Альтернативні холодоагенти для систем кондиціонування холодоагент R407C
Торгові марки SUVAR9000, FORANER407C і інші.
В якості альтернативи холодоагенту R22 фірма "Du Pont" для використання в системах кондиціонування повітря розробила холодоагент R407C, у якого значення тисків кипіння і конденсації близькі відповідним значенням для R22.
Холодоагент R407C - зеотропних суміш R32 / R125 / R134a (масові частки компонентів відповідно 23/25/52%).
Спочатку був створений холодоагент наступного складу: 30/10/60%.
Пізніше, з метою зменшення пожежонебезпеки, масові частки компонентів були змінені: 20/40/40% (R407A); 10/70/20% (R407B).
Основна перевага полягає в тому, що при переході з R22 на R407C не потрібно внесення суттєвих змін до холодильної системи. В даний час R407C є оптимальною альтернативою R22 по холодопродуктивності і тиску насичених парів.
Наявність температурного Глайда призводить до різного складу рідкої і парової фази.
Так для холодоагенту R407C при температурі 250С склад рідкої фази наступний: R32 - 23%, R125 - 25%, R134а - 52% (допуск по ASHRAE: R32 - 21-25%; R125 - 23-27%; R134а - 50-54 %).
Склад парової фази при температурі 250С: R32 - 32,6%; R125 - 31,5%; R134а - 35,9%.
На ринку холодоагентів R407C представлений досить широко і купують його в тих випадках, коли необхідно або замінити R22 в діючому обладнанні (при незначних конструктивних змінах), або підібрати холодоагент замість R22 для нового обладнання.
Параметри R407C R22 Середня температура кипіння при атмосферному тиску, ° С -43,56 -40,80 Тиск насиченої рідини при 25 ° С 1 174 1 043 Щільність рідини при 25 ° С, кг / м3 41,98 44,21 Холодильний коефіцієнт 6,27 6,43 Відносна холодопродуктивність 1,00 1,00 Потенціал руйнування озону (ODP) 0 0,05 Потенціал глобального потепління (GWP) У 1600 1700
Таблиця 1. Основні фізичні властивості й експлуатаційні характеристики R407C в порівнянні з R22
Примітки: 1. Температура кипіння 7,2 ° С, температура конденсації 43,3 ° С, температура перегріву на всмоктуванні в компресор 15,5 ° С, температура переохолодження перед регулюючим вентилем 40,6 ° С. 2. QOR4O7c, QOR22 - холодопродуктивність при роботі відповідно на R407C і R22.
Разом з тим, більшість компаній стурбовані великим температурним Глайдом Δtgl = 5-7К, характерним для R407C. Тому, масові частки компонентів пропонованих сумішей варіюють в широких межах. Дана обставина ускладнює обслуговування холодильних систем. Так, в системах з декількома випарниками можливе порушення вихідної концентрації робочої речовини, заправленого в систему.
Аналогічні труднощі виникають і в холодильних системах з затопленим випарником.
При використанні R407C, не потрібно вносити істотні зміни в конструкцію холодильної установки - доводиться лише замінити холодильне масло на поліефірне, а також еластомери, адсорбенти фільтрів-осушувачів і запобіжні клапани. Однак, сумісні з R407C поліефірні масла надзвичайно гігроскопічна. Це висуває жорсткі вимоги до технології складання холодильної машини. Крім того, для R407C характерні низькі (на 25-30% нижче, ніж для R22) значення коефіцієнта тепловіддачі, тому теплообмінні апарати холодильних систем, що працюють на R407C, виявляються більш металомістких.
Витоку з холодильної системи призводять до зміни складу холодоагенту і його розчинності в холодильному маслі, що відбивається на енергетичну ефективність і умовах теплообміну в випарнику і конденсаторі. Зміна складу холодоагенту в процесі експлуатації ускладнює регулювання і ускладнює процедуру дозаправки. Відсутність же контролю за концентрацією масла в випарнику може відбитися на ефективності протікають в ньому процесів теплообміну. Так, присутність в робочій речовині 0,2% поліефірного масла знижує коефіцієнт тепловіддачі R407C на 2%. При утриманні 2% масла вхладагенте коефіцієнт тепловіддачі зменшується на 14%.
Характеристики R407C в порівнянні з R22 представлені в таблиці 1 / Du Pont /.
Як видно з таблиці 1, у порівнянні з R22 холодоагент R407C надає значно менше шкідливий вплив на навколишнє середовище (значення потенціалу глобального потепління GWP у R407C майже таке ж, як і у R22, потенціал руйнування озону ODP дорівнює нулю). У той же час, при більш низькій температурі нагнітання і трохи більш високому тиску нагнітання енергетична ефективність R407C близька до енергетичної ефективності R22.
У таблиці 2 наведені дійсні порівняльні характеристики різного устаткування, виготовленого для роботи на R22, при експлуатації на R407C як в режимі холодильної машини, так і в режимі теплового насоса (обладнання не зазнало ніяких змін при перекладі на R407C) / Du Pont /.
З таблиці 2 випливає, що холодопродуктивність цієї зеотропних суміші приблизно на 2-5% менше, ніж у R22, в той же час, температура і тиск конденсації нижче, ніж при застосуванні R22 (таблиця 3) / Du Pont /.
Необхідно враховувати той факт, що R407C не призначений для роботи в суміші з іншими холодоагентами. Додавання R407C до будь-якого іншого холодоагенту може викликати суттєві зміни в показниках ефективності роботи холодильної системи.
Перед проведенням операцій по заміні суміші "традиційний холодоагент + мінеральноемасло" на суміш "R407C + поліефірне масло" звертають увагу на хімічну сумісність останньої з пластиками і еластомерами. Як показали дослідження, не існує жодної групи еластомерів або пластиків, яка б підходила до всіх альтернативних холодоагентів. Перед заміною холодоагенту і внесенням конструктивних змін в холодильну систему, по відношенню до таких її елементів, як прокладки, ущільнення і поршневі кільця, рекомендується проконсультуватися з виробником оригінального устаткування.
Холодильне масло підбирають з урахуванням наступних факторів: повернення масла в компресор, здатності, що змазує і сумісності з матеріалами елементів холодильної установки. Для використання в поєднанні з R407C рекомендуються поліефірні масла.
Виробників поліефірних масел багато, тому перед вибором масла необхідно проконсультуватися з представником фірми - виробника компресора, а також іншого обладнання, що входить в холодильну систему.
Недолік поліефірних холодильних масел - велика гігроскопічність порівняно з мінеральними. Для поглинання вологи маслом достатній лише короткочасний контакт його з навколишнім середовищем, що робить масло непридатним для використання в холодильній системі. Оскільки поліефірне масло більш схильне до утримування вологи, ніж мінеральне, її набагато важче видалити за допомогою вакууму.
Показники R407C Робота в режимі охолодження Відносна холодопродуктивність,% 98-106 Відносний електричний холодильний коефіцієнт,% 93-97 Зміна температури нагнітання, ° С -8,3 -4,4 Зміна тиску нагнітання, кПа 103-276 Робота в режимі нагріву Відносна продуктивність ,% 93-106 Відносний електричний холодильний коефіцієнт,% 94-97 Зміна температури нагнітання, ° С -1 + 0 Зміна тиску нагнітання, кПа 62-234
Таблиця 2. Порівняльні показники термодинамічної ефективності роботи кондиціонерів повітря "Мульти-спліт" на R407C і R22
Примітка: за 100% прийнято показники при роботі на R22 / Du Pont /
Тому, рекомендується заправляти систему поліефірним маслом, масова частка вологи в якому не більше 50 млн-1.
За допомогою фільтра-осушувача відповідного розміру можна підтримати масову частку вологи в системі на рівні менше 50 млн-1. Якщо вміст вологи в маслі, заправленому в холодильну систему, досягає неприпустимо високого рівня, то це може привести до появи корозії і осадження міді на сполучених деталях.
Гарне вакуумирование знижує залишкові следивлагі до 10 млн-1. Як правило, систему вакуумируют до тиску 0,14 кПа. Якщо невідомо скільки вологи присутня в системі, слід взяти пробу масла і перевірити його на наявність вологи.
Оглядове скло (індикатор вологи), яке є в чинній установці, можна використовувати з новими хлада Гент і маслами. При цьому слід пам'ятати, що індикатор вологи буде давати, швидше за все, неправильні показання, оскільки дійсний рівень вологи в маслі буде вище, ніж видно по індикатору вологи. Це відбувається знову ж таки внаслідок високої гігроскопічності поліефірного масла.
Показники R22 R407C Температура навколишнього середовища, ° С 22 + 1 22 + 1 Тиск конденсації, кПа 1800 1480 Температура конденсації, ° С 44 36 Температура на виході з конденсатора, ° С 34 27 Тиск в випарнику, кПа 600 615 Температура всмоктування, ° С 12 14 Температура нагнітання, ° С 76 59
Таблиця 3. Порівняльні показники холодильної системи до і після ретрофіта R22 на R407C
Так як поліефірні мастила мають гігроскопічністю і абсорбують воду, особливу увагу необхідно приділяти їх транспортування і зберігання. Контакт цих масел з повітрям повинен бути зведений до мінімуму, зберігати їх слід в герметичних металевих ємностях. При заміні під час ретрофіта суміші "R22 + мінеральне масло" на суміш "R407 + поліефірне масло" для досягнення еквівалентної розчинності холодоагенту і масла залишкова кількість мінерального масла в системі не повинно перевищувати 5% загальної кількості масла в системі. Допустимий залишковий кількість мінерального масла в холодильній системі залежить від її конфігурації і від робочих умов. Якщо в холодильному контурі з'являються ознаки падіння інтенсивності теплообміну в випарнику або спостерігається погіршення повернення масла в компресор, то, можливо, потрібне подальше зниження кількості залишкового мінерального масла.
Після проведення ряду змін з використанням поліефірного масла, залишкова концентрація мінерального масла зазвичай знижується до мінімального рівня. В даний час виробниками олії розроблена методика визначення ступеня змісту мінерального масла в поліефірному в "польових" умовах.
Як вже було сказано, зниження ефективності роботи холодильної системи може відбуватися через витоки холодоагенту.
Якщо в працюючій холодильній системі відбувається витік і рідини, і пара R407C з тойчасті, де знаходиться парожидкостная суміш (теплообмінники або ТРВ), склад решти холодоагенту практично залишається таким же, яким він був спочатку. І після дозаправки до початкового кількості холодоагенту в системі її продуктивність відновлюється. Однак, якщо відбувається витік пара з парожидкостной зони непрацюючої системи, склад решти холодоагенту змінюється. У решти підвищується концентрація висококиплячих компонента (R134a), а концентрація низкокипящих компонентів (R32 і R125) знижується.
Наслідком зміни концентрацій компонентів, що складають холодоагент, є зміна складу суміші R407C і залежних від нього параметрів роботи холодильної системи (таблиця 4).
На підставі дослідження процесів витоку і дозаправки R407C, проведеного фірмою "Du Pont", зроблені наступні висновки:
- при витоку з газової фази зменшується концентрація R32 (займисті компонента суміші), тому суміш залишається негорючої;
- в процесах витоку і дозаправки енергетична ефективність системи залишається незмінною, а температура і тиск нагнітання зменшуються;
- після чотирьох циклів 50% -ної витоку і дозаправки продуктивність знижується на 9%.
Дані, наведені в таблиці 4, відносяться до теоретичного дослідження роботи холодильної системи в найгірших умовах. На практиці ж відбуваються з холодоагентом зміни, як правило, менш значні. Є експериментальні дані про те, що для теплового насоса після другої дозаправки продуктивність стабілізувалася на значенні, на 4% меншому, ніж при первинній заправці.
холодоагент R410A
Торгові марки SUVAR9100, FORANER410, SolkaneR410 і інші.
Даний холодоагент є подвійною квазіазеотропную суміш гідрофторвуглеців R32 і R125 при рівних масових частках компонентів (50 і 50%). Потенціал руйнування озону ODP = 0.
Потенціал глобального потепління HGWP = 0,45; GWP = 1890.
R410A розроблений для заміни R22 і R13B1, і призначений для заправки нових систем кондиціонування повітря. Температура кипіння - 51,52 ° С. Питома холодопродуктивність R410A приблизно на 50% більше, ніж у R22 (при температурі конденсації 54 ° С), а робочий тиск в циклі на 35-45% вище, ніж у R22, що призводить до необхідності внесення конструктивних змін в компресор і теплообмінники, а , отже, до зростання капітальних витрат.
Номер дозаправки Відносний холодильний коефіцієнт,% Відносна холодопродуктивність,% Температура нагнітання, ° С Тиск нагнітання, кПа 0 100 100 81,1 1903 1 101 95 80,6 1800 2 101 93 80,6 1751 3 101 92 80,6 1731 4 101 91 80,6 1724 5 101 91 80,6 1724
Таблиця 4. Теоретична продуктивність холодильної машини після 50% -ної витоку з газової фази і дозаправки / Du Pont /
Разом з тим, робота холодильної системи при підвищеному тиску покращує умови повернення масла в картер компресора, зростає також швидкість руху холодоагенту.
Двокомпонентний холодоагент R410A має невеликий температурний глайд менш 0,5К, що спрощує обслуговування установок в порівнянні з установками, що працюють на трикомпонентних сумішах.
Кількість холодоагенту, що заправляється в систему на 20% менше в порівнянні з R22, що дозволяє використовувати компресор з меншим робочим об'ємом. Терморегулюючий вентиль встановлюють меншою продуктивності, приблизно на 20%, ніж на установках аналогічної продуктивності, які працюють на R22. Через те, що щільність R410A нижче, ніж R22, теплообмінники повинні мати менші розміри, а трубопроводи менший діаметр.
У холодильних системах, що працюють на R410A, рекомендується використовувати поліефірні масла, а при заміні R22 на R410A, необхідна заміна фільтра-осушувача (при кожному Ретрофіт).
С.Б. Бабакін, МГУПБ
«Мир Клімату» №31, Н. Кожина «Холодоагенти в Європі»