Đơn vị ngưng tụ CO2 ở Bắc Mỹ

Thị trường điện lạnh thương mại Bắc Mỹ đang bước vào một giai đoạn mới trong quá trình chuyển đổi sang chất làm lạnh tự nhiên.

Trong vài năm, sự tăng trưởng của điện lạnh CO₂ xuyên tới hạn chủ yếu được thúc đẩy bởi hệ thống giá đỡ tập trung được sử dụng trong siêu thị. Mô hình đó hiện đang bắt đầu thay đổi khi các thiết bị ngưng tụ CO₂ nhỏ gọn trở nên phổ biến rộng rãi hơn cho các hệ thống lắp đặt nhỏ hơn và dành riêng cho nhiều ứng dụng hơn.

Theo báo cáo ngành tháng 7 năm 2026, Bắc Mỹ có khoảng 5.120 siêu thị sử dụng hệ thống làm lạnh xuyên CO₂ vào năm 2025, tăng khoảng 75% so với năm 2023. Các nhà sản xuất hiện đang giới thiệu các thiết bị ngưng tụ CO₂ nhỏ gọn hoặc theo đuổi các chứng nhận cần thiết để đưa nhiều sản phẩm hơn vào thị trường khu vực.

Sự phát triển này có thể mở rộng việc sử dụng R744 ngoài các siêu thị lớn vào:

• cửa hàng tiện lợi;
• cửa hàng tạp hóa quy mô nhỏ;
• nhà hàng và dịch vụ ăn uống;
• phòng lạnh và tủ đông không cửa ngăn;
• cơ sở chế biến thực phẩm;
• trung tâm phân phối;
• tải lạnh độc lập;
• các dự án mở rộng và trang bị thêm.

Những người tham gia trong ngành coi các thiết bị ngưng tụ CO₂ đóng gói là một cách thiết thực để đưa chất làm lạnh tự nhiên vào các dự án nhỏ hơn không yêu cầu một giá đỡ tập trung hoàn chỉnh. ([Chất làm lạnh tự nhiên][1])

Tuy nhiên, đối với các nhà sản xuất thiết bị làm lạnh, việc sử dụng CO₂ không chỉ đơn giản là thay thế chất làm lạnh này bằng chất làm lạnh khác.

R744 có các đặc tính áp suất, nhiệt độ và an toàn đặc biệt. Do đó, hoạt động đáng tin cậy phụ thuộc vào cảm biến chính xác trong toàn bộ mạch làm lạnh và môi trường xung quanh.

Tại sao các thiết bị ngưng tụ CO₂ lại thu hút nhiều sự chú ý hơn

Một thiết bị ngưng tụ kết hợp các bộ phận làm lạnh chính—bao gồm máy nén, thiết bị loại bỏ nhiệt và bộ điều khiển—thành một hệ thống đóng gói có thể phục vụ một tải độc lập.

Kiến trúc này có thể hấp dẫn đối với các dự án như:

• mở rộng cửa hàng nhỏ;
• khu vực trưng bày lạnh;
• phòng lạnh từ xa;
• máy làm mát và tủ đông không cửa ngăn;
• công suất bổ sung cho cơ sở hiện có;
• vùng làm lạnh dành riêng cho ứng dụng.

So với việc lắp đặt một giá đỡ tập trung hoàn chỉnh, một thiết bị ngưng tụ đóng gói có thể cung cấp một lộ trình tập trung hơn để tích hợp hệ thống làm lạnh CO₂ vào một công trình xây dựng mới, sửa sang lại hoặc mở rộng công suất.

Cuộc thảo luận gần đây trên thị trường Bắc Mỹ cũng cho thấy mối quan tâm ngày càng tăng đối với các thiết bị ngưng tụ CO₂ dành cho các ứng dụng chế biến thực phẩm và bảo quản lạnh nhỏ hơn, đặc biệt khi cần lắp đặt từ xa và điều khiển phòng chính xác. ([Chất làm lạnh tự nhiên][1])

R744 tạo ra các yêu cầu mới về hiệu suất cảm biến

CO₂, được ký hiệu là R744, là chất làm lạnh tự nhiên có khả năng làm nóng lên toàn cầu là 1. Nó không cháy và ngày càng được sử dụng nhiều trong điện lạnh thương mại và công nghiệp. ([danfoss.com][2])

Tuy nhiên, hệ thống làm lạnh CO₂ hoạt động ở áp suất cao hơn đáng kể so với nhiều hệ thống HFC truyền thống. Các thành phần được phát triển cho các ứng dụng R744 xuyên tới hạn có thể được định mức cho áp suất làm việc khoảng 140 bar trở lên, tùy thuộc vào vị trí và thiết kế hệ thống. ([danfoss.com][3])

Điều này tạo ra một số thách thức về cảm biến:

1. Áp suất phải được đo chính xác trên một phạm vi rộng.
2. Dữ liệu nhiệt độ là cần thiết để kiểm soát, bảo vệ và tối ưu hóa hiệu quả.
3. Phải phát hiện rò rỉ CO₂ vì nồng độ cao có thể tạo ra nguy cơ ngạt thở.
4. Cảm biến phải chịu được độ rung, chu kỳ áp suất và nhiệt độ thay đổi.
5. Hệ thống cảm biến phải hỗ trợ điều khiển nhanh và chẩn đoán lỗi.

Do đó, việc làm lạnh CO₂ đòi hỏi phải có kiến ​​trúc cảm biến phối hợp thay vì một thành phần giám sát duy nhất.

1. Giám sát áp suất cao trong hệ thống lạnh CO₂

Đo áp suất là một trong những chức năng cảm biến quan trọng nhất trong thiết bị ngưng tụ R744.

Các vị trí theo dõi áp suất điển hình có thể bao gồm:

• hút máy nén;
• xả máy nén;
• ổ cắm làm mát gas;
• bình chứa chất lỏng hoặc bình chứa flash;
• đầu vào và đầu ra của thiết bị bay hơi;
• van điều chỉnh áp suất cao;
• đường dẫn khí;
• mạch quản lý dầu.

Bộ điều khiển sử dụng các tín hiệu áp suất này để điều chỉnh máy nén, van, quạt và các chức năng bảo vệ.

Tại sao độ chính xác của áp suất lại quan trọng

Dữ liệu áp suất không chính xác hoặc không ổn định có thể ảnh hưởng đến:

• kiểm soát quá nhiệt;
• tối ưu hóa áp suất làm mát khí;
• bảo vệ máy nén;
• quy định công suất;
• định vị van;
• chẩn đoán phí môi chất lạnh;
• hiệu quả hệ thống.

Trong hoạt động xuyên tới hạn, việc kiểm soát áp suất phía cao có mối liên hệ chặt chẽ với nhiệt độ môi trường xung quanh và hiệu suất làm mát bằng khí. Tín hiệu áp suất đáng tin cậy cho phép bộ điều khiển điều chỉnh điểm vận hành đồng thời tránh các điều kiện áp suất không an toàn.

Cảm biến áp suất Winsen được đề xuất

Máy phát áp suất gốm WPCH04

Các Máy phát áp suất gốm loại chung WPCH04 cung cấp phạm vi áp suất từ ​​0–0,2 MPa đến 0–40 MPa, thời gian đáp ứng không quá 1 ms và nhiều tùy chọn đầu ra, bao gồm 4–20 mA, 0–5 V và 0,5–4,5 V. Winsen xác định máy điều hòa không khí và điều khiển áp suất khí hoặc chất lỏng trong số các lĩnh vực ứng dụng của nó. ([winsen-sensor.com] [4])

Giá trị tiềm năng của nó đối với các OEM điện lạnh bao gồm:

• phạm vi áp suất có thể lựa chọn rộng;
• phản ứng nhanh đối với điều khiển vòng kín;
• kết cấu máy phát nhỏ gọn;
• đầu ra tín hiệu bù nhiệt độ;
• kết nối và đầu ra có thể tùy chỉnh.

Máy phát áp suất silicon khuếch tán WPCK07

Đối với các ứng dụng yêu cầu lựa chọn phạm vi áp suất rộng hơn hoặc nhiều tùy chọn đầu ra công nghiệp hơn, Máy phát áp suất silicon khuếch tán WPCK07 hỗ trợ phạm vi lên tới 100 MPa và cung cấp một số định dạng đầu ra, bao gồm 4–20 mA, điện áp và I2C. Nó được thiết kế cho các ứng dụng bao gồm HVAC và điều khiển quá trình công nghiệp. ([winsen-sensor.com] [5])

Các điểm cài đặt tiềm năng bao gồm:

• áp suất xả của máy nén;
• giám sát đường dây cao áp;
• áp suất thu;
• giám sát quy trình và an toàn;
• hệ thống điều khiển máy lạnh từ xa.

Lưu ý kỹ thuật: Lựa chọn cảm biến áp suất cuối cùng phải dựa trên áp suất làm việc tối đa thực tế, áp suất thử, áp suất nổ, khả năng tương thích với chất làm lạnh và chất bôi trơn, kết nối quy trình, cấu trúc bịt kín và chứng nhận cần thiết. Sự phù hợp của sản phẩm để tiếp xúc trực tiếp với R744 phải được xác nhận trong quá trình đánh giá dự án.