Холодильные агенты для систем кондиционирования. Сегодня и завтра.

Рейтинг товара: 4,0  

В настоящее время покупатели бытовых кондиционеров и крупных систем кондиционирования все чаще задают вопросы: "Насколько вреден фреон, используемый в системе? Разрешено ли его применение?".

Холодильный агент R12, признанный одним из самых вредных фреонов, до недавнего времени широко использовался в домашних холодильниках. Более того, до 1997 г. выпускался лечебный аэрозоль "Каметон", при использовании которого R12 впрыскивался непосредственно в полость рта и больные успешно вылечивались от распираторных заболеваний. Токсичность фреонов при прямом воздействии на человека незначительна и нормируется величиной предельно допустимой концентрации (ПДК), которая составляет 300мг/м3 для R12 и 3000 мг/м3 для R22 и большинства других фреонов. Чем же вреден тогда R12?

Как показали научные исследования, R12, попадая в верхние слои атмосферы способствует разрушению озонового слоя Земли. Это приводит к повышенному проникновению ультрафиолетовой радиации к поверхности Земли, оказывающей разрушительное воздействие на организм человека.

Именно поэтому мировое сообщество обеспокоено этой экологической проблемой, имеющей глобальное значение. Действительно, фреон -12, выпущенный в атмосферу в России, может увеличить поток ультрафиолета в Америке.

В соответствии с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) в 1987 г. вступил в действие "Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой" во исполнение Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 г., предусматривающий постепенное сокращение производства и потребления ряда хлорфторуглеродов.

Сегодня в 90% кондиционеров используется хладагент R22.

В соответствии с Монреальским протоколом запрещено производство R12, а ограничение только производства, а не использования R22 начнется с 2005 года.

В качестве холодильных агентов заменяющих R22, предлагаются R134а, R407с и R410A.

В России регулированием ввоза продукции, содержащей озоноразрушающие вещества, занимается Центральный аппарат Госкомэкологии России.

Озоноразрушающая активность хладагентов оценивается величиной озоноразрушающего потенциала, который может принимать значения от 0 для озонобезопасных хладагентов до 13 для озоноразрушающих.

Так озоноразрушающий потенциал R12 равен 1,0; R22 - 0,05; R134а - 0; R407с - 0.

Значит ли это, что проблема создания новых холодильных агентов решена, и они отвечают всем предъявляемым требованиям.

К сожалению, идеального холодильного агента пока не существует, и если R134а не разрушает озоновый слой, что очень хорошо, однако его термодинамические свойства далеки от совершенства.

Холодильный агент, являющийся рабочим телом кондиционера, выбирается разработчиками систем кондиционирования с учетом большого числа факторов: высокой эффективности работы оборудования, низкой стоимости, пожаробезопасности, и токсичности. Требования к холодильным агентам постоянно пополняются и конкретизируются самой жизнью.

Основными факторами, определяющими выбор холодильного агента, безусловно, являются его термодинамические и теплофизические характеристики. Они влияют на эффективность, эксплуатационные показатели и конструктивные характеристики кондиционеров. Широкое применение в холодильной технике нашли фторхлоруглеродные холодильные агенты (фреоны), обладающие требуемыми термодинамическими и теплофизическими качествами.

Свойства холодильных агентов зависят от структуры молекулы вещества, присутствия в его составе и соотношения молекул фтора, хлора и водорода (рис. 1).

Рис. 1
Рис. 1

Вещества с высоким содержанием молекул водорода являются горючими и при их применении пожароопасными.

Вещества с малым содержание фтора обладают токсичностью и их применение ограничено санитарными нормами.

Вещества с малым содержанием водорода долго живут в атмосфере не разлагаясь на части, поглощающиеся биосферой Земли, и являются экологически нежелательными.

На рис. 1 указаны как "запретные" области по факторам горючести, токсичности и стабильности веществ в атмосфере, так и область допустимого состава для использования в качестве альтернативных холодильных агентов.

Рис. 2
Рис. 2

На диаграмме для группы метана (рис. 2) мы видим, что холодильные агенты R11 и R12 лежат в области экологической неблагоприятных холодильных агентов. Широко применяемый, в настоящее время холодильный агент R22, хотя и лежит в области допустимой для применения, но все же содержит в своем составе атом хлора и поэтому является "озоноопасным". Оцененная по бальной системе "озоноопасность" R22 составляет всего 5% от "озоноопасности" хладагента R12, что нашло отражение в Монреальском протоколе в сроках реализации сокращения выпуска R22 и ограничения его производства с 2005 года.

На диаграмме веществ группы этана (рис. 3) интерес представляют хладагенты R134a и R125. R134a предложен как альтернатива традиционному холодильному агенту R12, широко используемому в холодильной технике, и, в частности, в чиллерных системах.

Рис. 3
Рис. 3

Для применения в кондиционерах хладагент R134a недостаточно привлекателен по своим термодинамическим характеристикам. Для модификации его свойств к хладагенту R134а добавляют холодильные агенты R32 и R125. Присутствие в смеси каждого хладагента обеспечивает придание необходимых свойств смеси и выполняет определенную функцию.

R32 (23%) - способствует увеличению производительности.

R125 (25%) - исключает горючесть смеси.

R134а (52%) - определяет рабочее давление в контуре хладагента.

Смесь хладагентов такого состава получила марку R407C. Подобно хладагенту R22, R407C обладает малой токсичностью, химически стабилен и не горюч.

Состав смеси должен строго соответствовать оптимальному соотношению. Максимальное допустимое отклонение относительного количества составляющих - 2%. Только при таком соотношении компонентов смеси возможна нормальная и безопасная работа кондиционера.

Если произошла утечка хладагента, то к негативному влиянию на работу кондиционера нехватки хладагента добавляется и отрицательное влияние изменения ее состава. Оставшийся в системе хладагент имеет отличный от оптимального состав и его нельзя использовать для работы без доработки. Поэтому при ремонте необходимо слить оставшийся хладагент полностью и заправить систему новой смесью оптимального состава.

Основная разница в характеристиках прежнего хладагента CHF2Cl (R22) и нового R407C заключается в величине давлений при рабочих температурах и типе масел, совместимых с данным хладагентом.

Рабочее давление в системе, заправленной хладагентом R407C, несколько выше, чем в случае хладагента R22:

R22 (бар) R407C (бар)
-40°С 1,050 1,568
-20°С 2,448 3,297
0°С 4,976 6,203
20°С 9,100 10,737
40°С 15,335 17,247
60°С 24,265 26,230
80°С 36,622 38,279

Традиционно используемое с хладагентом R22 минеральное масло не пригодно в сочетании с R407C. Новый хладагент плохо смешивается с минеральным маслом, в особенности, при низких температурах, и образует с ним расслаивающуюся двухфазную смесь. Это приводит к неудовлетворительной смазке компрессора из-за периодического попадания в зону смазки жидкого холодильного агента вместо масла, что приводит к быстрому износу трущихся частей компрессора. Кроме того плохо растворимое в холодильном агенте масло, имеющее при низких температурах высокую вязкость, забивает капиллярные трубки и нарушает нормальную циркуляцию холодильного агента.

Чтобы обойти эти трудности, хладагент R407C применяется в сочетании с эфирным маслом, растворимым в данном хладагенте. Один из недостатков такого синтетического масла - высокое поглощение им влаги. Хранение, транспортировка, процесс заправки маслом должны исключать возможность попадания в масло не только капельной влаги, но и продолжительный контакт с влажным воздухом, из которого масло активно поглощает влагу. Необходимы также специальные меры по предотвращению попадания влаги в систему, как в процессе производства кондиционера, так и при его установке на месте использования.

Допустимое суммарное содержание влаги в системе - менее 140 ppm (промилле - миллионных долей процента). Производитель кондиционера гарантирует поставку системы с содержанием влаги не более 30 ppm.

Несколько ранее установленных систем кондиционирования были проверены на содержание влаги. Средняя величина, полученная в ходе этих проверок, составила 74 ppm, что не выходит за допустимые пределы, определенные компанией Daikin Europe NV.

Одним из наиболее важных аспектов работы с хладагентом является обеспечение мер безопасности в процессе установки и обслуживания системы. При работе с R407C не требуется никаких особых мер предосторожности. Однако соблюдать те же правила, что и при работе с R22, необходимо.

Безусловно, работа с новыми озонобезопасными хладагентами прибавляет трудности монтажным организациям и сервисным службам. Однако выбирать не приходится, так как ведущие производители кондиционеров, учитывая требования времени, уже начали выпуск оборудования на новых холодильных агентах и постоянно увеличивают объем их производства.

Б. П. Харитонов, канд. техн. наук, технический директор фирмы "Даичи".

А. С. Штейн, канд. техн. наук, главный специалист фирмы "Даичи".


Как вы оцениваете эту статью?

Корзина
Перейти в корзину

Товаров: 0
На сумму: 0 EUR