二次冷却系统:乙二醇、盐水、二氧化碳和冷冻水规则
使用乙二醇、盐水、二氧化碳或冷冻水的间接冷却:EN 378、欧盟含氟气体条例、压力设备指令及瑞士法律对二次回路的规定。
要点
- 在间接系统中,制冷剂保留在机房或机组内,由二次流体输送热量,且该流体不被压缩或膨胀。EN 378 也涵盖二次系统 [3]。
- 含氟气体检漏、泄漏检测和证书随制冷剂回路而定。只有其充注量才计入二氧化碳当量吨数 [1]。
- 主要功能是冷却水、乙二醇、盐水或二氧化碳的机组,根据 (EU) 2024/573 条例属于冷水机组,拥有其自身的市场禁令且无 2032 年服务禁令 [1]。
- 根据 PED(压力设备指令),乙二醇或盐水回路仅在 PS 超过 10 bar 且超过 2 类液体尺寸限制时受控。二氧化碳作为二次介质遵循较低的气体限制 [2]。
- 瑞士在 ChemRRV 附件 2.10 中对二次回路(Kälteträgerkreislauf)进行了规定,既涉及市场禁令,也涉及充注禁令的豁免 [4]。
什么是间接系统
EN 378-1 将二次冷却或加热系统定义为:使用流体将热量从产品或空间输送到制冷系统而不压缩或膨胀该流体的系统,该标准也适用于此类系统 [3]。冷冻水、乙二醇或盐水通过管道输送至冷却器。二氧化碳也可以用作挥发性二次流体:它作为液体被泵送,在冷却器中部分蒸发并由一次回路冷凝,其压力远高于乙二醇回路。
这样做的原因是将少量的制冷剂充注限制在一个地方,并使易燃(A2L、A3)或有毒(B2L、氨)制冷剂远离有人居住的空间。代价是额外的温差和泵送能耗。
EN 378-1 如何对系统进行分类
EN 378-1 在第 5.4 条中对制冷系统进行了分类。它将泄漏的制冷剂能够到达有人居住的空间的直接可释放系统与间接系统区分开来,第 5.5 条给出了两者的示例 [3]。在设定充注限量时,系统类别需结合位置类别和通道类别一起使用;参见关于 EN 378 和 ISO 5149 的文章。
欧盟含氟气体条例 (EU) 2024/573
该条例涵盖含氟温室气体。水、乙二醇、盐水和二氧化碳不在此列,因此相关职责遵循制冷剂回路 [1]:
- 检漏适用于附件 I 气体二氧化碳当量达到 5 吨及以上的系统(第 5(1) 条),自 0、50 和 500 t CO2e 起至少每 12、6 或 3 个月进行一次,或者配有泄漏检测系统时每 24、12 或 6 个月进行一次(第 5(6) 条)。二氧化碳当量吨数是指充注量(以吨为单位)乘以 GWP(第 3 条)[1]。
- 固定式制冷、空调和热泵设备二氧化碳当量达到 500 t CO2e 及以上时须配备泄漏检测系统(第 6(1) 条)[1]。
- 证书(第 10 条),用于安装、维护或保养、维修、退役和检漏。维护或保养是指打开含有氟化气体的回路、添加气体或修理泄漏的作业(第 3 条第 18 款)。仅对泵、过滤器或乙二醇进行作业不会打开制冷回路 [1]。
法规中提及间接系统的地方
冷水机组是将其主要功能设定为冷却传热流体的单一系统,法规将水、乙二醇、盐水和 CO2 列为示例(第 3 条第 44 款) [1]。因此,为二次回路服务的机组通常是冷水机组,受附件 IV 第 7 点管辖:
| 附件 IV 第 7 点:冷水机组 | 禁用时间 |
|---|---|
| (a) GWP 为 2,500 或更高的 HFC,冷却产品温度低于 −50 °C 的情况除外 | 2020 年 1 月 1 日 |
| (b) 12 kW 及以下,GWP 为 150 或更高的 F-gases | 2027 年 1 月 1 日 |
| (c) 12 kW 及以下,任何 F-gas | 2032 年 1 月 1 日 |
| (d) 12 kW 以上,GWP 为 750 或更高的 F-gases | 2027 年 1 月 1 日 |
如果现场需要 F-gas 来满足安全要求,则第 (b) 至 (d) 点不适用。自 2030 年 1 月 1 日起对 GWP 150 或更高的其他制冷设备的普遍禁令(第 5(c) 点)不包括冷水机组 [1]。
多机并联和复叠系统。 自 2022 年 1 月 1 日起,禁止使用 GWP 150 或更高且容量达 40 kW 或以上的商用多机并联系统,但复叠系统的主回路中允许使用 GWP 低于 1,500 的系统(第 6 点) [1]。在此,二次回路是中温制冷剂回路,其冷凝热被主回路吸收,而不是盐水回路(第 3 条第 35 款) [1]。
维修禁令。 自 2025 年 1 月 1 日起,不得使用 GWP 2,500 或更高的气体来维修制冷设备,但在 2030 年 1 月 1 日之前可以使用再生或回收气体(第 13 条第 3 款)。自 2032 年 1 月 1 日起实施的 GWP 750 或更高禁令不包括冷水机组(第 13 条第 5 款) [1]。
瑞士:ChemRRV 附件 2.10
瑞士在《化学品风险降低条例》(ChemRRV, SR 814.81)附件 2.10 中有自己的规定。它们涉及在空气中稳定的制冷剂,例如 HFC。自 2027 年 1 月 1 日起生效的版本提到了二次回路(Kälteträgerkreislauf) [4]:
- 独立式或带有二次回路的商业和工业食品制冷设备不得投放市场,如果其使用的制冷剂 GWP 为 150 或更高(第 2.1(3)(b)(4) 节) [4]。
- 对于建筑空调和工业工艺冷却,GWP 150 或更高的禁令针对的是直接膨胀系统(第 2.1(3)(a)(5) 和 (c)(5) 节) [4]。
- 食品和工业制冷以及溜冰场禁止重新充注 GWP 750 或更高的制冷剂,但在配有二次回路的系统中仍允许使用原生制冷剂(第 3.3.1(2) 和 3.3.2(2)(b) 节)。对于其他系统,原生制冷剂禁令自 2031 年 12 月 31 日起开始实施(第 7(5) 节) [4]。
承压设备:二次侧的 PED
2014/68/EU 指令规定,当流体在最大允许温度 TS 下的蒸气压比大气压高出至多 0.5 bar 时,该流体即被视为液体。水、乙二醇和盐水通常符合此条件。第 1 组涵盖第 13 条第 1 款 (a) 项中列出的易燃、有毒和其他危险流体,以及 TS 高于其闪点的流体;所有其他流体均为第 2 组 [2]。第 4 条第 1 款设定了这些限制:
| 设备 | 第 2 组液体(水、乙二醇、盐水) | 第 2 组气体或液化气(CO2) |
|---|---|---|
| 容器 | PS > 10 bar 且 PS·V > 10,000 bar·L,或 PS > 1,000 bar | V > 1 L 且 PS·V > 50 bar·L,或 PS > 1,000 bar |
| 管道 | PS > 10 bar、DN > 200 且 PS·DN > 5,000 bar | DN > 32 且 PS·DN > 1,000 bar |
因此,无论尺寸大小,PS 为 10 bar 或更低的乙二醇回路均不在第 4 条第 1 款的管辖范围内。此类设备应遵循良好的工程实践,随附说明书,且根据该指令不带有 CE 标志(第 4 条第 3 款) [2]。作为二次制冷剂的 CO2 属于第 2 组,但遵循气体限制:在 PS 40 bar 下,DN 40 的管道产生 1,600 bar,属于受控范围 [2]。具有多个腔室的蒸发器或板式换热器按具有最高类别的腔室进行分类(第 13 条第 2 款) [2]。
乙二醇、盐水和水资源保护
乙二醇和盐水会对水体和土壤造成危害。可能适用关于水污染物的国家法规;请咨询当地环保机构。
实用检查清单
- 仅计算制冷剂回路的 CO2e [1]。
- 检查冷却机组是否为冷水机组(第 3 条第 44 款)并使用附件 IV 第 7 点 [1]。
- 打开制冷回路需要 F-gas 证书;仅对盐水侧进行作业则不需要 [1]。
- 对照 EN 378-1 第 5.4 和 5.5 条检查系统类别 [3]。
- 在盐水侧设定 PS 并注意其是否超过 10 bar;对于 CO2,请使用气体限制 [2]。
- 在瑞士,请检查 ChemRRV 附件 2.10 中的二次回路规则 [4]。
使用加热与冷却(水力)计算器计算水或乙二醇回路的管径、泵和压力降。
自己动手计算
本文涉及的术语
来源
- Regulation (EU) 2024/573 on fluorinated greenhouse gases – EUR-Lex
- Directive 2014/68/EU on pressure equipment (PED), consolidated version of 30 May 2026 – EUR-Lex
- EN 378-1:2016 (SIST EN 378-1:2017) – scope, definitions and classification of refrigerating systems – iTeh Standards
- Fedlex – Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung (ChemRRV), SR 814.81, Annex 2.10 (Stand am 1. Januar 2027)
- European Commission – Fluorinated greenhouse gases
- BAFU – Kältemittel