(831) 464-93-44
Лицензии
Лицензии МЧС Лицензии МЧС.

Статьи

Альтернативные хладагенты для систем кондиционирования Mon 20 Jul 2009 (2735 прочтений)

Хладагент R407C

Торговые марки SUVA®9000, FORANE®407C и другие.

В качестве альтернативы хладагенту R22 фирма "Du Pont" для использования в системах кондиционирования воздуха разработала хладагент R407C, у которого значения давлений кипения и конденсации близки соответствующим значениям для R22.

Хладагент R407C — зеотропная смесь R32/R125/R134a (массовые доли компонентов соответственно 23/25/52%).

Вначале был создан хладагент следующего состава: 30/10/60%.

Позднее, с целью уменьшения пожароопасности, массовые доли компонентов были изменены: 20/40/40% (R407A); 10/70/20% (R407B).

Основное преимущество заключается в том, что при переходе с R22 на R407C не требуется значительного изменения холодильной системы. В настоящее время R407C является оптимальной альтернативой R22 по холодопроизводительности и давлению насыщенных паров.

Наличие температурного глайда приводит к различному составу жидкой и паровой фазы.

Так для хладагента R407C при температуре 250С состав жидкой фазы следующий: R32 – 23%, R125 – 25%, R134а – 52% (допуск по ASHRAE: R32 – 21–25%; R125 – 23–27%; R134а – 50–54%).

Состав паровой фазы при температуре 250С: R32 – 32,6%; R125 – 31,5%; R134а – 35,9%.

На рынке хладагентов R407C представлен достаточно широко и покупают его в тех случаях, когда необходимо либо заменить R22 в действующем оборудовании (при незначительных конструктивных изменениях), либо подобрать хладагент вместо R22 для нового оборудования.

Вместе с тем, большинство компаний озабочены большим температурным глайдом Δtgl = 5–7К, характерным для R407C. Поэтому, массовые доли компонентов предлагаемых смесей варьируют в широких пределах. Данное обстоятельство затрудняет обслуживание холодильных систем. Так, в системах с несколькими испарителями возможно нарушение исходной концентрации рабочего вещества, заправленного в систему.

Аналогичные трудности возникают и в холодильных системах с затопленным испарителем.

При использовании R407C, не требуется вносить существенные изменения в конструкцию холодильной установки — приходится лишь заменить холодильное масло на полиэфирное, а также эластомеры, адсорбенты фильтров–осушителей и предохранительные клапаны. Однако, совместимые с R407C полиэфирные масла чрезвычайно гигроскопичны. Это предъявляет жесткие требования к технологии сборки холодильной машины. Кроме того, для R407C характерны низкие (на 25-30% ниже, чем для R22) значения коэффициента теплоотдачи, поэтому теплообменные аппараты холодильных систем, работающих на R407C, оказываются более металлоемкими.

Утечки из холодильной системы приводят к изменению состава хладагента и его растворимости в холодильном масле, что отражается на энергетической эффективности и условиях теплообмена в испарителе и конденсаторе. Изменение состава хладагента в процессе эксплуатации затрудняет регулирование и усложняет процедуру дозаправки. Отсутствие же контроля за концентрацией масла в испарителе может отразиться на эффективности протекающих в нем процессов теплообмена. Так, присутствие в рабочем веществе 0,2% полиэфирного масла снижает коэффициент теплоотдачи R407C на 2%. При содержании 2% масла вхладагенте коэффициент теплоотдачи уменьшается на 14%.

Сравнению с R22 хладагент R407C оказывает значительно менее вредное воздействие на окружающую среду (значение потенциала глобального потепления GWP у R407C почти такое же, как и у R22, потенциал разрушения озона ODP равен нулю). В то же время, при более низкой температуре нагнетания и немного более высоком давлении нагнетания энергетическая эффективность R407C близка к энергетической эффективности R22.

Холодопроизводительность этой зеотропной смеси примерно на 2–5% меньше, чем у R22, в то же время, температура и давление конденсации ниже, чем при применении R22

Необходимо учитывать тот факт, что R407C не предназначен для работы в смеси с другими хладагентами. Добавление R407C к любому другому хладагенту может вызвать существенные изменения в показателях эффективности работы холодильной системы.

Перед проведением операций по замене смеси "традиционный хладагент + минеральноемасло" на смесь "R407C + полиэфирное масло" обращают внимание на химическую совместимость последней с пластиками и эластомерами. Как показали исследования, не существует ни одной группы эластомеров или пластиков, которая бы подходила ко всем альтернативным хладагентам. Перед заменой хладагента и внесением конструктивных изменений в холодильную систему, по отношению к таким ее элементам, как прокладки, уплотнения и поршневые кольца, рекомендуется проконсультироваться с представителем производителя оборудования.

Холодильное масло подбирают с учетом следующих факторов: возврата масла в компрессор, смазывающей способности и совместимости с материалами элементов холодильной установки. Для использования в сочетании с R407C рекомендуются полиэфирные масла.

Производителей полиэфирных масел много, поэтому перед выбором масла необходимо проконсультироваться с представителем фирмы — изготовителя компрессора, а также другого оборудования, входящего в холодильную систему.

Недостаток полиэфирных холодильных масел — большая гигроскопичность по сравнению с минеральными. Для поглощения влаги маслом достаточен лишь кратковременный контакт его с окружающей средой, что делает масло непригодным для использования в холодильной системе. Поскольку полиэфирное масло более предрасположено к удерживанию влаги, чем минеральное, ее гораздо труднее удалить с помощью вакуума.

Поэтому, рекомендуется заправлять систему полиэфирным маслом, массовая доля влаги в котором не более 50 млн-1.

При помощи фильтра–осушителя соответствующего размера можно поддержать массовую долю влаги в системе на уровне менее 50 млн-1. Если содержание влаги в масле, заправленном в холодильную систему, достигает недопустимо высокого уровня, то это может привести к появлению коррозии и осаждению меди на сопрягаемых деталях.

Хорошее вакуумирование снижает остаточные следывлаги до 10 млн-1. Как правило, систему вакуумируют до давления 0,14 кПа. Если неизвестно какое количество влаги присутствует в системе, следует взять пробу масла и проверить его на наличие влаги.

Смотровое стекло (индикатор влаги), которое есть в действующей установке, можно использовать с новыми хлада гентами и маслами. При этом следует помнить, что индикатор влаги будет давать, скорее всего, неправильные показания, поскольку действительный уровень влаги в масле будет выше, чем видно по индикатору влаги. Это происходит опять же в результате высокой гигроскопичности полиэфирного масла.

Так как полиэфирные смазочные масла обладают гигроскопичностью и абсорбируют воду, особое внимание необходимо уделять их транспортированию и хранению. Контакт этих масел с воздухом должен быть сведен к минимуму, хранить их следует в герметичных металлических емкостях. При замене во время ретрофита смеси "R22 + минеральное масло" на смесь "R407 + полиэфирное масло" для достижения эквивалентной растворимости хладагента и масла остаточное количество минерального масла в системе не должно превышать 5% общего количества масла в системе. Допустимое остаточное количество минерального масла в холодильной системе зависит от ее конфигурации и от рабочих условий. Если в холодильном контуре появляются признаки падения интенсивности теплообмена в испарителе или наблюдается ухудшение возврата масла в компрессор, то, возможно, требуется дальнейшее снижение количества остаточного минерального масла.

После проведения ряда смен с использованием полиэфирного масла, остаточная концентрация минерального масла обычно снижается до минимального уровня. В настоящее время производителями масла разработана методика определения степени содержания минерального масла в полиэфирном в "полевых" условиях.

Как уже было сказано, снижение эффективности работы холодильной системы может происходить из-за утечек хладагента.

Если в работающей холодильной системе происходит утечка и жидкости, и пара R407C из тойчасти, где находится парожидкостная смесь (теплообменники или ТРВ), состав оставшейся части хладагента практически остается таким же, каким он был первоначально. И после дозаправки до первоначального количества хладагента в системе ее производительность восстанавливается. Однако, если происходит утечка пара из парожидкостной зоны неработающей системы, состав оставшейся части хладагента изменяется. В оставшейся части повышается концентрация высококипящего компонента (R134a), а концентрация низкокипящих компонентов (R32 и R125) понижается.

Следствием изменения концентраций компонентов, составляющих хладагент, является изменение состава смеси R407C и зависящих от него параметров работы холодильной системы.

На основании исследования процессов утечки и дозаправки R407C, проведенного фирмой "Du Pont", сделаны следующие выводы:
при утечке из паровой фазы уменьшается концентрация R32 (воспламеняемого компонента смеси), поэтому смесь остается негорючей;
в процессах утечки и дозаправки энергетическая эффективность системы остается неизменной, а температура и давление нагнетания уменьшаются;
после четырех циклов 50%–ной утечки и дозаправки производительность снижается на 9%.

Данные, приведенные в таблице 4, относятся к теоретическому исследованию работы холодильной системы в наихудших условиях. На практике же происходящие с хладагентом изменения, как правило, менее значительны. Есть экспериментальные данные о том, что для теплового насоса после второй дозаправки производительность стабилизировалась на значении, на 4% меньшем, чем при первоначальной заправке.

Хладагент R410A

Торговые марки SUVA®9100, FORANE®410, Solkane®410 и другие.

Данный хладагент представляет собой двойную квазиазеотропную смесь гидрофторуглеродов R32 и R125 при равных массовых долях компонентов (50 и 50%). Потенциал разрушения озона ODP=0.

Потенциал глобального потепления HGWP=0,45; GWP=1890.

R410A разработан для замены R22 и R13B1, и предназначен для заправки новых систем кондиционирования воздуха. Температура кипения — 51,52°С. Удельная холодопроизводительность R410A примерно на 50% больше, чем у R22 (при температуре конденсации 54°С), а рабочее давление в цикле на 35-45% выше, чем у R22, что приводит к необходимости внесения конструктивных изменений в компрессор и теплообменники, а, следовательно, к возрастанию капитальных затрат.

Вместе с тем, работа холодильной системы при повышенном давлении улучшает условия возврата масла в картер компрессора, возрастает также скорость движения хладагента.

Двухкомпонентный хладагент R410A имеет небольшой температурный глайд менее 0,5К, что упрощает обслуживание установок по сравнению с установками, работающими на трехкомпонентных смесях.

Количество хладагента, заправляемого в систему на 20% меньше по сравнению с R22, что позволяет использовать компрессор с меньшим рабочим объемом. Терморегулирующий вентиль устанавливают меньшей производительности, примерно на 20%, чем на установках аналогичной производительности, работающих на R22. Из-за того, что плотность R410A ниже, чем R22, теплообменники должны иметь меньшие размеры, а трубопроводы меньший диаметр.

В холодильных системах, работающих на R410A, рекомендуется использовать полиэфирные масла, а при замене R22 на R410A, необходима замена фильтра–осушителя (при каждом ретрофите).

С.Б. Бабакин, МГУПБ

Информация
Кондиционеры Нижний Новгород
 
Калькулятор - расчёт сервисного обслуживания кондиционеров и систем вентиляции
Контакты:
тел. (831) 464-93-80
тел. (831) 464-93-44