Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 
Если Вам моя статья будет полезна, порекомендуйте меня Друзьям!!!

PEREKHOD NA PRIRODNYE HLADAGENTY R600, R744, R290… 1

После обнаружения разрушительного воздействия фреонов на нашу атмосферу и подписания Монреальского протокола и Киотского протокола, хладагенты, содержащие хлор и фтор, были постепенно устранены, введя вместо них природные хладагенты. Процесс введения природных хладагентов был очень медленным.

Причиной этого были их физико-химические свойства, в основном воспламеняемость (углеводородные агенты - углеводороды-углеводороды) и высокое давление (СО2).

Уже более 80 лет мы успешно используем ХФУ (ХФУ и ГХФУ) фреоны в коммерческих и бытовых холодильных установках. Так было до тех пор, пока в середине 1970-х годов не было обнаружено, что фтор, хлор, бром и сера разрушают озоновый слой, который защищает наш земной шар от разрушительного воздействия солнечной радиации. Основной частицей, которая использовалась для разработки и производства первых ХФУ, был метан. Метан состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Замена водорода в метане атомами фтора, хлора, брома или серы дает первый и самый популярный фреон - R12, химическая структура которого состоит из атома углерода, двух атомов хлора и двух атомов фтора (CCl2F2) и R22, который состоит из одного атома углерода один атом водорода, один атом хлора и два атома фтора (CHClF2).

  • углерод - С; основной атом (основание) всех хладагентов на основе ХФУ и ГХФУ;
  • фтор - F; каждый атом фтора увеличивает ПГП (Потенциал глобального потепления) фреона, понижает его температуру кипения и делает его менее стабильным; 
  • хлор - Cl; основной недостаток - разрушает озоновый слой (O3 ), делает хладагент очень стабильным и повышает его температуру кипения;
  • бром - Br; сера - S - разрушает озоновый слой.

PEREKHOD NA PRIRODNYE HLADAGENTY R600, R744, R290…2

Рис. 1. Влияние политики защиты озонового слоя на изменения в использовании хладагентов <Потенциал глобального потепления (Global Warming Potential/GWP)>< Потенциал разрушения озонового слоя (ODP) >

Следующий список атомов, которые могут быть практически приняты во внимание при выборе или производстве не озоноразрушающих веществ, известен в течение многих лет:
углерод - С,
• азот - N,
• кислород - О,
• водород - Н,

Природные фреоны, основанные на вышеприведенном перечне, использовавшемся в начале бытового и коммерческого охлаждения, были вытеснены фреонами, цена которых была очень низкой с одновременной возможностью создания первых герметичных холодильных систем в начале 1930-х годов. Герметичные холодильные системы были впервые использованы в бытовых холодильных установках и постепенно начали внедряться в коммерческое холодильное оборудование.

Учитывая вышеупомянутые атомы, список потенциальных и используемых в настоящее время природных хладагентов выглядит следующим образом (рис. 2):
NH 3 - аммиак - R717;
• H 2 O - вода - R718;
• CO 2 - диоксид углерода - R744;
• воздух - R729;
• HC - углеводороды:
o R290 - пропан;
o R1270 - пропилен;
o R600a - изобутан.

PEREKHOD NA PRIRODNYE HLADAGENTY R600, R744, R290…3Рис. 2. Полный список потенциальных природных хладагентов

После первоначальных исследований использования CO 2 в коммерческом холодильном оборудовании (это было в начале 21-го века), использование этого фреона было прекращено. Это было связано с тем, что R744 (CO2), характеризующихся высоким давлением испарения и конденсации, не соответствует требованиям энергоэффективности. Это было особенно актуально для климатов с более высокими температурами окружающей среды. По этой причине R744 отлично подходит для тепловых насосов. Анализ западного рынка показывает, что в среднем коммерческом охлаждении, а также в небольших бытовых холодильниках начинают доминировать R290 (среднее охлаждение) и R600a (небольшое охлаждение). В то же время под влиянием природоохранных органов и агентств были приняты легковоспламеняющиеся вещества, и были подготовлены и опубликованы соответствующие стандарты, позволяющие их использовать.

Первые три стандарта в приведенном выше списке относятся к хладагентам, а остальные относятся к холодильному оборудованию и его компонентам.

Американское агентство по защите окружающей среды (EPA) одобрило следующие хладагенты для использования в средних и малых холодильных установках: R290, R600a, R170, R32 и R441A.

С другой стороны, фреоны из группы ГФУ должны быть сняты с использования к следующим датам в соответствии с правилами EPA (2 июля 2015 г.):
• в автомобильных системах кондиционирования - 2021 (решает год постройки);
• В холодильных системах для супермаркетов - 1 января 2017 года;
• Отдельно стоящие среднетемпературные холодильные системы с холодопроизводительностью ниже 645 Вт - 1 января 2019 года;
• Отдельно стоящие холодильные системы для средних температур с холодопроизводительностью более 645 Вт - 1 января 2020 г.

Преимущества использования хладагентов HC:
• ноль ОРС(озоноразрушающая способность),
• около нуля ПГП,
• маленькая доза заправки системы по коэффициенту HC,
• пониженное давление нагнетания,
• низкое энергопотребление, что приводит к повышению энергоэффективности,
• холодильное устройство с меньшим объемом,
• легкая доступность углеводородных хладагентов,
• Компрессоры HC на основе природных HC построены на основе небольших изменений компрессоров на основе HFC,
• высокая надежность устройств, работающих на HC-фреонах (до 4 миллионов часов работы для бытовых холодильных устройств),
• высокая чистота хладагента группы HC - 99,5% и очень низкое содержание таких ингредиентов, как сера
• Кроме того, во время эксплуатации EPA(агентство по охране окружающей среды США) позволяет выпускать хладагент из группы HC в воздух, что значительно облегчает работу, повышая безопасность работы с этим фактором. Тем не менее, правила техники безопасности при работе с легковоспламеняющимися хладагентами должны строго соблюдаться.

Однако недостатками использования фреонов HC являются:
• HC фреоны огнеопасны - температура вспышки около 460 ° C,
• Воспламеняемость хладагентов HC требует особого подхода к конструкции устройства для этих фреонов
• дополнительные расходы, связанные с подготовкой оборудования для производства факторов HC - средняя стоимость составляет около 1 млн. Долларов США и зависит в основном от объема производства.

PEREKHOD NA PRIRODNYE HLADAGENTY R600, R744, R290…4

компрессор

Производители холодильных компрессоров для хладагентов из группы HC знают, что из-за ограниченной производительности холодильной системы компрессор должен быть сконструирован таким образом, чтобы его внутренний объем был как можно меньше. Выбор компрессора HC такой же, как выбор компрессора HCFC и HFC, и основан на данных каталога производителя. При выборе компрессора важно помнить, что хладагент R600a имеет только около 55% объемной емкости R134a. По этой причине рабочий объем компрессора R600a будет примерно в 2 раза больше, чем рабочий объем компрессора R134a. Это связано с большим диаметром поршня и его объемом. Напротив, хладагент R290 имеет около 90% объемной емкости R22. Следовательно, компрессор R290 имеет смещение, аналогичное компрессору R22, и смещение примерно на 15% больше, чем компрессор R404A. Выбирая компрессор для R600a или R290, помните один важный факт. А именно, у R290 объемная эффективность примерно в 2,5 раза выше, чем у R600a, что, как следствие, будет связано с разницей в массовом расходе среды, то есть повлияет на выбор элементов холодильной системы.

В настоящее время компрессоры с переменной скоростью вращения становятся все более доступными. Приняв решение о его выборе, на мой взгляд, мы примем правильное решение, поскольку эти компрессоры являются компрессорами будущего, которые в скором времени будут снимать компрессоры с постоянной скоростью. Кроме того, выбор компрессора с переменной скоростью на одном из факторов HC снижает потребление энергии примерно на 20-30%, что любой пользователь легко заметит при оплате счета за электроэнергию.


материалы

Практически все используемые до сих пор эластомеры и пластмассы совместимы с хладагентоми HC и используемыми маслами (минеральное масло, POE, AB). Также ранее использованные металлы в холодильном оборудовании, такие как сталь, медь, алюминий, бронза, совместимы с агентами HC. Однако все натуральные и силиконовые каучуки не совместимы с HC -агентами и не могут использоваться в холодильных системах с HC.


Элементы системы охлаждения

Основные правила безопасности при работе с легковоспламеняющимися хладагентами:
• Принудительная вентиляция для защиты пространства, в которое может попасть легковоспламеняющийся хладагент. Его цель - защитить это пространство от скопления горючей среды.
• Допускается стандартное электрооборудование.
• Детекторы утечек и утечек легковоспламеняющихся хладагентов должны обеспечивать включение системы сигнализации и вытяжной вентиляции, а также отключать все электрические компоненты, которые не предназначены для работы с легковоспламеняющимися хладагентами.
• Все вытяжные вентиляторы, работающие в местах, где возможна утечка легковоспламеняющегося хладагента, должны быть сертифицированы для работы в местах, где выделяется легковоспламеняющаяся среда.
• Устройство должно быть проверено на утечки, прежде чем зарядная станция HC и воздух не могут быть использованы для этого.
• Заправочная станция для горючего хладагента должна быть специально разработана для этого хладагента.
• Риск накопления статического электричества в холодильной установке вовремя процессе заправки HC должен быть полностью исключен.


Выводы

Приведенный выше анализ показывает, что конструкция и, в особенности, производство оборудования для углеводородов отличается от процессов, которые мы знаем из практики с использованными до сих пор хладагентами. Преимущество используемых фреонов до сих пор заключалось в их невоспламеняемости, что облегчало проектирование, выбор компонентов системы охлаждения и производство холодильного оборудования. Исходя из того, можно сделать вывод, что работать на оборудовании для легковоспламеняющихся хладагентов сложно и опасно. Это не правда. Давайте вспомним, что в 1920-х годах углеводороды использовались в небольших холодильных установках, а с начала 1990-х годов были произведены миллионы бытовых холодильных установок, и мы почти не слышали об их опасности, как при производстве, так и при эксплуатации. Давайте вспомним одну очень важную основную вещь - была выбрана заправка 50 г бытовых холодильных приборов на основе европейской кухни среднего размера, исходя из того, что при утечке всего количества изобутана его содержание в воздухе будет ниже, чем его нижний порог воспламенения. Однако в случае коммерческого холодильного оборудования учитывался «общий максимальный заряд» на основе местоположения устройства и среднего числа людей в комнате, а также «практического предела заряда» на основе стандарта EN378-1.

На мой взгляд, переход на углеводороды в качестве хладагентов не должен создавать практических трудностей для опытных инженеров и персонала.