Применение озонобезопасных хладагентов в системах кондиционирования воздуха
И.Л.Аксельрод, к.т.н.; Е.Е.Ковтунов, к.т.н.; В.И.Стефанчук, к.т.н. (ТОО "Термоинжениринг") 1999 год.
В современных системах кондиционирования воздуха широко применяются хлорсодержащие озоноразрушающие хладагенты, наиболее распространенным из которых является R 22 (дифторхлорметан). Однако в соответствии с Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой, вступившим в силу с 1 января 1989 г., производство и применение таких хладагентов должно быть на первом этапе ограничено, а затем и полностью прекращено. Этот протокол был принят СССР в сентябре 1988 г., а в 1991 г. Россия подтвердила преемственность соответствующих обязательств. Хладагент R 22 подпадает также под действие Лондонского протокола, принятого в июне 1990 г., и решений Копенгагенской конференции 1992 г. В Германии производство и применение R 22 будет запрещено после 2000 года. В России в настоящее время действует постановление правительства РФ № 526 от 24 мая 1995 г. "О первоочередных мерах по выполнению Венской конвенции об охране озонового слоя и Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой", которым предусмотрено поэтапное сокращение производства и потребления озо-норазрушающих веществ.
Для выполнения требований Монреальского протокола необходимо использовать альтернативные хладагенты, не оказывающие разрушающего воздействия на озоновый слой. В последнее время разработан ряд таких хладагентов, которые по своим термодинамическим и теплофизическим свойствам являются аналогами наиболее распространенных традиционных хладагентов. Так, в торговой и бытовой холодильной технике в качестве замены R 12 применяют R 134а (изомер тетрафторэтана), а заменителем R 502 является R 407В. Для использования в качестве аналога R 22, в том числе и в системах кондиционирования воздуха, разработан хладагент R 407С. В табл. 1 приведены сравнительные данные по термодинамическим и теплофизическим свойствам хладагентов R 22 и R 407C.
Анализ этих данных показывает, что вполне допустима замена хладагента в существующем оборудовании систем кондиционирования воздуха. Однако технология замены R 22 на R 407C является довольно сложной и дорогостоящей, так как одновременно с заменой хладагента необходимо произвести в компрессоре замену минерального масла, несовместимого с R 407C, на специальное полиэфирное масло с эквивалентной вязкостью, а также, возможно, замену ТРВ, влагопоглотительного материала (адсорбента) в фильтре-осушителе и прокладок на изготовленные из совместимых с R 407C материалов. Замену масла нужно производить до замены хладагента, причем остаточное содержание минерального масла в полиэфирном масле должно быть не более 1-5% по весу.
Следует также отметить, что в отличие от традиционных хладагентов, которые представляют собой чистые вещества или азеотропные смеси, хладагенты R 407В и R 407C являются неазеотропными смесями хладагентов R 32 (дифторметана), R 125 (пентафторэтана) и R 134а. Процентное содержание компонентов в R 407C следующее: 23% R 32, 25% R 125 и 52% R 134а. Неазеотропные смеси отличаются тем, что не имеют постоянной температуры насыщения при постоянном абсолютном давлении. Как следствие, температура хладагента на входе в испаритель ниже, чем на выходе из него, а в конденсаторе, наоборот, температура на входе выше, чем на выходе. Это хорошо видно на рис. 1 и 2, изображающих торетические циклы компрессионной паровой холодильной машины, работающей на традиционном хладагенте (рис. 1) и на неазеотропной смеси (рис. 2). Такие изменения в термодинамических процессах приводят к некоторому снижению холодильного коэффициента при замене R 22 на R 407C, что отражено в табл. 1.
Таблица 1
Свойство |
R221 |
R 407C1 |
Молекулярная масса, кг/кмоль |
86,4 |
86,2 |
Нормальная температура кипения, °С |
-40,7 |
-40,72 (средняя) |
Критическая температура, °С |
96 |
86,7 |
Критическое давление, МПа |
4,98 |
4,6 |
Плотность жидкости при 25 °С, кг/м2 |
1194 |
1136 |
Удельная теплоемкость жидкости при 25 °С, кДж/кг-К |
1,25 |
1,54 |
Удельная теплоемкость пара при 25 °С и атмосферном давлении, кДж/кг»К |
0,66 |
0,83 |
Удельная теплота парообразования при нормальной температуре кипения, кДж/кг |
233,5 |
246,1 - 251,82 |
Вязкость жидкости при 25 °С, мПа«°С |
0,198 |
0,158 |
Вязкость пара при 25 °С и атмосферном давлении, мПа-°С |
0,0127 |
0,0128 |
ODP (относительная озоноактивность) |
0,05 |
0 |
GWP (потенциал глобального потепления, для СО2 равен 1) |
1700 |
1600 |
Предел воспламеняемости |
не воспламеняется |
не воспламеняется |
Холодопроизводительность3 (относительно холодопроизводительности с R 22) |
1,00 |
1,00 |
Электрический холодильный коэффициент3 |
6,27 |
6,43 |
1 Данные фирмы Du Pont
2 Данные фирмы ICI
3 Условия: температура кипения 7,2 °С, температура конденсации 43,3 °С, переохлаждение перед
регулирующим вентилем 2,8 °С, перегрев на всасывании 8,3 °С.
На основании приведенных выше данных можно сделать следующий вывод: при проектировании новых систем кондиционирования воздуха предпочтительно сразу использовать оборудование, специально разработанное для использования в качестве хладагента R 407C (торговые марки Suva® 9000 фирмы Du Pont и Klea 66 фирмы ICI). Такое оборудование уже поставляют ведущие фирмы-производители, в том числе "Mitsubishi Electric" (Япония) и "Climaveneta" (Италия),
официальными представителями которых является компания "Термоинжениринг". На 1999 г. фирма "Mitsubishi Electric" объявила следующий модельный ряд систем для использования с R 407С: зональные мульти-сплит системы СИТИ МУЛЬТИ серии Y (до 16 внутренних блоков разных типов и производительности на 1 наружный блок, инверторный привод наружного блока) и полупромышленные кондиционеры серии Mr. SLIM (сплит-системы с холодопроизводи-тельностью от 4,3 до 26 кВт и двойные и тройные мультиси-стемы
с холодопроизводительностью от 7,7 до 14,1 кВт) с полной номенклатурой внутренних блоков. Фирма "Climaveneta" с 1998 г. производит широкий модельный ряд оборудования, работающего на R 407С и R 134а: чиллеры и тепловые насосы с водовоздушными теплообменниками, в том числе крышные, производительностью от 19 до 1376 кВт, чиллеры с водоводяными теплообменниками производительностью от 42 до 1543 кВт, бесконденсаторные чиллеры производительностью от 37 до 898 кВт.
Литература:
![]() |
Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе. Авторы: Бабакин Б.С., Стефанчук В.И., Ковтунов Е.Е. Показана экологическая целесообразность применения альтернативных хладагентов в холодильных системах. Подробно рассмотрены альтернативные одно- и многокомпонентные хладагенты (смеси) для холодильных систем, в том числе систем кондиционирования воздуха и рефрижераторного транспорта. Даны рекомендации по применению различных типов холодильных масел с альтернативными хладагентами, показана из совместимость с холодильными маслами, пластмассами, эластомерами и металлами.
Значительное внимание уделено сервису холодильных систем – ретрофиту холодильного оборудования с заменой хладагентов R12, R502, R500 и R22 на R134a, R401A, R401B, R507, R409A, R408A, R402A, R402B, R407C и др. |