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氨亦可安！氨制冷系统的技术特色与全球典型案例

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#氨制冷系统（AmmoniaRefrigerationSystem，制冷剂R717）是全球工业制冷领域最成熟、应用最广泛的天然工质制冷技术之一，尤其适用于大型冷库、食品加工、肉类加工、乳制品、饮料、冰场、冷链物流以及工业低温制冷。

其核心优势可以概括为：高能效、天然环保、制冷能力强、运行经济性好、适合大型集中式工业制冷。

与传统氟利昂制冷系统相比，氨制冷系统不仅是一种制冷剂替代方案，更是一套涉及能源管理、热回收、安全控制和工业基础设施的综合解决方案。

一、氨制冷系统的核心特色

制冷性能优异

氨（NH₃，R717）具有良好的热力学特性：

单位质量制冷能力高。
蒸发潜热大，单位制冷量所需循环质量流量较小。
传热性能较好，有利于换热器设计。
适合低温、大负荷和连续运行工况。
在合理设计和运行条件下，系统能效较高。

典型应用温度：

应用领域典型蒸发温度冷藏库-5～-15℃冷冻库-25～-40℃食品速冻-35～-45℃工业低温制冷-40℃以下，视工艺而定

环保优势突出

指标氨R717ODP（臭氧消耗潜值）0GWP（全球变暖潜值）0（IPCCAR6常用评估口径）化学属性天然工质大气寿命较短长期环保政策适应性高

氨不属于需要逐步淘汰的HFC类含氟温室气体，因此在全球制冷剂低碳转型背景下具有长期竞争优势。

综合运行成本具有优势

氨系统的经济性主要来自：

高效压缩机和良好的热力学性能。
大型设备规模化运行优势。
蒸发式冷凝器降低冷凝温度的潜力。
热气融霜、冷凝热回收等能源综合利用。
天然制冷剂供应成本相对稳定。

需要注意：氨系统初始投资、安全设施、专业人员培训和维护成本也必须纳入全生命周期成本比较，不能简单认为所有工况下氨系统都比氟系统便宜。

安全管理要求高

氨具有毒性、刺激性和一定可燃性。其安全优势不在于无风险，而在于可以通过工程设计和严格管理将风险控制在可接受范围内。

主要安全设计措施：

氨气泄漏检测和报警系统。
机械事故排风及应急通风。
压力保护、安全阀及泄压系统。
机房分区、设备隔离和紧急切断。
氨液分离、油分离和液位保护。
应急预案、人员培训及定期演练。
降低人员密集区域的氨充注量。

二、主流氨制冷系统技术路线

技术路线技术特点典型应用氨直接膨胀系统系统相对简单，氨充注量可控中小型工业制冷氨泵供液系统供液稳定，适合大负荷大型冷库、食品加工氨/CO₂复叠系统氨集中在高温侧，降低低温区域氨风险大型冷冻库、食品速冻低充注氨系统减少氨库存，提升安全管理水平现代化冷库、食品工厂氨热泵系统利用工业余热或环境热源工业供热、热水、干燥

其中，值得重点关注的是：

低充注氨+CO₂二次制冷+热回收，这代表了现代大型冷链项目中非常有价值的一种技术发展方向。

三、全球典型氨制冷应用案例

以下选取欧洲、英国、德国、比利时、日本、南非及中东的实际项目，重点分析技术路线、项目规模和可借鉴经验。

案例1：比利时Bidfood食品冷链中心

地点：比利时Beringen

应用：食品批发、冷藏及冷冻配送

技术：氨制冷+热回收

能源综合利用案例

项目特点：

采用GEAGrasso往复式压缩机。
制冷能力配置为270kW/400kW。
供冷温度分别为-29℃和-5.5℃。
项目披露COP为5.76。
通过冷凝热回收用于地板供暖和融霜。

核心借鉴：氨制冷不仅用于提供冷量，还可以将冷凝废热转化为可利用的工艺热和建筑热能。

资料：

案例2：英国Reading大型冷冻食品仓库

地点：英国Reading

应用：大型冷冻食品仓储

技术：集中式氨直接蒸发系统

项目规模：

冷冻库容积：45,000m³。
冷藏及冷冻库容积：20,000m³。
冷库储存温度：-24℃。
采用GEAGrassoM系列螺杆压缩机组。
单台新增机组制冷能力约260.8kW。
采用变频控制和多机组负荷调节。

项目预计相较旧系统，在五年内降低约20%的维护成本。

核心借鉴：大型冷库应重视压缩机群控、部分负荷效率、设备冗余及全生命周期成本，而不只是比较初始设备投资。

资料：

案例3：德国Dennree有机食品冷链中心

地点：德国Töpen

应用：乳制品、肉类、蔬果冷藏

技术：氨冷水机组+乙二醇二次循环

大型二次制冷案例

项目主要参数：

指标项目数据仓库面积21,000m²氨冷水机组3台总制冷能力最高2,400kW载冷剂Hycool载冷剂供液温度-3℃载冷剂回液温度+2℃设计蒸发温度-6℃

项目采用3台GEABluAstrum氨冷水机组，冷量通过约3,500米的载冷剂管网输送至各冷藏区域。

其部分负荷运行EER可超过8.0，具体取决于运行负荷。

核心借鉴：对于多温区食品仓库，采用氨集中制冷、载冷剂分布式输送，可以降低氨在仓库内部的分布范围，同时方便不同温区独立控制。

资料：

案例4：日本YokohamaReito物流中心

地点：日本

项目：YokohamaReitoYumeshimaLogisticsCenter

技术：NH₃/CO₂复叠制冷系统

氨与二氧化碳复叠案例

采用日本前川（Mayekawa/MYCOM）NewTon系统：

冷藏库采用2套NewTonR-6000。
装卸货区域采用不同配置的NewTon机组。
高温级使用氨。
低温级使用CO₂。
通过复叠换热器实现冷热量传递。

这种架构使氨主要集中在制冷机房，仓库低温末端使用CO₂。

核心借鉴：对于大型物流园区，氨/CO₂复叠系统能够在保持工业制冷性能的同时，降低氨进入仓库作业区域的风险。

资料：

案例5：南非Betko苹果和梨储藏项目

地点：南非WesternCape

应用：苹果、梨长期气调储藏

技术：氨制冷+智能温度控制

大型果蔬储藏案例

项目参数：

制冷能力：2.4MW。
采用GEAGrassoV系列往复式压缩机。
储藏温度：-0.5℃至1.5℃，根据品种调整。
果品最长储存时间：14个月。
项目披露高峰功率消耗降低20%。
配备自适应吸气压力设定值控制和远程监控。

核心借鉴：对于农产品长期储藏，氨制冷系统的价值不仅是低温，还包括精确温度控制、负荷预测和智能化运行。

资料：

案例6：阿联酋迪拜DelMonte水果加工厂

地点：阿联酋迪拜

应用：水果、果汁及沙拉加工

技术：间接式氨制冷系统

项目特点：

工厂面积约30,000m²。
每年约4,500吨果蔬成熟处理。
氨充注量约4,000kg。
使用蒸发式冷凝器。
高温区域使用水作为二次冷却介质。
低温区域使用乙二醇系统。

核心借鉴：在高温环境下的大型食品加工项目中，可以采用集中式氨制冷和不同载冷剂回路，分别满足生产区域的冷却需求。

资料：

四、全球案例横向对比

国家/地区项目制冷技术项目亮点比利时Bidfood氨+热回收COP5.76英国Reading冷库氨直接蒸发大型冷冻仓储德国Dennree氨+乙二醇2.4MW日本YokohamaReitoNH₃/CO₂复叠降低氨使用区域南非Betko氨+智能控制2.4MW、长期气调储藏阿联酋DelMonte间接式氨制冷食品加工、多温区

这些项目公布的COP、EER和节能比例采用不同的测试条件和系统边界，不能直接横向比较。

五、全球氨制冷技术发展趋势

目前全球工业氨制冷技术主要向五个方向发展。

低充注氨技术（LowChargeAmmonia）

降低系统氨库存。
采用紧凑型换热器。
采用模块化机组。
降低泄漏事故的潜在影响。

例如前川mCHILLERTAKA产品，公布的制冷剂充注量约20～24kg，制冷能力约121～242kW。

氨/CO₂复叠系统

适合大型冷冻库、肉类加工、食品速冻和冰淇淋生产。

特别是-40℃以下的低温应用，可以利用氨承担高温级制冷、CO₂承担低温级制冷。

制冷与供热一体化

利用氨系统冷凝热实现：

生活热水。
食品清洗热水。
地面防冻。
热气融霜。
食品加工预热。
工业干燥。

智能化节能控制

包括：

压缩机变频控制。
冷凝压力优化。
蒸发压力自适应调节。
多机组负荷优化。
冷库负荷预测。
AI能源管理。

模块化和标准化

将压缩机、油分离器、经济器、控制系统和安全装置集成成标准机组，减少现场安装工作量，提高项目建设效率。

六、氨制冷系统的优势与局限

评价维度氨制冷需要关注的问题制冷效率高依赖系统设计和运行工况环保性能非常突出需要控制泄漏长期运行成本有竞争优势需要专业运维设备寿命可实现长期运行需要规范维护低温能力非常强低温系统需优化配置安全性可工程化控制毒性、泄漏及可燃风险初始投资大型项目有优势安全设施和机房投资较高技术人才工业应用成熟专业操作人员不可缺少

特别需要注意：氨的毒性是其最大的应用约束。现代项目通常采用低充注、间接制冷、氨机房集中布置、泄漏检测和事故通风等措施。

设计及运行应结合所在地法规，以及EN378、ISO5149、IIAR标准等适用规范。

七、不同项目应该如何选择氨制冷方案？

方案A：大型食品冷库

推荐：氨泵供液系统，或者低充注氨系统。

重点关注：多温区控制、压缩机群控、冷凝热回收。

方案B：肉类及水产品加工

推荐：NH₃/CO₂复叠制冷系统。

重点关注：速冻能力、低温稳定性、食品加工卫生和安全隔离。

方案C：乳制品、饮料及食品工厂

推荐：低充注氨冷水机组+乙二醇或其他适用载冷剂。

重点关注：多温区供冷、连续生产、余热利用。