随着制冷剂法规变得更加严格，特别是在加利福尼亚等州，制造商开始提供使用低 GWP 制冷剂的新制冷架构。在德克萨斯州达拉斯举行的食品营销协会 (FMI) 能源与商店开发会议的一次会议上，深入讨论了其中的一些架构。
艾默生商住解决方案解决方案集成总监 Andre Patenaude 在会议开幕时指出，在制冷架构方面没有灵丹妙药，因为每个食品零售商都有不同的需求和需求。
“所有商店的规模、要求和需求都略有不同，”他说。“看看可用的选择，我们了解到投资成本、运营成本和总拥有成本绝对至关重要。当然，合规性和可持续性在这个法规世界中很重要。”.
以下是目前和未来的制冷架构中的五种，这些架构旨在适合各种食品零售应用。
CO2产品
Kysor Warren Epta US 营销和业务发展总监 Michael Lehtinen 讨论了集中式 CO2制冷系统(跨临界和亚临界)的优缺点。从跨临界 CO2系统开始，他指出其基本设计允许使用一个机架来处理低温和中温负载。
“这实际上是一个两级蒸汽压缩循环，”他说。“你采用低温吸力，将其提升到中温吸力，然后将其提升到气体冷却器。这确实是使其与其他系统如此不同的关键因素。根据环境温度，可能会使用风冷式气体冷却器，或者如果温度很高，则可能需要绝热冷却器。”
使用跨临界 CO2系统的好处包括其物理尺寸远小于使用 HFC 的传统系统的物理尺寸，以及 CO2的 GWP 为 1的事实，因此其被监管的可能性存在很小。此外，与 HFC 系统相比，CO2在从系统中去除热量方面表现出色，因此可以使用直径更小、价格更便宜的管道。
“CO2也有机会利用效率提升，例如，淹没中温蒸发器，”Lehtinen 说。“使用整个盘管表面可以提高蒸发器的温度，从而提高效率。”
也就是说，跨临界 CO2系统存在挑战，包括需要使用电子控制，因为传统的热机械控制不能用于展示柜或步入式冷却器。然后是最大的问题，就是CO2的更高操作压力。
“CO2确实在更高的压力下运行，但没什么好担心的，”他说。“另一个问题是环境温度，因为较高的温度会降低 CO2系统的效率。然而，这方面的情况正在迅速变化。”
Lehtinen 提到的最后一个问题是，许多人担心如果电源中断，CO2系统会失去电荷。
“按照这些系统的设计方式，停电可以持续几个小时，”他说。“这些系统内置的安全理念并不是让您在短时间内排空整个 CO2系统，而是我们所说的打嗝。随着压力的积累，您会损失少量气体——刚好足以缓解系统上的压力，直到能量恢复。如果出现断电或临时中断，您将能够重新启动该系统并继续您的操作。”
Lehtinen 讨论的第二种系统是亚临界级联 CO2系统。在这种类型的系统中，CO2用于低温需求，而HFC 通常用于中温需求。
“使用这种类型的系统，无需考虑两级压缩;这都是单级压缩，”他说。“我们不再像使用跨临界系统那样从低温提升到中温，然后再提升到气体冷却器。通过消除该步骤，该系统可以在对许多技术人员来说更舒适的压力范围内运行。此外，由于合成气体是冷凝载体，因此环境温度有所降低，因此可以使用风冷冷凝器。”
虽然这种类型的系统可能不像跨临界 CO2系统那样面向未来，但鉴于其继续使用 HFC 来满足中温需求，它将减少存储中使用的气体总量，这对其总当量产生有利影响变暖影响(TEWI)。另一方面，系统使用多种气体，因此需要记住不同的操作压力和多个设定点。
“对于这两种 CO2系统，我们必须教人们如何使用、操作和排除故障，这正是我们正在做的事情，”Lehtinen 说。“CO2增加了选择并降低了成本，我们看到需求继续增长。放眼全球，我们看到 CO2及其成分的市场蓬勃发展。”
分布式系统
Hussmann Corp. 知识和主要工程总监 Tim Anderson 讨论了三种类型的分布式制冷系统，从微分布式 (MD) 系统开始，其中每个展示柜和步入式装置都是一个水冷的自冷式制冷系统。包含单位。来自这些装置的热量被排放到水/乙二醇回路中，然后通过使用风冷或绝热流体冷却器将其排放到冷却器或外部环境中。
“这种架构的一个优点是它使用 R-290，相对于未来几年可能出现的制冷剂法规，这是一种面向未来的解决方案，”安德森说。“此外，该系统允许商店中的制冷剂充注量非常低。与集中式 HFC 机架系统相比，制冷剂充注量通常可减少 90% 或更多。”
MD 系统的其他优点包括非常简单、可靠的组件以及工厂密封和测试的单元，这通常意味着更好的可靠性、高质量的启动和非常低的泄漏率——通常在 1% 到 2% 的范围内。该设备的安装也相对简单，因为只有单点电气连接，以及进出水连接。
“当然，其中一个挑战是这些系统使用丙烷，这是一种高度易燃的物质，只能少量使用(在北美不到 150 克)，”安德森说。“还有更多的压缩机，它们将位于销售楼层的展示柜中。最后，如果环境温度超过 100°F，则需要使用绝热或蒸发闭式冷却器来将供水温度保持在 115°F 或以下。”
第二种分布式架构是小型充电系统，它涉及在商店周围放置多个迷你机架，以便它们更靠近负载。与集中式机架系统相比，这种架构的特点是管道运行更短，因为它们更靠近箱子和步入式箱子。
“在所有条件相同的情况下，这往往是过去几十年中最高效的制冷系统架构，”安德森说。“与集中式系统相比，较短的制冷剂管线可减少约 50% 至 75% 的制冷剂充注量。这种类型的系统不需要特殊培训，也不需要对高环境地理位置的特殊适应。”
安德森说，这种类型的系统有一些缺点，包括除非系统被分成小回路，否则制冷剂充注量可能会超过 300 磅。有了这个充注量，必须使用更高 GWP 的不可燃制冷剂，这意味着它不符合加州提议的法规，该法规要求从 2022 年开始对含有超过 50 磅制冷剂的新固定式制冷系统规定 <150 GWP 限制。
最后一种分布式系统是微型助推器系统，目前正在测试中。在这种类型的系统中，液体制冷剂从中温冷凝装置或迷你机架供应到所有展示柜和步入式装置。低温箱和步入式冷冻机有自己的增压压缩机，将低压吸入气体稍微增压至中温吸入压力，将其输送到中温吸入管路中，然后返回安德森说，它回到中温单位。
“该系统允许在低温侧实现非常低的压缩比，因此您可以从这些压缩机中获得很高的效率，因为电机变得更小，消耗的能源更少，”安德森说。“此外，这允许使用像 R-513A 这样的低压气体，其 GWP 约为 573，约为 R-407 等气体的 GWP 的三分之一。”
如果更新规范和标准以允许稍微大一点的轻度易燃 A2L 制冷剂的充注量，则可以在此类系统中使用纯 HFO，例如 R-1234yf 来运行中低温装置，说安德森。在这种情况下，GWP 将小于 1，这使其成为对抗未来法规的安全赌注。
“这种类型的系统还使用简单熟悉的组件，无需特殊培训，也无需针对高环境温度进行特殊调整，”安德森说。“基于正在进行的大量建模以及目前在现场进行的 Beta 测试，它显示出卓越的能源效率的前景。”
与 MD 系统一样，这种系统的缺点之一是在销售区有更多的压缩机。此外，如果使用纯 HFO，制冷剂成本会变得相当高。还需要在低温装置上使用电子阀和控制装置，以确保适当的回油。
从这里可以看出，有许多不同的制冷架构可用于各种食品零售应用。承包商可以帮助店主确定对他们的特定应用最重要的是什么，然后帮助他们选择最能满足他们需求的正确系统。
