美国和加拿大现约有8000个冰球场。而距缅因州以西20英里的魁北克小镇Saint-Gédéon-de-Beauce，以拥有世界上第一个100%采用二氧化碳制冷系统的冰球场而闻名于世。 小镇上MarcelDutil赛场中使用长达10年之久的的R22制冷系统近期被R744制冷系统取代，也就是大家熟识的二氧化碳制冷系统。 “我们开发的这个生态环境系统顺应了魁北克省淘汰HCFCs的决心，选用一种自然工质来作为制冷项目的制冷剂。”来自魁北克省LesCôteaux压缩机系统控制公司(CSC)的工程师LucSimard说道，“我们的目标是在北美洲的每个冰球场上使用100%的二氧化碳制冷系统。” 这个系统的二氧化碳从气体到液体的冷却放热过程与传统的R22系统不同。在R22系统中，从压缩机出来后的制冷剂蒸汽最高压力为270psig。高温高压气体进入冷凝器后冷凝为高压液体。高压液体通过膨胀阀后形成低压气液混合物，该气液混合物通过热交换器就形成了制冷主回路的循环，而通过二次回路中的乙二醇或盐水载冷剂来保证冰层的制冷。整个循环均低于临界压力，也就使制冷剂在放热阶段以气液两种状态同时存在，这称之为“亚临界”制冷循环。 然而，在MarcelDutil赛场的制冷系统中，二氧化碳制冷剂以气态贯穿整个放热阶段的始终。因其蒸气压力高于临界压力点，在放热阶段不会转换成液相,这称之为“跨临界”制冷循环。 Simard工程师在此制冷系统中采用了丹佛斯ICMTS电动阀来调节系统中二氧化碳的流量。他强调：“此电动阀的功用非常必要，没有它整个制冷系统就无法正常工作，也就无法实现冰层的制冷。” 在跨临界循环中，丹佛斯的ICMTS电动阀将二氧化碳制冷剂从气态转化为液态。液态二氧化碳被泵入铺设在溜冰场下混凝土板中的一条条铜管网络中,每个铜管的直径为1/2英寸，相邻则为四英寸。项目采用两英寸厚的混凝土铺设在现有板坯之上以铺放新的制冷管道。铜管则用来存放高压液态二氧化碳制冷剂。这些铜管都裹上很薄的聚乙烯薄膜，以防止与混凝土发生反应。 “整个溜冰场就像一台巨大的冰箱。”Simard说道，“液态二氧化碳在管路中的循环就像一个小的泵，而板坯就像冰箱里的蒸发器线圈。” 液态二氧化碳制冷剂在管路中不断沸腾。因沸腾总是在一个稳定的温度中发生，混凝土板的温度也就保持在恒定的19°F(-7°C)。归功于这套制冷系统，当Zamboni磨冰机在冰面产冰时，水会即刻成凝冻为冰，同时也会使冰面更干燥及平滑。 “跨临界二氧化碳循环的另一个优势是可以产生大量热量,这些热量可以有效回收来加热热水。”Simard补充说道，“在跨临界范围我们采用丹佛斯的EKC326a气体冷却控制器将二氧化碳制冷剂保持在蒸汽状态。当212°F(100°C)的蒸汽从气体冷却器出来时，进入两个热回收单元，一个用作热水淋浴，另一个则用作室内取暖。” 得益于热回收系统的设置，去年冬天MarcelDutil赛场中没有使用任何辅助热水器，大大降低了能耗。在持续热回收模式下，这个系统的能效系数(COP)为3.35(等同于11.43EER);当室外温度低于41°F(5°C)时，系统的能效系数(COP)为3.56(等同于12.1EER)。而目前主流的乙二醇/盐水循环系统的COP是3.2。相比之下，此二氧化碳制冷系统每年的制冷成本降低了近5个百分点。 “当你把所有的能效优势和环保收益考虑进去，这个系统是一个真正的赢家。”Simard总结道，“得益于丹佛斯阀件产品的卓越表现，我们可以将这个方案从理论设计变为现实，我们将推广此应用在加拿大的其他溜冰场项目中，甚至整个北美。”
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