制冷劑/二氧化碳二次制冷系統(tǒng)采用二氧化碳作為載冷劑可以應(yīng)用在低溫或者中溫的場合，也就是冷鏈物流冷庫使用的范圍。圖11-11是該系統(tǒng)的流程圖。其特點(diǎn)是：二氧化碳在蒸發(fā)器中作為相變載冷劑(滿液式系統(tǒng))(圖11-12)，二氧化碳通過泵作用在復(fù)疊式換熱器和貯液器間循環(huán)，使得貯液器內(nèi)的二氧化碳溫度得到很好的控制。二氧化碳?xì)怏w向上(圖11-11的7點(diǎn))流入復(fù)疊式換熱器，在那里被制冷劑冷卻凝結(jié)后成為液體二氧化碳(圖11-11的8點(diǎn))流回二氧化碳貯液器。
與傳統(tǒng)的制冷劑/鹽水系統(tǒng)比較，該系統(tǒng)具有明顯的低能耗及高COP的特點(diǎn)。這是因?yàn)槎趸荚诶滹L(fēng)機(jī)和板式換熱器中的傳熱效率更高，導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)較低的換熱溫差。這直接減少了氨壓縮機(jī)的能量消耗。數(shù)據(jù)顯示氨/二氧化碳二次制冷系統(tǒng)的COP與純氨系統(tǒng)的COP接近。因?yàn)樾枰h(huán)的二氧化碳較少，與此同時二氧化碳的密度也較低，循環(huán)泵所需的能量較少。另外，二氧化碳的循環(huán)倍率也相對較低(通常在1.1~2)，因此可以采用功率更小的泵。
二氧化碳載冷劑系統(tǒng)存在的問題是:在低溫工況下溫度的變化仍然使壓差大，這里以庫溫-20℃±2℃的冷庫為例，如果采用二氧化碳制冷劑供液，它的蒸發(fā)溫度在-30~-26℃，也就是說蒸發(fā)壓力在13.3 -15. 3bar(表壓)，這樣如果部分冷間已經(jīng)接近完成降溫，而有些冷間正在進(jìn)貨，冷間之間的溫差達(dá)到4℃，這種情況在冷庫是經(jīng)常發(fā)生的。正在進(jìn)貨的冷間需要大量供液，但由于2bar壓差的問題，回氣管沒有壓縮機(jī)的吸氣，液體無法進(jìn)入需要的蒸發(fā)器中，經(jīng)常需要手動調(diào)整閥門的開啟度。如果冷庫的冷間比較多，壓力相差又比較大，特別是用于具有配送功能的多溫區(qū)冷庫，可能面臨的操作問題比較多。
如果這種系統(tǒng)的蒸發(fā)器不需要融霜，那么這種系統(tǒng)的運(yùn)行，與常用的中央空調(diào)的冷水系統(tǒng)幾乎沒有太大的差別。除了運(yùn)行壓力比較高，還有部分二氧化碳在蒸發(fā)器中發(fā)生相變的情況。目前我國部分采用蒸發(fā)排管作為蒸發(fā)器的冷庫采用這種系統(tǒng)，如果采用冷風(fēng)機(jī)作為蒸發(fā)器，那么融霜問題還是不能繞過的難題。
由于我國現(xiàn)在正在積極推動環(huán)保工作，這幾年二氧化碳制冷劑應(yīng)用在冷庫的工作發(fā)展很快。根據(jù)最近的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，到目前為止，這種二氧化碳冷庫(包括復(fù)疊與載冷兩種)規(guī)模已經(jīng)有幾百萬噸了。這個規(guī)模可以說是世界第一了，所建的主要是排管冷庫與加工廠的速凍。據(jù)了解應(yīng)用冷風(fēng)機(jī)的冷庫，使用情況很多都沒有達(dá)到理想的效果，主要還是融霜問題。而冷藏的用電量與傳統(tǒng)冷庫比較，還沒有這方面數(shù)據(jù)。
從二氧化碳系統(tǒng)的制冷劑灌注量來看，筆者從一些用戶給出的數(shù)據(jù)分析，不管是一級制冷的氨制冷劑，還是二級制冷的二氧化碳的灌注量，普遍比預(yù)計(jì)的多30%以上。這可能與我們的設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上遇到技術(shù)瓶頸有關(guān)。
