Хладагент

Хладагенты делятся на группы по химическому составу. После открытия того, что некоторые из этих химических соединений могут быть вредными для окружающей среды, их заменяют более экологически чистыми альтернативами. Процесс непростой, и хотя существуют альтернативы старым хладагентам, новые обычно не безупречны. В следующем разделе обсуждаются различные группы хладагентов, приводятся некоторые примеры и описываются области их применения.

ХФУ=Хлорфторуглероды

Хлорфторуглероды – это хладагенты, содержащие хлор. Они были запрещены с начала 90-х годов из-за негативного воздействия на окружающую среду. Примерами ХФУ являются R11, R12 и R115. Конверсия оборудования и систем с использованием ХФУ еще не завершена. Напротив, нелегальный рынок этого типа хладагентов процветает во всем мире, и, по оценкам, не более 50% систем CFC во всем мире были модернизированы.

ГХФУ=Гидрохлорфторуглероды

Медленный отказ от ХФУ показывает, что это дорогостоящий процесс. Однако, что более важно, это также показывает проблемы и нерешительность в отношении доступности ГХФУ, которые официально были указаны в качестве временных (до 2030 года) заменителей ХФУ. Поспешные действия Европейского Союза, которые завершились запретом ГХФУ, сразу для охлаждения, а вскоре (не позднее 2004 года) для кондиционирования воздуха, нарушили программы и планы отрасли. ГХФУ содержат меньше хлора, чем ХФУ, что означает более низкий ОРП. Примеры гидрохлорфторуглеродов включают R22, R123 и R124.

ГФУ=Гидрофторуглероды

Гидрофторуглероды — это хладагенты, которые не содержат хлора и не наносят вреда озоновому слою (ODP=0). Однако их влияние на глобальное потепление очень велико по сравнению с традиционными хладагентами. Некоторые комментарии по хладагентам ГФУ приведены ниже.

• R32 и R125 редко используются в качестве отдельных хладагентов, а только в смесях с особенно благоприятными термодинамическими свойствами.
• R245c и R245fa используются почти исключительно в США и довольно экспериментальным способом.
• R404A был разработан как альтернатива R502 для холодильников и морозильников.
• R134a был первым ГФУ, с большим успехом внедренным в холодильное оборудование и кондиционирование воздуха, поскольку он практически не требует изменений в оборудовании, предназначенном для R22. Однако его эффективность очень ограничена, примерно на 40% ниже, чем у R22. Следовательно, у производителя есть два варианта: либо согласиться на существенное снижение тепловой мощности в данной системе, либо увеличить ее размеры (и стоимость) для достижения той же мощности. По этой причине R134a используется в основном в крупных системах (более 250 кВт), которые могут позволить себе более высокие затраты.
• R407C, как и R134a, термодинамически подобен R22 и работает как «капельный» хладагент. Однако, в отличие от R134a, который представляет собой чистое соединение, R407C имеет температуру скольжения 7 К, что делает его практически непригодным для использования в небольшом бытовом (бытовом) оборудовании. Есть две причины, оправдывающие такое ограничение: бытовое оборудование более подвержено внезапным случайным поломкам, чем другое оборудование, и обычно обслуживается на месте. В случае внезапной утечки скольжение 7К может привести к изменению пропорций смеси, поскольку относительные потери ее наиболее летучих компонентов будут непропорционально велики. Если используется стандартная заправка, нет гарантии, что новая смесь хладагента будет иметь те же пропорции, что и до утечки. Благодаря высокому скольжению этот хладагент применяется только в системах средней мощности (50-250 кВт), которые обычно обслуживаются квалифицированным персоналом.
• R410A имеет очень привлекательные термодинамические свойства, более высокую энергоэффективность, чем R22, отсутствие скольжения и, следовательно, отсутствие проблем с остатком смеси после потери заряда и повторной заправки. Однако его рабочее давление почти вдвое превышает давление R22, и поэтому требуется перепроектирование всей системы с использованием более крупных компрессоров, расширительных клапанов и т. д.
• R507A успешно используется в промышленном и коммерческом холодильном оборудовании.
• R508B реже используется в низкотемпературных циклах. R507A и R508B обладают благоприятными термодинамическими свойствами и не имеют проблем с температурным градиентом, поскольку представляют собой азеотропные смеси.

FC=Фторуглероды

Фторуглероды не содержат хлора и не наносят вреда озоновому слою. Однако они чрезвычайно стабильны и имеют высокий ПГП. R218 является примером фторуглерода, а FC также присутствуют в смесях R403 и R408.

HC=Углеводороды

Углеводороды представляют собой очень ограниченное решение экологических проблем, связанных с хладагентами. Они безвредны для озонового слоя (ODP=0) и практически не оказывают прямого парникового эффекта (GWP<5), but they are highly flammable. The use of HCs as refrigerants is confined to Europe, because many other countries elsewhere have banned the use of flammable gas in the presence of the public. According to the standards ISO 55149 and EN 378.2000, this should apply also in Europe. However, the standard IEC 355.2.20 allows the use of HCs in household refrigerators with refrigerant charges up to 150 g. This standard has opened the way for some European refrigerator manufacturers to produce household refrigerators with flammable isobutene, R600a.These have been accepted enthusiastically by environmentalists, and have achieved great success in the market.

NH3=Аммиак

Аммиак R717 является привлекательной альтернативой хладагенту. В холодильных системах он применяется с 184 года0, а в системах сжатия пара — с 1860 года. По своим свойствам его следует считать хладагентом высокого класса. Кроме того, его ОРП и ПГП равны 0. Однако, хотя это газ, вызывающий самопредупреждение, то есть утечки можно легко обнаружить по запаху, аммиак очень опасен даже при низких концентрациях, поскольку запах часто вызывает панику. Это основная причина, по которой аммиак был изъят из применения неквалифицированными людьми и оставлен только для промышленного применения. Он также довольно распространен в коммерческом холодильном оборудовании, хотя правила техники безопасности требуют его использования со вторичным распределительным контуром. Очевидно, что этот вторичный контур снижает эффективность.

CO2=углекислый газ

R744, диоксид углерода, имеет несколько привлекательных характеристик: негорючий, не вызывает разрушения озонового слоя, очень низкий индекс токсичности (безопасность А1), доступен в больших количествах и низкая стоимость. Однако он также имеет низкий КПД и высокое рабочее давление (примерно в 10 раз выше, чем у R134a). По двум последним причинам необходимы усилия по улучшению холодильного цикла и связанных с ним технологий, особенно теплообменников и расширительных устройств. Похоже, что основным будущим применением CO2 станет кондиционирование воздуха в автомобильной промышленности. Тепловые насосы также могут извлечь выгоду из использования CO2 из-за более высокой температуры, которую можно получить даже при очень низких температурах окружающей среды.