Перспективы применения и особенности хладагентов
Ввиду того, что природные хладагенты, такие как аммиак, диоксид углерода и негалогенированные углеводороды не вредят озоновому слою, и не имеют (как например, аммиак) или имеют очень низкий потенциал глобального потепления (двуокись углерода, углеводороды), то они широко используются в системах кондиционирования воздуха для зданий, в области спорта и досуга, в химической и фармацевтической промышленности, в автомобильной промышленности, и, прежде всего в пищевой промышленности (производство, хранение, розничная торговля).
Европейский Союз ликвидирует хладагенты с потенциалом глобального потепления (ПГП) более 150, в автомобильном кондиционировании воздуха (ПГП = 100 год потепления одного килограмма газа относительно одного килограмма СО2).
Углекислый газ - СО2 (R-744), как природный хладагент, - одна из наиболее перспективных альтернатив существующим сегодня хладагентам. Углекислый газ не воспламеняется, не разрушает озоновый слой, имеет потенциал глобального потепления -1, но является токсичным и потенциально смертельным в концентрациях, превышающих 5% по объему. R-744 можно использовать в качестве рабочей жидкости в системах климат-контроля для автомобилей, в системах кондиционирования воздуха жилых помещений, в тепловых насосах, для коммерческого холодильного оборудования и торговых автоматов.
Хладагент R-134a и некоторые другие смеси являются в настоящее время заменой хлорсодержащих соединений.
Использование пропана высокой степени очистки в качестве хладагента также выгодно, особенно в системах, предназначенных для R-22.
Хладагенты и окружающая среда
Применение и использование холодильных агентов, поднимают вопросы сохранения окружающей среды и глобального потепления. Возникла такая озабоченность в 80-х годах прошлого века, по поводу широко используемых тогда, хладагентов:
R-12 - для автомобильных и малых систем кондиционирования (в Соединенных Штатах было прекращено производство в 1995 году);
R-22 - для жилых и небольших коммерческих систем кондиционирования, холодильников, морозильников (производство должно быть прекращено к 2020 году).
Хладагент R600a - изобутан. Имеет значительные экологические преимущества по сравнению с R12 и R134а.
Изобутан горюч, легко воспламенятся и взрывоопасен, но только при взаимодействии с воздухом при объемной доле хладагента 1,3-8,5%. Нижняя граница взрывоопасное™ (1,3%) соответствует 31г R600a на 1 м3 воздуха; верхняя граница (8,5%) - 205 г R600a на 1 м3 воздуха. Температура возгорания -460°С.
Холодильные агрегаты с R600a характеризуются меньшим уровнем шума из-за низкого давления в рабочем контуре хладагента. Так как в холодильных агрегатах R600a используется в минимальных количествах, то его не требуется утилизировать, оставшийся хладагент остается растворенным в масле.
Хладагент R600a не наносит вреда окружающей среде.
Использование изобутана в существующем холодильном оборудовании связано с необходимостью замены компрессоров на компрессоры большей производительности, т.к. по удельной объемной холодопроизводительности R600a значительно проигрывает хладагенту R12 (практически в два раза). Благодаря высоким энергетическим свойствам R600a, количество хладагента, заправляемое в холодильный агрегат, сокращается по сравнению с R12 примерно на 60 %. Вместе с нормой заправки сокращаются и заправочные допуски, вследствие чего холодильный агрегат следует заправлять R600a особенно тщательно.
Холодильные масла применяют для смазки трущихся деталей компрессора с целью уменьшения силы трения и снижения износа сопрягаемых деталей. Кроме того, смазка способствует отводу части теплоты, эквивалентной работе сил трения, и удалению мелких частиц - продуктов изнашивания сопрягаемых пар и повышения герметичности.
В холодильных машинах применяют минеральные и синтетические масла. Минеральные масла нефтяного происхождения в зависимости от фракционного состава подразделяются на нафтеновые, парафиновые и нафтенопарафиновые. Нафтеновые масла характеризуются наиболее низкими для минеральных масел температурами застывания, а присутствующие в них ароматические углеводороды улучшают противоизносные качества.
Нафтеновые и парафиновые масла (минеральные масла) являются смешиваемыми (полностью растворимыми) с хладагентом R12 в диапазоне предполагаемых условий эксплуатации холодильного оборудования, поэтому облегчается возврат масла в компрессор. Ряд современных многокомпонентных сервисных смесей не смешиваются с минеральными маслами. Поэтому желательно использовать другие масла (синтетические и полусинтетические), обеспечивающие более высокую степень растворимости в сочетании с рабочими хладагентами.
К синтетическим маслам относятся: алкилбензольные (А), полиалкилгликольные (ПАГ), полиэфирные (ПОЕ) и полиальфаолефиновые (ПАО) и др.; к полусинтетическим - смеси алкилбензольного и минерального масла (А/М).
Список распространенных хладагентов |
||||||
№ ASHRAE |
Номенклатура хладагентов IUPAC |
Тип хладагента |
Химическая формула хладагента |
Время существования в атмосфере (лет) |
Потенциал глобального потепления (за 100 лет) |
Потенциал разрушения озонового слоя (ODP) |
R-10 |
Тетрахлорметан (четырёххлористый углерод) |
Chlorinated paraffins (хлорированные парафины) |
CCl4 |
26 |
1400 |
0,73 |
R-11 |
Трихлорфторметан |
CFC |
CCl3F |
45 |
4750 |
1,0 |
R-12 |
Дифтордихлорметан |
CFC |
CCl2F2 |
100 |
10900 |
1,0 |
R-13 |
Хлортрифторметан |
CFC |
CClF3 |
640 |
14400 |
1,0 |
R-14 |
Тетрафторид углерод |
PFC |
CF4 |
50000 |
7390 |
0 |
R-20 |
Трихлорметан |
- |
CHCl3 |
0,51 |
31 |
- |
R-21 |
Дихлорфторметан (хлорфторуглерод) |
HCFC |
CHFCl2 |
1,7 |
151 |
0,04 |
R-22 |
Хлордифторметан (хлорфторуглерод) |
HCFC |
CHClF2 |
12 |
1810 |
0,05 |
R-23 |
Фтороформ |
HFC |
CHF3 |
270 |
14800 |
0 |
R-30 |
Дихлорметан |
Chlorinated paraffins (хлорированные парафины) |
CH2Cl2 |
0,38 |
8,7 |
0 |
R-31 |
Хлорфторметан (хлорфторуглерод) |
HCFC |
CH2FCl |
- |
- |
0,02 |
R-32 |
Дифторметан |
HFC |
CH2F2 |
4,9 |
675 |
0 |
R-40 |
Хлорметан |
Chlorinated paraffins (хлорированные парафины) |
CH3Cl |
1 |
13 |
0,02 |
R-41 |
Метил фторида |
HFC |
CH3F |
2,4 |
92 |
0 |
R-50 |
Метан |
Alkane (углеводороды, парафины) |
CH4 |
12 |
25 |
- |
R-134a |
1,1,1,2-Тетрафтор этана (галогеналкан, алкилгалогенид) |
HFC |
C2H2F4 |
14 |
1430 |
0 |
R-290 |
Пропан |
Alkane (алканы, парафины) |
C3H8 |
- |
3,3 |
- |
R-401A |
R-22/R-152a/R-124 (53%/13%/34%) |
- |
- |
8,5 |
1182 |
0,03 |
R-404A |
R-125/R-143a/R-134a (44%/52%/4%) |
- |
- |
40,3 |
3921 |
0 |
R-406A |
R-22/R-600a/R-142b (55%/4%/41%) |
- |
- |
14 |
1942 |
0,05 |
R-407A |
R-32/R-125/R-134a (20%/40%/40%) |
- |
- |
18,2 |
2107 |
0 |
R-407C |
R-32/R-125/R-134a (23%/25%/52%) |
- |
- |
15,6 |
1773 |
0 |
R-408A |
R-125/R-143a/R-22 (7%/46%/47%) |
- |
- |
31,6 |
3152 |
0,02 |
R-409A |
R-22/R-124/R-142b (60%/25%/15%) |
- |
- |
11,3 |
1584 |
0,05 |
R-410A |
R-32/R-125 (50%/50%) |
- |
- |
17 |
2090 |
0 |
R-500 |
R-12/R-152a (73.8%/26.2%) |
- |
- |
74 |
8076 |
0,74 |
R-502 |
R-22/R-115 (48.8%/51.2%) |
- |
- |
876 |
4656 |
0,25 |
R-600 |
Бутан |
Alkane (алканы, парафины) |
CH3CH2CH2CH3 |
- |
4 |
0 |
R-704 |
Гелий |
инертный газ |
He |
- |
- |
0 |
R-717 |
Аммиак |
- |
NH3 |
0,02 |
0 |
0 |
R-718 |
Вода |
- |
H2O |
0,03 |
0,2 |
- |
R-744 |
Углекислый газ (диоксид углерода) |
- |
CO2 |
30000 |
1 |
0 |
R-744a |
Оксид диазота |
- |
N2O |
114 |
298 |
0,5 |
R-764 |
Криптон |
инертный газ |
Kr |
- |
- |
0 |
R-764 |
Диоксид серы (сернистый газ) |
- |
SO2 |
- |
- |
- |