冬奥会二氧化碳制冷系统「二氧化碳制冷效果」

今天带来冬奥会二氧化碳制冷系统「二氧化碳制冷效果」，关于冬奥会二氧化碳制冷系统「二氧化碳制冷效果」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

二氧化碳制冷

碳中和目标下的技术选择

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标规划；为此，绿色升级、能源革命势在必行。中国制冷行业碳的排放，一方面来自用电、生产过程中的二氧化碳排放，另一方面来自于制冷剂等非二氧化碳温室气体的排放。国际能源署等发布的《能源转型时代的可再生能源政策——供热和制冷》指出：“供热和制冷约占全球能源消耗的一半，而这些能源大多来自于化石燃料或生物质能的低效利用，其碳排量占全球能源碳排放量的40%以上。因此，发展高效的供热和制冷技术已成为各国需要优先落实的事项。

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为何选择二氧化碳制冷？

我们对于二氧化碳并不陌生，它有一个突出的物理特征：在加压和冷却的条件下可以变成液体，继续降低温度则会变成雪花状，再经过压缩处理极易形成干冰。压力降低后，干冰会迅速蒸发或升华，这个过程会带走大量的热，从而使环境温度降低，这便是二氧化碳制冷的原理。

大量排放二氧化碳造成的温室效应，给地球带来诸多不良影响。如果将大气中的二氧化碳作为一种安全、经济和环保的“自然”制冷剂实现高效制冷，可谓是一举两得：既能有效利用排放的二氧化碳去缓解温室效应，又能显著提升人工制冷的性能。

目前，二氧化碳的研究和应用主要集中于三个方面：一方面是汽车空调领域，由于制冷剂排放量大，对环境的危害也大，必须尽早采用对环境无危害的制冷剂。第二方面是热泵热水器，二氧化碳在超临界条件下放热存在一个相当大的温度滑移，有利于在极低的环境温度下将热水加热到一个更高的温度（90℃以上）。第三方面是考虑到二氧化碳良好的低温流动性能和换热特性，采用它作为复叠制冷循环低温级制冷剂。

实际上，自前国际制冷学会主席提出采用二氧化碳作为环保制冷剂及跨临界循环理论以来，二氧化碳在环保和性能上的优势越来越多地吸引了世界各国学者研究的注意力，其系统和部件的开发也得到了很大的发展。尤其在中国提出双碳目标的历史机遇之下，以二氧化碳作为制冷剂是直接对二氧化碳的消耗，某种意义上来说，大规模使用二氧化碳作为制冷剂，是双碳目标下制冷技术发展的最优路径。而实际上，这种技术已经开始得到应用了~比如刚刚结束的冬奥会和即将到来的残奥会~

“最快冰丝带”

在各项高科技的加持下，冬奥会赛场上多项纪录被打破。国家速滑馆“冰丝带”的冰，更被网友称为“破纪录的冰”。“冰丝带”是亚洲建筑规模最大的速滑馆，有目前亚洲最大的冰面。值得关注的是，它的冰面采用二氧化碳直冷制冰，这也是全球首个采用二氧化碳跨临界直接蒸发制冷的冬奥速滑场馆。

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在室内冰场制冷剂的选择上，其实二氧化碳并不是首选，早期人们曾大量采用氨或氟利昂作为制冷剂。但考虑到合成制冷剂对臭氧层有破坏且温室效应显著，如今已经被淘汰不再应用，而氨工质（工质指用来实现热能和机械能相互转换的媒介物质）应用于室内冰场具有一定的危险性。与之相比，用二氧化碳制冷比较环保，碳排放趋近于零，“冰丝带”场馆内的4块主冰面在竞技时可减少约900吨二氧化碳排放。不仅如此，相比传统制冷技术，二氧化碳制冷效率高，可将能效提升20%以上，而且还能实现均匀制冷，冰面不同位置的温差基本控制在0.5℃以内，其硬度和平整度几乎一致而有利于滑行。

二氧化碳制冷

打造最好的冰面

温度均匀性极佳

尽管长距离流动时，不同位置的流量可能不同，但由于二氧化碳的黏度较小，其蒸发温度能够保证基本不变，因此冰场的温度极其均匀。

设备小型化

由于二氧化碳相比人工合成类制冷剂的分子量小，制冷能力大，可以减小压缩机尺寸，便于系统高效紧凑设计。二氧化碳具有高密度和低粘度，其流动损失小，传热效果良好。此外，二氧化碳容易满足设备的润滑条件，难以腐蚀制冷设备，能显著改善压缩机的密封性。

减小了系统的传热损失

通过高效回收余热的二氧化碳热泵系统，可回收超过60%的热量，并提供70℃的热水用于运动员的生活热水、融冰池融冰和冰面维护浇冰等能源需求。

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综合以上优势，二氧化碳跨临界直冷制冰技术便成为了冬奥会“冰丝带”制冰的最佳选择。

那么最后的问题，排出来的热量去哪了？

制冷过程中产生的大部分余热会被回收，可用于运动员生活热水、冰场融冰、场馆除湿、空调采暖以及冰场底层防冻等工作，甚至还可供周边居民用热需求。这样一来，一年可节省电量约1.8×10^6 kW·h，相当于550吨标准煤或上海360户家庭一年的用电量。是不是真正的做到了回收再利用~

全球首列搭载二氧化碳空调地铁正式运行

最近，中车齐车集团石家庄公司旗下国祥公司自主研制的二氧化碳空调，在石家庄地铁3号线列车装载正线运行。这也是全球正线运营的首列搭载二氧化碳空调地铁列车。

在空调制冷领域，二氧化碳作为制冷剂已有长久的历史，但由于二氧化碳临界温度低、临界压力高、且工作在临界压力以下、运行效率低下，受限于当时的生产技术水平，无法生产出高效的气冷器，所以在氟利昂类制冷剂出现以后，二氧化碳制冷剂逐渐被替代。

随着全球变暖效应逐步显现，减缓温室效应和臭氧层破坏成为全球面临的首要问题。天然制冷剂二氧化碳以其零臭氧消耗潜值（ODP）、低全球变暖潜值（GWP）及良好的热力学性质，受到制冷行业的关注，但能效比偏低、运行压力高、系统复杂等关键问题，却制约了其在轨道车辆空调行业的推广应用。

（文章内容来源于网络）

对此，国祥公司于2016年开展CO2跨临界循环制冷技术研究，并在空调自主研制方面形成技术突破，针对轨道车辆运动过程的振动环境、跨临界二氧化碳制冷系统中的超高运行压力，以及车辆运行过程中变工况（环境温湿度化）等特点，采用新型密封材料和工艺降低二氧化碳制冷剂泄漏量，保证了空调的安全可靠运行。

在多方共同努力下，两台批量机组在石家庄地铁3号线第26列车装车。2022年初正线运行。正线运行后，通过服务人员分析运行数据、跟车观测空调机组运行状态等，至今空调机组运行平稳，未发现任何异常故障。未来这一技术将逐步推广应用于新能源汽车、智轨等其他公共交通方式的车辆，为低碳绿色可持续发展贡献力量。

（图片来源于网络，侵删）

后记：制冷这东西，实验室也需要

比如你做实验用的手套箱，如果你的实验材料需要一个低温环境来保存，你就需要在旁边配置一台冰箱~

一般这种冰箱是这样的：

温度最低可达-36℃，精度±1℃

32L容积冰箱，尺寸：600mm*265*200(H*W*D)

18L容积冰箱，尺寸：420mm*170*200(H*W*D)

安装方式：内嵌在手套箱左侧/右侧

不过现在手套箱用的冰箱，很多还在采用传统制冷技术，不过某天等这种技术普及，也会搭载我们的手套箱技术上，既做到了提供低温保存，还为低碳环保做出了贡献~这就是科技的力量~

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