减少冷冻压缩空气干燥机的全球变暖潜力
对于使用制冷剂压缩机制造制冷压缩空气干燥机的公司来说，成本和性能可能是唯一顾虑的日子已经一去不复返了。2019年，政府(欧洲)法规的加快和全球对可持续性的关注带来了新的考虑。万博足球网站干燥剂所用制冷剂的全球变暖潜势(GWP)是多少?它们对环境有什么影响?
在制冷剂的能源效率和GWP之间存在权衡。因此，环境影响不能仅用GWP来衡量。这使事情变得非常复杂。监管方向是推动创新，主要应用于住宅和商业暖通空调系统的制冷机。压缩空气工业将观察和使用由这些应用程序决定的东西。
随着《蒙特利尔议定书》的签署，工业界认识到工业标准制冷剂——特别是氯氟烃(CFCs)和氢氯氟烃(HCFCs)——的臭氧消耗潜力(ODP)，一个相当迅速的转变开始用更环保的制冷剂取代它们。但是，正如我们在与广泛应用和领域的专家交谈时所了解到的，这种转变远非线性的，而且还有很长的路要走。
制冷剂的未来是什么?最好的做法是使用一种制冷剂而不是另一种?该领域的专家是否希望使用制冷剂压缩机的冷冻压缩空气干燥机主要移动到任何特定的制冷剂?我们发现答案很复杂。
冷冻压缩空气干燥机应用基础
压缩空气离开空气压缩机在高温携带大量的水分。如果这种水分没有被去除，它会造成很多损害，并对制造造成负面影响。湿气会氧化管道系统，产生锈垢，堵塞气动阀门。水分可以直接或间接地与食品和制药产品接触，创造有害生物生长的潜力。水分也会导致产品不合格，比如当水分影响涂装过程时。
冷冻压缩空气干燥器使用一个制冷电路和热交换器来冷凝和去除压缩空气中的水分。照片来源:SPX FLOW
由于这个原因，压缩空气干燥机是今天放置在空气压缩机之后的一个标准组件。最常见的类型是使用制冷剂回路和热交换器来冷却压缩空气，以压缩空气流中的水分。然后分离器将冷凝物物理移除，压缩空气继续前进，现在干燥到38°F(3°C)的压力露点。
今天一个常见的做法是将冷冻压缩空气干燥机集成到空气压缩机包中。这节省了地板空间，减少了管道连接，并允许专门为空压机模型建造一个干燥机。
制冷压缩空气干燥机通常使用密封的活塞式制冷压缩机，其功率从小到3马力，流量从每分钟5到1000立方英尺(cfm)不等。这些装置通常使用从R-22到R-134a的低压制冷剂。
对于更大尺寸的冷冻压缩空气干燥机(1,000至10,000 cfm)，半封闭涡旋制冷压缩机经常被使用。它们使用了中压制冷剂，比如R-404a。
三种选择进入制冷剂环
在推动取代以氯为基础的制冷剂的过程中，三种替代品占据了大部分市场份额:氢氟碳化合物(hfc)、氢氟烯烃(HFOs)和天然制冷剂。
每一种都有独特的优缺点。例如，氢氟碳化物通常无毒、不易燃，并与最流行的商业冷冻干燥机和压缩机技术兼容。然而，它们确实会排放温室气体。这些气体会导致全球变暖。
这意味着，尽管它们对环境的破坏明显低于氯氟烃或氯氟烃，但它们的全球变暖潜势(GWP)仍需加以考虑，并将其最小化。正如维特制造/艾默生市场营销和业务发展总监Tom Hoopes所说:“我们已经这样做了多年，看到HFC制冷剂的需求持续下降，人们希望用可持续的替代品取代现有的HFC系统。”
此外，丹佛斯公共事务主任Mark Menzer说:“在全球范围内，我们已经就[氢氟碳化物]的逐步削减时间表达成了一致。世界上许多国家已经签署了该协议，并正在跟进。值得注意的是，美国和中国还没有批准它，但我们认为企业遵循它是谨慎的。我们总有一天会批准它的。”
因此，乍一看，天然制冷剂似乎充满了希望。由于没有全球变暖的影响，这些制冷剂——如二氧化碳、氨和丙烷——似乎是理想的选择。它们满足了我们在不破坏环境的情况下降温的需要。至少在理论上是这样。
旋转式螺杆空压机，内置R-513A制冷剂压缩空气干燥机。图片来源:凯瑟压缩机
但在实践中，它们通常是易燃或有毒的，这使得它们很难融入任何制造或生产环境。SPX FLOW的全球脱水产品经理Justin Tuchscherer解释说:“当我们达到GWP要求的下一个级别时，不易燃和无毒的选择就会用尽。”此外，天然制冷剂通常需要重新设计系统，以与目前市场上的压缩机和干燥机技术配合使用。
HFOs似乎是下一个最好的东西，具有低gwp和与现有商业干燥机和压缩机技术更大的兼容性。但它们可能导致交付能力的损失，特别是在高压应用中。在最小化环境影响的工作中，效率必须优先考虑，这使得HFOs在某些应用中不太理想。
有三种选择，但没有一种是完美的替代品，这个行业的发展方向是什么?为了找到答案，我们首先需要看看现在使用的是什么。
事态的现状
首先需要注意的是，我们主要与美国和欧洲的制冷压缩空气干燥机、制冷机和制冷空气压缩机制造商进行了小样本的交谈。对于具体制冷剂的许多意见，都是由制冷剂压缩机制造商的选择所驱动的。清楚的是，欧洲监管机构正在强制降低制冷剂的GWP。正如CAREL(总部位于意大利)暖通空调营销集团负责人Roberto Sandano所指出的，“欧洲正在引领向不同制冷剂的过渡。”他们围绕GWP的法规要严格得多，所以大洋彼岸的情况就不一样了。
在美国，氢氟碳化物仍处于相当舒适的地位。R-134a在较低压力的应用中应用相当广泛，而R-410A在较高压力的压缩机中处于领先地位。两者都是高果糖玉米糖浆。
也就是说，R-134a的GWP是1300,R-410A的GWP是2088。与HFOs和天然制冷剂(其中许多的gwp都只有个位数)相比，企业开始探索替代能源也就不足为奇了。但是，正确的解决方案取决于一系列因素，包括应用程序的压力。
1000 cfm以下的冷冻干燥器:低压制冷剂
在低压力应用中，选择似乎比比皆是。事实上，丹佛斯应用工程总监Jeff Staub说:“如果你看看现在使用的许多离心式压缩机，它们可以与HFO制冷剂一起使用。”特别是在丹佛斯，R-134a的转型已经开始。在低密度应用中，他们将R-134a换成HFOs，包括R-513A, R-1234ze, R-1234yf。
凯泽压缩机制造独立制冷压缩空气干燥机，并将其集成到其空气压缩机包。凯泽空气处理产品经理David Phillips说:“凯泽在空气压缩机的集成冷冻干燥机中使用R-513A。凯泽空气处理产品工程师Liam Gallagher表示:“在高达1,000 cfm的情况下，我们将在2019年将所有独立的Secotec和Cryotec烘干机转换为R-513a。
独立制冷压缩空气干燥机使用R-513A。图片来源:凯瑟压缩机
事实上，R-513A似乎在中低压力应用中遥遥领先。SPX流动脱水也利用了它。SPX FLOW的Tuchscherer说:“我们已经在欧洲推出了R-513A冷冻压缩空气干燥机。它的GWP为573(不到R-134a的1430的一半)，与现有的R-134a设备高度兼容，是一个相当自然的搭配。此外，它的ASHREA安全分类为A1，这意味着它具有低毒和低易燃性。
与此同时，阿特拉斯•科普柯(Atlas Copco)也看到了同样的监管推动，迫使其转向低gwp的替代能源。他们使用了R-410A，一种HFC，在他们的低压(150至1,000 cfm的干燥器)往复制冷剂压缩机应用。但2019年带来了变化。Atlas Copco压缩机公司喷油螺杆空压机(30kW - 90kW)产品营销经理Mike Robinson解释说:“欧洲从今年开始逐步淘汰R-410A。他预计，一旦R-452A在美国被批准用于工业用途，他们将主要使用它作为低gwp的替代品。
1000 cfm以上的冷冻干燥机:压力越大，问题越多
但是，当应用需要更高密度的制冷剂时，比如额定温度超过1,000 cfm的冷冻压缩空气干燥器，水就明显不那么清澈了。R-404A一直是这个领域的首选，但它的GWP高达3922，是目前所有常用制冷剂中最高的。因此，显然，我们需要一个替代方案。但是Staub问道:“最终的制冷剂是什么?这可能是最混乱的领域之一。如今，没有理想的解决方案可以替代R-404A。
丹佛斯在中压应用中使用了R-1234yf，但Staub提到，完全采用R-1234yf一直存在争议，因为在为R-134a设计的机组中使用这种制冷剂会损失一些效率。
但这是必须的。石油产品营销经理迈克•罗宾逊注射螺杆空气压缩机(30 kw - 90 kw)在阿特拉斯•科普柯压缩机,说,尽管他们目前使用r - 404 a的中压卷轴压缩机应用,“我们肯定会继续推动使用制冷剂,比我们现在采用的较低。”
寻找一种理想的高压、低gwp制冷剂的工作仍在继续。正如丹佛斯的这张图表所显示的，目前还没有理想的解决方案进入市场。
在右下角，缺少一个可行的替代方案，强调了业界持续努力的必要性。图表由丹佛斯提供。点击在这里扩大。
要自然
所有这些都没有考虑到舞台上的第三个角色:天然制冷剂。在这个领域有多种选择。正如Hoopes解释的那样，“工业应用中最常见的制冷剂是氨，而CO2随着承包商和设计工程师越来越适应其独特的系统架构，它的势头正在增强。这些制冷剂的GWP分别为0和1。”
这是一个令人印象深刻的低GWP，但天然制冷剂也有其自身的缺点。Tuchscherer简洁地说:“我对天然制冷剂最大的担忧是毒性和可燃性。”例如，氨的安全等级为B2，表示毒性更高。类似地，丙烷的等级是A3，这意味着它是高度易燃的。
如果像Hoopes建议的那样，更多的公司能够与CO一起工作2在美国，他们可能会在那里找到解决方案。有限公司2它的安全等级为A1，这意味着它的毒性和可燃性都很低。
目前，寻找理想制冷剂的工作仍在继续。Hoopes说:“工业制冷的趋势是向低收费的氨系统和氨/CO发展2梯级系统利用氨的好处，但将氨与占用的空间和产品隔离。”随着新系统的开发，与天然制冷剂和新型低gwp制冷剂相关的安全问题可能会得到缓解，从而开辟了新的可能性。
更大的12,500 cfm冷冻压缩空气干燥机使用R-404A。照片来源:SPX FLOW
展望未来:研发、安全考虑等
当然，问题在于时间。正如Staub所指出的那样，“为了让一台制冷剂压缩机适用于一种新制冷剂，我们需要进行大约一年的研究。”随着各公司努力开发高效、安全、低gdp的制冷剂，这些液体的最终用户发现自己在等待。
目前，随着这些途径的探索，公司将会很好地了解政府监管的变化和技术进步，这将推动低gwp制冷剂的采用。
更多信息，请联系Roderick Smith，压缩空气最佳实践®杂志出版商，电子邮件:manbetx王者荣耀rod@airbestpractices.com．
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