Хладагенты

Большинство используемых в настоящее время хладагентов получены химическим синтезом и, соответственно, обладают идеальными свойствами для решения задач, ради которых они создавались. Но при этом многие из них негативно влияют на окружающую среду, в частности, разрушают озоновый слой (т.е. имеют высокий озоноразрушающий потенциал) или напрямую способствуют глобальному потеплению (т.е. имеют высокий потенциал глобального потепления).

Классификация хладагентов:

ХФУ = хлорфторуглероды, обладают высоким озоноразрушающим потенциалом

ГХФУ = гидрохлорфторуглероды, обладают низким озоноразрушающим потенциалом и высоким потенциалом глобального потепления

ГФУ = гидрофторуглероды, обладают нулевым озоноразрушающим потенциалом и высоким потенциалом глобального потепления

ГФО = гидрофторолефин, обладает нулевым озоноразрушающим потенциалом и низким потенциалом глобального потепления

HC = углеводороды, обладают нулевым озоноразрушающим потенциалом и незначительным потенциалом глобального потепления

Аммиак, CO2 = нулевой озоноразрушающий потенциал и незначительный или нулевой потенциал глобального потепления

По этим причинам во многих странах уже приняты законы, запрещающие или ограничивающие применение хладагентов типа ХФУ и ГХФУ (Монреальский протокол, 1992). и в настоящее время рассматривается вопрос замены хладагентов типа ГФУ на хладагенты, обладающие нулевым или низким озоноразрушающим потенциалом и потенциалом глобального потепления.

В качестве последних предлагается использовать естественные жидкости, например, двуоксид углерода, аммиак, пропан и другие углеводороды. Но следует отметить, что эти жидкости не предназначены изначально для применения в качестве хладагентов, поэтому они менее эффективны, чем синтетические хладагенты и обладают рядом нежелательных свойств, например, взрывоопасны и приводят к появлению ржавчины. Но низкий потенциал глобального потепления и озоноразрушающий потенциал означают, что в будущем они станут наиболее распространенными хладагентами.

Ниже приводится список основных хладагентов, используемых в холодильном оборудовании:

CFC-12 (R12): один из самых распространенных за последние сто лет хладагентов, попавший под запрет как и другие хладагенты ХФУ с 1996 года по причине высокого озоноразрушающего потенциала.

HCFC-22 (R22): обладает великолепными химическими, физическими и волюметрическими свойствами, поэтому использовался во многих системах кондиционирования воздуха и холодильных установках. Имеет достаточно низкий (0,05), но не нулевой озоноразрушающий потенциал. По этой причине было принято решение с 2010 года начать вывод его из эксплуатации, а после 2015 года запретить его производство.

HFC-134A (R134A): пришел на смену хладагенту CFC-12 в бытовых и автомобильных кондиционерах. Имеет нулевой озоноразрушающий потенциал, но достаточно высокий потенциал глобального потепления. Из-за низкого рабочего давления (в 2-3 раза ниже, чем у других хладагентов) используется также в больших системах кондиционирования воздуха с центробежными компрессорами, но не подходит для промышленных холодильных установок из-за плохой эффективности при низких температурах.

HFC-404A (R404A): представляет смесь трех хладагентов и способен заменить хладагент R22, который в основном используется в холодильных установках, и, в особенности, низкотемпературных, без необходимости внесения в них конструктивных изменений. Имеет высокий потенциал глобального потепления (3780), и поэтому во многих странах уже принято решение выводить его из эксплуатации. Данное требование будет распространено на все страны Евросоюза в следующей редакции стандарта F-gas.

HFC-507A (R507A): представляет смесь двух хладагентов и способен заменить хладагент R22, который в основном используется в холодильных установках. Своими отрицательными свойствами похож на хладагент HFC-404A, в частности, потенциалом глобального потепления (3900) и назначением.

HFC-422A, 422D, 417A (R422A, R422D, R417A): смеси синтетических хладагентов, обладающих недостаточно низким потенциалом глобального потепления, которые должны заменить хладагент R22 там, где хладагент R404A не подойдет по вышерассмотренным причинам.

HFC-407F (R407F): другая смесь хладагентов, идентичная R407C, но пропорции другие. Хладагент имеет потенциал глобального потепления 1800 и предназначен как замена хладагентам R22, R507A и R404A в холодильных установках.

HFC-410A (R410A): на сегодняшний день самый распространенный хладагент, представляющий смесь двух хладагентов. Используется как замена хладагенту R22 в системах кондиционирования воздуха, и в будущем планируется использовать его в холодильных установках (вместо R404A), но при этом потребуются определенные конструктивные изменения, потому что рабочее давление у него выше (вдвое выше обычных хладагентов). Обеспечивает высокую холодопроизводительность.

HFO-R1234YF (R1234YF): новый хладагент, предназначенный как замена хладагенту R134A в автомобильных кондиционерах. Имеет очень низкий потенциал глобального потепления (6), но огнеопасен, поэтому не может использоваться в других системах кондиционирования.

HFO-R1234ze (R1234ze): тоже новый хладагент, как и предыдущий кандидат, как замена хладагенту R134A в бытовых, коммерческих и промышленных установках. Тоже имеет достаточно низкий потенциал глобального потепления и огнеопасен только при высоких температурах.

Пропан (R290): Пропан (R290): углеводород, существующий в природе в газообразном состоянии и в виде побочных продуктов нефтепереработки. Крайне взрывоопасен, поэтому может ограниченно использоваться в холодильных установках и системах кондиционирования воздуха с невысоким количеством заправляемого хладагента (<200 грамм) и, соответственно, низкой холодопроизводительностью, а также в нишевых системах высокой производительности, где повышенное внимание уделяется безопасности.

Бутан и изобутан (R600, R600a): углеводороды, существующие в природе в газообразном состоянии и в виде побочных продуктов нефтепереработки. Крайне взрывоопасны, поэтому могут ограниченно использоваться только в холодильных установках низкой производительности, обычно для жилых помещений.

Аммиак (R717): природное жидкое вещество с нулевым озоноразрушающим потенциалом и потенциалом глобального потепления, но токсичное, вызывает коррозию и взрывоопасно, поэтому это нишевый хладагент. Может использоваться в небольших системах кондиционирования воздуха с традиционным циклом хладагента и смешанным с водой в больших холодильных установках с абсорбционным охлаждением. Такие установки достаточно сильно отличаются от других более распространенных.

Диоксид углерода, CO2 (R744): природное жидкое вещество с нулевым озоноразрушающим потенциалом и потенциалом глобального потепления=1. Не имеет недостатков, характерных другим природным жидкостям, поэтому широко применяется в странах с жесткими нормами защиты окружающей среды, например, странах Северной Европы. Но при этом его рабочее давление может до 10 раз превышать аналогичный показатель других хладагентов, и он не может конденсироваться при температурах выше 20-25°C. Это значит, что контур хладагента многих холодильных установок необходимо модифицировать для работы в так называемых сверхкритичных условиях, установив компоненты, способные выдерживать высокое давление и соответствующие системы регулирования давления. Вариант замены хладагента R134A на хладагент R744 в автомобильных кондиционерах находится на стадии рассмотрения, но при этом очевидно, что скорее всего придется изменять конструкцию существующих на сегодняшний день автомобильных кондиционеров.