开发世界第一台"轴流式水冷媒冷冻机" 大大推动了使用纯自然冷媒"水"的冷冻机走向真正的实用化

2011年1月19日

株式会社神户制钢所
东京电力株式会社
中部电力株式会社
关西电力株式会社

株式会社神户制钢所与东京电力株式会社、中部电力株式会社以及关西电力株式会社四家公司(以下简称"4公司")此次在Danish Energy Agency*1的援助和财团法人电力中央研究所、Danish Technological Institute*2以及Johnson Controls Denmark ApS*3的技术支持下,共同完成了世界上第一台采用自然冷媒"水"的"轴流式水冷媒冷冻机"样机,它主要应用于大楼、工厂里的空调或冷却工艺中,从而大大推动了该产品的实用化。

在全球变暖问题日益严重的背景下,今年开发的空调冷冻机以及冰箱冷媒主要使用"氟利昂系列冷媒中较为环保的HFC冷媒*4"以及"二氧化碳"、"氨"、"异丁烷"等自然冷媒,本台样机则采用了具有更好环保性能的自然冷媒"水"作为冷媒。 以前也有配备离心式压缩机*5的以"水"作为冷媒的冷冻机,但在大容量冷冻设备中,由于压缩机的结构原因,设备整体小型化存在困难。而此次由4公司共同完成的样机新开发了专用的轴流式压缩机*6,与使用离心式压缩机的水冷媒冷冻机*7相比,在现阶段,直接热交换器型*8型占地面积可缩小至三分之一(间接热交换器型*9型则可缩小至二分之一),从而实现了设备的小型化。此外,制冷/冷却性能(COP*10)预计约可达到5.4,与氟利昂冷媒冷冻机为同等水平(而间接热交换器型则约可达到4.8),今后还将通过性能实验对其进行进一步确认。

今后4公司将继续对样机进行改良、运转以确认其可靠度,争取早日将这款新开发的设备投入市场。

"轴流式水冷媒冷冻机"的主要特点如下:

1 使用纯自然冷媒"水"作为冷媒

通过使用水冷媒,可完全解决氟利昂冷媒等所具有的"破坏臭氧层"、"全球变暖"、"可燃"、"有毒"等弊端。此外,将水作为压缩机的轴承润滑剂加以使用。

2 体积大幅缩小,实现小型化

专用轴流式压缩机的开发,与使用离心式压缩机的水冷媒冷冻机相比,在现阶段其占地面积可缩小至三分之一(间接热交换器型则可缩小至二分之一),从而大幅实现了设备的小型化。

3 性能高,可与氟利昂冷媒冷冻机相媲美

目标制冷・冷却性能(COP)预计可达到约5.4(而间接热交换器型则约达到4.8)。通过变流器控制可提高部分负荷性能。

4 可适应多种需求

新开发的机种共有两种类型,即可与其他冷冻机并用的"间接热交换器类型"和单独运转的"直接热交换器类型",从而可适应多种需求。

*1 Danish Energy Agency
丹麦能源署。

*2 Danish Technological Institute
丹麦技术协会是以丹麦国内外业务、产业相关多领域技术开发以及扩大普及为目的的非营利性研究所,该研究所已获得丹麦政府认可。

*3 Johnson Controls Denmark ApS
江森自控丹麦ApS是丹麦冷冻机生产厂商,是提供大楼能效优化产品和技术的江森自控集团(总公司位于美国,在世界150个国家拥有业务)下属公司。

*4 HFC冷媒:氢氟碳化物冷媒
氟利昂系列冷媒的一种,对臭氧层破坏系数为零,属于环保冷媒。现在日本制造的冷冻机使用这种冷媒。

*5 离心式压缩机
通过将气体向叶轮外周部位吹送,主要借助离心力作用升压的压缩机,也被称为涡轮增压压缩机。

*6 轴流式压缩机
从旋转翼的轴方向吸入气体,使之沿轴方向增压的压缩机,其构造与喷气式飞机的发动机类似。在外径相同的情况下,与离心式压缩机相比,能够处理更多的风量,体积小,适于大风量作业。

*7 采用离心式压缩机的水冷媒冷冻机
设置在丹麦乐高(LEGO)公司玩具工厂里的同容量冷冻机。外形尺寸为长12.2m、宽5.2m、高10.9m。

*8 直接热交换器型
水冷媒冷冻机使用水作为冷媒,由于作为冷媒的水的流路与冷水、冷却水的流路不需分离,因此可在相同空间内混合,并进行热交换的热交换器类型。

*9 间接热交换器型
与以前氟利昂冷媒冷冻机上采用的热交换器相同,作为冷媒的水的流路与冷水、冷却水的流路分离(通过导热管管壁互相隔离)的热交换器类型。

*10 COP:Coefficient of Performance([成绩系数]=(制冷・冷却能力/消耗电力))
数值越大则意味着节能性越高。
此外,COP值是根据日本工业规格JIS B 8621规定的"冷水入口/出口水温12℃/7℃、冷却水入口/出口水温32℃/37℃"条件下得出的数值,COP为5.4意味着,投入1单位能源可换取5.4倍热能。

开发商

株式会社神户制钢所
 
地址:
兵库县神户市中央区胁浜町2丁目10番26号
代表取缔役社长:
佐藤广士(Satoh Hiroshi)
东京电力株式会社
 
地址:
东京都千代田区内幸町1丁目1番3号
取缔役社长:
清水正孝 (Shimizu Masataka)
中部电力株式会社
 
地址:
名古屋市东区东新町1番地
代表取缔役社长:
水野明久 (Mizuno Akihisa)
关西电力株式会社
 
地址:
大阪市北区中之岛3丁目6番16号
取缔役社长:
八木诚 (Yagi Makoto)

实用化开发周期

2003年10月~2013年3月(预定)

外观

  • 照片1 轴流式水冷媒冷冻机(间接热交换器型)照片1 轴流式水冷媒冷冻机(间接热交换器型)
  • 图1 系统概略图(间接热交换器型)

    作为冷媒的"水"按照"蒸发器~轴流压缩机~冷凝器~蒸发器"的顺序进行循环(该部分由水代替氟利昂冷媒)。
    图1 系统概略图(间接热交换器型)

  • 照片2 轴流式水冷媒冷冻机(直接热交换器型)照片2 轴流式水冷媒冷冻机(直接热交换器型)
  • 图2 系统概略图(直接热交换器)

    作为冷媒的"水"按照"蒸发器~轴流压缩机~冷凝器~蒸发器"的顺序进行循环,但冷水、冷却水是混合循环的。
    图2 系统概略图(直接热交换器)

规格

表 "轴流式水冷媒冷冻机"规格
热交换器类型 间接热交换器型 直接热交换器型
目标冷却能力 约1,600kW 约1,800kW
目标COP※1 约4.8 约5.4
目前尺寸※2 长7.0m×宽3.9m×高4.2m 长6.6m×宽2.8m×高3.5m
压缩机 水冷媒冷冻机用轴流式压缩机
高压气体保安法所规定的手续 不要
冷冻保安责任人 不要
※1
在冷水入口/出口水温12℃/7℃、冷却水入口/出口水温32℃/37℃的条件下得出的数值。
(该数值为设计上的目标值,今后还将通过性能实验进行确认)
※2
为目前样机的尺寸,在实际投入量产时将进一步使之小型化。

(注記)新闻中心内容的真实性均与发布时的信息相符,因此已经停售的商品以及组织变更等信息有可能与最新信息不符,敬请谅解。

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