猛增。華東電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華中電網(wǎng)空調(diào)制冷負(fù)荷比重已超過(guò)30%，個(gè)別省電網(wǎng)甚至接近40%。而電能的產(chǎn)生又要消耗大量的化石燃料，如煤、石油等，不但造成大量的不可再生能源的消耗，而且燃燒產(chǎn)物如二氧化碳等還可引起溫室效應(yīng)等環(huán)境問(wèn)題。因此除了改進(jìn)制冷技術(shù)外，還可從制冷劑上下手，通過(guò)研制新型節(jié)能制冷劑降低制冷空調(diào)設(shè)備的能耗也是一個(gè)發(fā)展方向。

綜上所述，制冷劑的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)和地球生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，制冷劑的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展要求。從制冷劑的替代過(guò)程，以及其替代研究與環(huán)境的關(guān)系中可以看到，在整個(gè)制冷劑的替代研究中，環(huán)境可持續(xù)發(fā)展思想起了很重要的作用，應(yīng)該說(shuō)是環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的要求推動(dòng)了制冷劑替代研究的發(fā)展，并且為其發(fā)展指明了方向，同時(shí)制冷劑的替代又進(jìn)一步促進(jìn)了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2 磁懸浮壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

磁懸浮壓縮機(jī)是一種兩級(jí)壓縮機(jī)的離心式壓縮機(jī)。在各種制冷壓縮機(jī)中，離心式壓縮機(jī)通常具有最理想的效率。新型的磁懸浮壓縮機(jī)還結(jié)合了數(shù)字變頻控制技術(shù)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可以在15職000 rp m～48 000 rp m之間調(diào)節(jié)，使壓縮機(jī)的制冷量最低可以達(dá)到20%的負(fù)荷。數(shù)字控制技術(shù)使磁懸浮壓縮機(jī)成為世界上第一種數(shù)字式壓縮機(jī)，它甚至可以歸類為電器產(chǎn)品。無(wú)摩擦和離心壓縮方式使磁懸浮壓縮機(jī)獲得了COP（能效比）高達(dá)5.6的滿負(fù)荷效率，而變頻控制技術(shù)則使壓縮機(jī)獲得了IPLV（綜合能效系數(shù)）為0.41k W／ton的極其優(yōu)異的部分負(fù)荷效率。具體分析磁懸浮壓縮機(jī)具有以下三大優(yōu)勢(shì)：

一是運(yùn)行效率高。磁懸浮壓縮機(jī)在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)達(dá)到最佳效率。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，磁懸浮式壓縮機(jī)比傳統(tǒng)式壓縮機(jī)運(yùn)行效率高30%。自控系統(tǒng)中的自適應(yīng)控制邏輯允許一臺(tái)450噸的冷水機(jī)組提供冷量最低達(dá)到0.33千瓦／噸，冷卻時(shí)間長(zhǎng)達(dá)40～50 h。這種超強(qiáng)的自適應(yīng)控制邏輯可滿足全天的制冷需求，不需要專門設(shè)置。此外，磁懸浮壓縮機(jī)重新定義了軟啟動(dòng)，變頻控制也使壓縮機(jī)只要6 A的微弱電流就可以啟動(dòng)起來(lái)，而相同制冷量的其他傳統(tǒng)壓縮機(jī)，至少需要500～600 A的啟動(dòng)電流。

二是實(shí)現(xiàn)單機(jī)冗余功能。冷卻系統(tǒng)的冗余功能是非常重要的，但往往由于空間范圍及成本的限制，無(wú)法在一臺(tái)機(jī)器內(nèi)安裝多臺(tái)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)冗余功能。磁懸浮壓縮機(jī)很好地解決了該問(wèn)題。一臺(tái)120冷噸的磁懸浮壓縮機(jī)僅重150公斤，相當(dāng)于一些傳統(tǒng)機(jī)器重量的1／5，超輕的重量及較小的體積使得多個(gè)磁懸浮壓縮機(jī)可安裝在一個(gè)共同的機(jī)組內(nèi)，實(shí)現(xiàn)冗余功能。如果單臺(tái)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，其他壓縮機(jī)仍然可以正常運(yùn)行制冷。

三是降低運(yùn)營(yíng)成本。磁懸浮軸承是一種利用磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子懸浮起來(lái)，從而在旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械接觸，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨擦，不再需要機(jī)械軸承以及機(jī)械軸承所必需的潤(rùn)滑系統(tǒng)。在制冷壓縮機(jī)中使用磁懸浮軸承，因潤(rùn)滑油而帶來(lái)的煩惱就不再存在了。工業(yè)領(lǐng)域經(jīng)過(guò)幾十年奮斗才得以實(shí)現(xiàn)無(wú)油化。無(wú)油化設(shè)計(jì)不僅排除了由于油污染而降低效率的可能性，同時(shí)也消除了油管理配件：油熱器、油泵、油分離器、油濾器等，大大降低了設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本，維護(hù)費(fèi)用比含油的設(shè)備降低約50%。此外，磁懸浮壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的聲音小于70分貝，與傳統(tǒng)壓縮機(jī)運(yùn)行相比噪聲污染大大減少。

3 小 結(jié)

可持續(xù)發(fā)展的概念源于環(huán)境保護(hù)的需要。可持續(xù)發(fā)展的思想是從20世紀(jì)70年代以后逐漸形成的。1980年，聯(lián)合國(guó)向全世界呼吁：“必須研究自然的、社會(huì)的、生態(tài)的、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及自然資源利用過(guò)程中的基本關(guān)系，確保全球持續(xù)發(fā)展”。1987年，聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)在《我們共同的未來(lái)》報(bào)告中指出，可持續(xù)發(fā)展是指“既滿足當(dāng)代人的需要，又不損害后代人滿足需要的能力的發(fā)展”。這一定義在1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上成為各國(guó)共識(shí)。

可持續(xù)發(fā)展是指生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)三者的協(xié)調(diào)發(fā)展。其中生態(tài)可持續(xù)發(fā)展以保護(hù)自然為基礎(chǔ)，與資源和環(huán)境的承載能力相適應(yīng)。在發(fā)展的同時(shí)，必須保護(hù)環(huán)境，包括控制環(huán)境污染和改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)生物多樣性和地球生態(tài)的完整性，保證以持續(xù)的方式使用可再生資源，使人類的發(fā)展保持在地球承載能力之內(nèi)。

磁懸浮式壓縮機(jī)相比傳統(tǒng)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)單機(jī)組多壓縮機(jī)的冗余機(jī)制，提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)磁懸浮壓縮機(jī)具有超強(qiáng)的自適應(yīng)邏輯控制能力，能按照負(fù)荷的變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷量，即使制冷量非常低，也不會(huì)因負(fù)荷過(guò)小導(dǎo)致其自動(dòng)關(guān)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組的高效率工作，符合當(dāng)今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。此外，由于不采用潤(rùn)滑系統(tǒng)，既節(jié)能減排，又降低了機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)低碳發(fā)展。