Холодоагенти Кондиціонер - Energy Plus Сайт

Холодоагенти [Кондиціонер]

Вплив на навколишнє середовище

В останні десятиліття вплив холодоагентів на навколишнє середовище став основною проблемою. Дійсно, через наявність витоків у холодильному контурі, відповідальність цих рідин за руйнування озонового шару та збільшення парникового ефекту більше не доведена.

Озонова діра на південному полюсі.

Тому при проектуванні, реконструкції чи навіть технічному обслуговуванні слід уникати витоків рідини. Вони по суті залежать від якості:

вибір та монтаж обладнання (наприклад, зварювання та з'єднання розподільних труб);
оптимізація холодильного циклу;
технічне обслуговування;
...

У Франції в 1997 р. Дослідження показало, що річна швидкість витоку може досягати 30% від загальної кількості за вагою (або за масою) холодоагентів, присутніх в холодильних установках в супермаркетах (Посилання: Нульові витоки - обмеження викидів холодоагенту, D. Clodic, Pyc Éditions, 1997).

З тих пір нормативні акти розглядали такі питання:

Відповідно до Монреальського протоколу (1987 р.) Холодоагенти ХФУ (хлорфторуглероди, які головним чином відповідають за руйнування озонового шару) були остаточно відмовлені і поступово замінені ГХФУ.

Європейські норми 2037/2000, 842/2006 та 517/2014, зокрема, накладають:
- заборона на використання ГХФУ з сильним впливом на парниковий ефект (ГВП або потенціал глобального потепління);
- поступова заміна ГФУ з високим ПГП;
- утримання холодильних установок для зменшення кількості холодоагенту;
- регулярні перевірки герметичності установок;
- ...

Індекси впливу

Для встановлення впливу холодоагентів на озоновий шар та парниковий ефект було визначено три основні показники:

ODP: потенціал руйнування озонового шару;
GWP: потенціал глобального попередження;
TEWI: Загальний еквівалентний попереджувальний вплив.

ODP (потенціал руйнування озонового шару)

Це показник, який характеризує участь молекули у виснаженні озонового шару. Ми обчислюємо значення цього індексу відносно еталонної молекули, а саме або R11, або R12, які мають ODP = 1.

GWP (потенціал глобального попередження)

Це індекс, який характеризує участь молекули у парниковому ефекті. Значення цього індексу обчислюється щодо еталонної молекули, а саме СО2, і для чітко визначених періодів (20, 100, 500 років). CO2 при GWP = 1.

TEWI (загальний еквівалентний попереджувальний вплив)

TEWI - це концепція, що дає змогу оцінити глобальне потепління протягом експлуатаційного періоду холодильної системи, наприклад, використовуючи холодоагент, визначений з урахуванням прямого ефекту внаслідок викидів холодоагенту та "непрямого ефекту внаслідок енергії, необхідної для роботи система.

Як вказівку це подано за формулою:

TEWI = (GWP x L x n) + (GWP x m [1-C]) + n x E x β

GWP: потенціал глобального потепління;
L: річні викиди рідини в кг;
n: термін служби системи в роках;
м: витрата холодоагенту в кг;
C: коефіцієнт відновлення/переробки від 0 до 1;
E: річне споживання енергії в кВт-год;
β: викиди CO2 в кг/кВт-год.

Ось для кожного холодоагенту потенціал руйнування озонового шару та потенціал глобального потепління протягом 100 років:

ODP GWP100

R717	Аміак	0	0
R744	CO2	0	1
R290	Пропан	0	20
R32	ГФУ, чиста рідина	0	675
R134a	ГФУ, чиста рідина	0	1430
R407C	ГФУ, суміш	0	1800
R22	ГХФУ	0,05	1810
R410A	ГФУ, суміш	0	2100
R427A	ГФУ, суміш	0	2100
R417A	ГФУ, суміш	0	2300
R422D	ГФУ, суміш	0	2700
R125	ГФУ, чиста рідина	0	3500
R404A	ГФУ, суміш	0	3 900
R12	ХФУ	0,82	10900

Джерело: 4-та доповідь МГЕЗК (Міжурядова комісія з питань зміни клімату).

Фторовані холодоагенти

Фторовані холодоагенти значною мірою відповідають за руйнування озонового шару і сприяють посиленню парникового ефекту. Взаємодія між двома явищами є реальною, але дуже складною.

Існує кілька типів:

ХФУ;
ГХФУ;
ГФУ.

ХФУ (хлорфторуглероди) (заборонено до виробництва з січня 1995 р.)

Це молекули, що складаються з вуглецю, хлору та фтору. Вони стабільні; що дозволяє їм дійти до стратосфери без зайвих проблем. На цьому етапі, перетворюючись, вони сприяють руйнуванню озонового шару.

R-11	Відцентрові установки “низького тиску”.
R-12	В основному побутові холодильні та автомобільні кондиціонери, а також у відцентрових охолоджувачах води.
R-13	Рідкісне використання при холоді з дуже низькою температурою.
R-14	Рідкісне використання при холоді з дуже низькою температурою.
Р-113	Покинутий до заборони.
Р-114	Підводні теплові насоси та кондиціонер.
Р-115	Рідина використовується не окремо, але в R-502, азеотропна суміш широко застосовується в низькотемпературному комерційному холодильному режимі.

HCFC (гідрохлорфторвуглеці) (використання заборонено з 1 січня 2015 року)

Це молекули, що складаються з вуглецю, хлору, фтору та водню. Вони менш стабільні, ніж ХФУ, і в меншій мірі руйнують озон. Їх називають перехідними речовинами.

R-22	Холодоагент найчастіше використовується як в промисловому холодильному, так і в кондиціонуванні.
R-123	Замінює R-11 у відцентрових групах.
Р-124	В основному використовується в деяких сумішах.

ГФУ (гідрофторуглероди) (використання поступово зменшується до 2030 р.)

Це молекули, що складаються з вуглецю, фтору та водню. Вони не містять хлору і тому не беруть участі в руйнуванні озонового шару. З іншого боку, ГФУ мають високий потенціал глобального потепління (внесок у парниковий ефект) протягом 100 років.

У застосуванні "опалення" він має перевагу в роботі теплових насосів при високій температурі (зазвичай до 65 ° C) і при відносно низькому тиску. Його використання сумісне з виробництвом гарячої води для радіаторів замість котла.

Це також головний компонент більшості замісних сумішей.

Змішування холодоагентів

Їх можна класифікувати за типом фторованих компонентів, які вони містять.
Вони також відрізняються тим, що деякі суміші:

Зеотропний: під час зміни стану (конденсація, випаровування) їх температура змінюється.

Азеотропи: вони поводяться як чисті речовини, без змін температури під час зміни стану.

Само собою зрозуміло, що інженери-холодильники цінують цю азеотропну властивість для роботи холодильної машини.

R407C - неазеотропна рідина (вона складається з декількох рідин), щоб отримати зміну температури стану.

Цей холодоагент має такі характеристики:

R410A має кращі термодинамічні якості, ніж R407C та R22. З іншого боку, герметичність установок вища з R410A, тому втрати тиску є низькими, а робочі швидкості можуть бути високими. Тому компоненти є більш компактними.

R410A проте токсичний! Крім того, він поводиться як мономолекулярний холодоагент, коли змінює фазу: перехід з одного стану в інший відбувається при майже постійній температурі (ковзання температури незначне). Таким чином, установку не слід повністю спорожняти перед її зарядкою.Нарешті, робочий тиск на 60% вищий, ніж у випадку R22. Отже, це обмежує його використання середніми температурами конденсації: максимум 45 ° C.

R404A має спільні характеристики з R410A (він також поводиться як квазіазеотропна рідина), але його робочий тиск нижчий. Його особливість полягає в тому, що він не сильно нагрівається під час стиснення. Тому температура перегрітих парів на виході з компресора залишається помірною, що цілком підходить для використання рідинних/рідинних теплових насосів.

Рідини з низьким “парниковим ефектом”

Вважається, що вони менше турбують навколишнє середовище, оскільки обидва вони не діють на стратосферний озон і мають незначний вплив на парниковий ефект.

Всі вони мають недоліки - або з точки зору безпеки, або з точки зору термодинаміки.

Аміак (NH3) або R-717

Аміак має багато переваг як холодоагент:

Нульовий вплив на навколишнє середовище (нуль ODP та GWP100);
дуже хороший коефіцієнт тепловіддачі;
висока енергоефективність (принаймні настільки ж хороша, як R22, краща за певних умов);
аміачний газ легший за повітря;
низькі перепади тиску;
легко виявляються витоки;
низька собівартість і низькі витрати на обслуговування установок;
дуже вогнезахисний, з високою межею вибуху та малими полями вибуху;
хімічно стабільний;
легко засвоюється у воді;
не дуже чутливий до вологості в контурі;
натуральний, отже, біологічно розкладається;
завдяки своїй високій критичній температурі це дозволяє досягти дуже високих температур конденсації та проектувати високотемпературні теплові насоси.

COP, отримані з цим холодоагентом, можуть бути еквівалентними тим, що отримані з HFC.

Аміак, навпаки, токсичний (але з часом не кумулятивний) і дратівливий. Це може бути вибухонебезпечним у виняткових випадках (нижня та верхня межі займистості повинні бути дуже близькими один до одного). Він також буде вибухонебезпечним у непровітрюваних приміщеннях, де створюється суміш повітря, азоту та аміаку. Тому приміщення повинні бути абсолютно провітрюваними, а пропуск повітря також повинен бути повністю вільним. Крім того, NH3 легко роз’їдає мідь та її сплави, а також цинк. Тому монтажники змушені використовувати сталь. Нарешті, оскільки аміак не змішується і не розчиняється в мінеральних оліях, після компресора повинен бути передбачений масляний сепаратор.

У установках аміаку використовується рідина, і її кількість зменшується: кількість газу, втраченого через витоки, є низькою.

В даний час він в основному використовується в промисловому холодильному виробництві.

Вуглеводні (HC), такі як R-290 R-600a

В основному це пропан (R-290), бутан (R-600) та ізобутан (R-600a).

Ці органічні рідини мають хороші термодинамічні властивості, але небезпечні завдяки своїй горючості. Холодильний світ завжди насторожено ставився до цих рідин, хоча нещодавно вони знову з’явилися в холодильниках та ізоляційній піні. Їх подальше використання в кондиціонерах здається малоймовірним, враховуючи витрати на механічне та електричне забезпечення. Тому в тепловому насосі він використовується в найменших можливих кількостях (максимум 3 кг для житлових приміщень), бажано зовні будівель.

Вуглекислий газ (CO2) або R-744

Неорганічна рідина, нетоксична, негорюча, але менш ефективна на термодинамічному рівні. Його використання передбачає високий тиск і спеціальні компресори.

Однак він має хороші якості у застосуванні теплового насоса для опалення або гарячого водопостачання. Це недорого, а його відновлення та переробка легко здійснити.

В даний час фахівців знову цікавить:

низький його вплив на навколишнє середовище (ODP = 0, GWP = 1);
низький масовий обсяг, що призводить до установок з невеликим обсягом (зменшення витоків)
...

Він має особливість мати низьку критичну температуру 31 ° C при тиску 73,6 бар.

Зверніть увагу, що використання цього типу холодоагенту також тягне за собою значні обмеження, такі як необхідність працювати:

при високих тисках (80 або навіть більше 100 бар);
при транскрипції, яка вимагає контролю конденсації в газовій фазі (більш холодний газ);

Вода (H2O)

Неорганічна рідина, звичайно без токсичності. Навіть якщо його висока ентальпія випаровування цікава, вона не піддається виробництву холоду нижче 0 ° C. Він погано підходить для циклу стиснення, і його застосування рідко.

Синтез

Холодоагент	Природна рідина	ODP3	Значення GWP (100 років) МГЕЗК 3	Значення ГВП (100 років) становить СМО 4	Темп. критичний (° C)	Критичний тиск (МПа)	Займистість	Токсичність	Відносна вартість	Об'ємна потужність
R290

Екологічні характеристики природних холодоагентів.

Номенклатура

Холодоагенти підпадають під дію міжнародної номенклатури. ASHRAE, одна з найбільш часто використовуваних, позначає холодоагенти літерою R, пов’язаною з 2, 3 або 4 цифрами + літерою (наприклад, R134a).

У таблиці нижче наведено спосіб позначення холодоагентів: