Prospects for the development of refrigerant technology

Abstract

Cryotec has been supplying refrigerants to the Russian market for many years and is currently the distributor of the French company ATOFINA (formerly ELF ATOSNEM). This issue deals with specific ozone-safe refrigerants offered to replace ozone-depleting working substances.

Full Text

Фирма «Криотек» на протяжении многих лет занимается поставкой хладагентов на российский рынок и является на сегодняшний день дистрибьютором французской фирмы ATOFINA (бывшая ELF АТОСНЕМ).

Тема выбора хладагентов волнует многих. Много вопросов возникает при замене старого оборудования на новое, в процессе технического обслуживания и т.д. Сотрудникам фирмы приходится часто сталкиваться при общении с клиентами с отрывочными знаниями в этой области или полным их отсутствием, несмотря на многочисленные публикации научно-технических и информационных статей по этой проблеме в журнале «Холодильная техника».

В данном номере рассматриваются конкретные озонобезопасные хладагенты, предлагаемые для замены озоноразрушающих рабочих веществ.

Смесевые хладагенты

Как для существующих, так и для новых установок разработаны смеси со свойствами, благодаря которым они становятся альтернативными ранее использовавшимся хладагентам.

Предлагаемый ассортимент смесей достаточно обширен.

Необходимо разграничить две категории смесей.

Переходные и сервисные смеси

Большая часть этих смесей получена на основе R22. В основном они предназначены для существующих установок, на которые распространяются ограничения по R12, R502 и другим хлорфторуглеродам (CFC).

Для замены R502 предлагаются сервисные смеси R402A/ R402B (НР80/НР81 - DuPont), R403A/R403B («Isceon» 69S/ 69L) и R408A («Forane» FX10 - Atofіna).

Базовым компонентом в них является R22, высокая температура нагнетания которого существенно понижается с помощью не содержащих хлора добавок с низким показателем изоэнтропного сжатия (R125, R143a, R218). Характерной особенностью этих добавок является чрезвычайно высокий массовый расход, что позволяет обеспечить сходность смеси с R502. Для улучшения смешиваемости с традиционными смазочными материалами в качестве третьей компоненты к R402A/B и R403A/B добавляют R290 (пропан), так как углеводороды обладают особенно хорошими характеристиками растворимости.

При оптимизации смесей с целью получения такой же холодопроизводительности, как у R502, наблюдалось существенное повышение температуры нагнетания, что при более высоком перегреве всасываемого газа (например, использование для супермаркетов) ведет к ограничениям по диапазону применения.

С другой стороны, увеличение содержания R125 и R218, позволяющее снизить температуру нагнетания до уровня R502, приводит в результате к несколько более высокой холодопроизводительности.

По совместимости с конструкционными материалами указанные смеси могут рассматриваться как сходные с (H)CFC хладагентами. Благодаря введению R290 возможно также применение обычных масел (предпочтительно полу- или полностью синтетических).

Смеси, не содержащие хлора (HFC)

Эти смеси - заменители хладагентов R502, R22, R13B1 и R503, рассчитаны на длительное применение. Особенно широко используются R404A и R507A с потенциалом разрушения озонового слоя (ODP), равным 0.

Они выпускались сначала под торговыми марками «Suva» НР62 (с 1992 г.) «Forane» FX70, «Genetron» AZ50 и «Solkane» 507. Впоследствии НР62 и FX70 были включены в номенклатуру ASHRAE под обозначением R404A, a AZ50 - под обозначением R507A.

Основные компоненты этих смесей относятся к группе HFC (при этом R143a входит в пожароопасную категорию). Благодаря относительно высокой доле содержания R125 в смесях проблема пожароопасности эффективно решается даже в случае утечки.

В тройной смеси R404A (R143a/R125/R134a) все три компонента характеризуются очень низким показателем изоэнтропного сжатия, что приводит в результате к понижению температуры нагнетания при использовании смеси по сравнению с R502. Поэтому гарантируется эффективное применение одноступенчатых компрессоров при низкой температуре кипения.

Из-за близости температур кипения для R143a и R125 при относительно низкой массовой доле R134a температурный «глайд» смеси R404A в соответствующем диапазоне применений составляет менее 1 К.

R507A представляет собой двойную смесь, которая обладает азеотропной характеристикой в относительно широком диапазоне.

Характеристики смеси, замеренные в лабораторных испытаниях, сходны между собой и с R502, что способствует их хорошему продвижению на рынке. В качестве смазочных материалов могут быть использованы вновь разработанные масла на основе эфира многоатомного спирта.

Альтернативные заменители R22

Помимо хладагента R134a предпочтительными заменителями R22 являются смеси R32/ R125/ R134а, R32/ R125 и R125/ R134a/ R600.

Смеси гидрофторуглеродных (HFC) хладагентов R32, R125 и R134a представляются перспективными кандидатами для краткосрочной замены R22. Вначале были предложены две смеси одинакового состава под торговыми названиями АС9000 и KLEA66. Они включены в номенклатуру ASH RAE под обозначением R407C. Впоследствии появились и другие смеси (R407D/R407E) несколько иного состава, свойства которых были оптимизированы для конкретных применений [вследствие высокого содержания (70%) R134a в составе R407D данный хладагент не может рассматриваться в качестве альтернативы R22, а, скорее, как заменитель R12 для низкотемпературного охлаждения].

В отличие от заменителей R502 идентичного состава рассматриваемые заменители R22 характеризуются более высоким содержанием R32 и R134a. Таким образом, достигается хорошее совпадение со свойствами R22 по уровням давления, массовому расходу, плотности пара и объемной холодопроизводительности.

В связи с упомянутыми свойствами R407C в основном используется вместо R22 в системах кондиционирования воздуха, а также (в определенных пределах) для среднетемпературного охлаждения. В связи с высоким содержанием R134a при низкотемпературном охлаждении ожидается существенное снижение холодопроизводительности и холодильного коэффициента. Существует также опасность повышенной концентрации R134a в испарителях, что сказывается на характеристиках системы и работе регулирующего вентиля.

Ретрофит существующих установок, использующих R502

В большинстве случаев компрессоры и компоненты системы, рассчитанные на работу с R502, не требуют замены. Тем не менее необходимо соблюдать ограничения, связанные с более высокой температурой нагнетания в случае использования R402B, R403A, R408A или более высокими уровнями давления в случае применения R402A, R403B.

Существует также опасность растворения этими смесями (из-за наличия в них R22 и R290) возможных отложений хлорсодержащих продуктов распада масла и попадания их в компрессор и регулирующие устройства. Перед заменой хладагента необходимо установить подобранные с запасом фильтры всасываемого газа и осушители на жидкостной линии, а также произвести замену масла примерно через 100 ч эксплуатации.

Нужно зафиксировать рабочие характеристики установки на R502 (в том числе температуру нагнетания и перегрев на всасывании) для сравнения с соответствующими значениями после ретрофита. В зависимости от результатов возможно потребуется переустановка регулирующих устройств и принятие некоторых дополнительных мер.

Многие из указанных выше смесевых хладагентов при внедрении на российский рынок были апробированы на холодильных установках, монтируемых фирмой «Криотек», и только после этого предложены клиентам к широкому применению. При возникновении вопросов, связанных с эксплуатацией смесей, совместимостью с маслами, заправкой и заменой хладагентов, специалисты нашей фирмы всегда готовы прийти на помощь. При недостатке информации по новым хладагентам специалисты фирмы ATOFINA любезно предоставят литературу в необходимом объеме.

В подготовке статьи были использованы материалы фирм BITZER и ATOFINA.