Хладагенты с низким потенциалом воздействия на глобальное потепление

Предстоящий запрет на использование R-134а в мобильных системах кондиционирования в странах ЕС инициировал ряд научно-исследовательских проектов. Между тем, кроме технологий с СО2, были разработаны синтетические хладагенты с очень низким потенциалом воздействия на глобальное потепление GDP100 (<50). Они уже прошли испытание в экспериментальных установках.

Целью этих проектов была выявить альтернативные хладагенты с такими же термодинамическими свойствами как у хладагента R-134а и возможностью заменить предыдущие материалы и масла. Текущие исследования показывают, что традиционные системы могут быть адаптированы к предъявленным требованиям сравнительно простыми мерами.

В 2006 г. были внедрены два вида смесей хладагента под названиями «Смесь Н» и «DP-1». Однако, они коммерчески еще не доступны. Эти хладагенты являются смесями различных фторированных молекул. Благодаря низкому содержанию водорода, они не воспламеняются.

Состав Смеси Н был уже напечатан в изданиях. В состав входят азеотропные смеси 1,1,12-тетрафторметан (СF3CF=CH2) как главный компонент, т.е. ГФУ с двойным химическим соединением, трехфтористый метил йод (CF3I), фторуглерод с йодом.

Точный состав «DP-1» еще не опубликован. Однако, в данном обзоре представлена информация о том, что в состав DP-1 входит фторолефин и еще один дополнительный компонент.

Низкий потенциал воздействия глобального потепления этих хладагентов связан с быстрым разложением использованных смесевых компонентов, когда они выпускаются в атмосферу. Однако, также возникают вопросы в отношении долговременной стабильности холодильного оборудования в реальных условиях. До настоящего времени, лабораторные и полевые испытания показали положительные результаты.

Критическая температура, уровень давления, температура нагнетания и холодильный коэффициент лишь немного отличаются от R-134а, массовый расход приблизительно на 40% (смесь Н) или 10% (DP-1) выше.

Для обычных применений холодопроизводительность на 5% ниже. Но, посредством адаптации этой системы практически был достигнут идентичный демонтаж и температурный режим.

Принимая во внимание предпочтительные применения, велись обширные исследования по выяснению совместимости материалов, проходимости в шлангах, и растворимости в маслах. Также были проведены токсикологические тесты. До сих пор результаты были многообещающими, но нет заключительных оценок.

Применение этих хладагентов в стационарных системах кондиционирования и тепловых насосных установках может представлять большой интерес. Однако, скорость утечки и таким образом прямое воздействие на глобальное потепление очень низкое. Кроме того, возникают вопросы в отношении химической стабильности этих хладагентов во время долгой продолжительности работы таких установок и стоимости хладагентов.

Смесевые хладагенты

Как для существующих, так и для новых холодильных установок были разработаны смесевые хладагенты со свойствами, которые делают их сопоставимыми с альтернативами для ранее применявшихся хладагентов.

Хотя ситуация в настоящее время несколько упростилась, тем не менее диапазон возможностей остается весьма широким.

Следует выделить различия между этими двумя категориями смесевых хладагентов:

1. Переходные или сервисные смеси. Большинство этих смесей содержат ГХФУ R22 как основной элемент. Они изначально рассматривались как сервисные хладагенты для существующих установок, для которых следует ожидать ограничений по использованию R12, R502 и других ХФУ хладагентов. Соответствующие смесевые хладагенты предлагаются различными производителями, имеющийся практический опыт охватывает необходимые ступени процедуры перехода на них. Однако одинаковые правовые требования относятся к как положениям использования, так и вывода из потребления этих смесей.

2. Хлор-несодержащие ГФУ смеси являются долгосрочными заменителями для хладагентов R502, R22, R13В1, R503. Более того, уже широко применялись следующие хладагенты R404А, R507А, R407С, R410А. Одна группа этих ГФУ хладагентов содержит углеводородные добавки. У последней группы ГФУ хладагентов хорошие показатели качества растворимости в масле, и при определенных условиях они позволяют применение природной нефти. Во многих случаях, они дают возможности переходить от существующих установок, работающих на ХФУ к хлор-несодержащим хладагентам (ОРС= 0) без необходимости замены масла.

Двух- и трехкомпонентные смеси уже имеют долгую историю применения в холодильной промышленности. Различия имеются между так называемыми «азеотропными» смесями (например: R502, R507А), у которых термодинамические свойства схожи с однокомпонентными веществами, и между «зеотропными» смесями со «скользящими» фазовыми переходами.

Разработка «зеотропных» смесей в основном была сосредоточена для специальных применений в низкотемпературных системах и тепловых насосных установках.

В определенной степени более широкое применение нашла практика добавления R12 к R22 для того, чтобы улучшить возврат масла в компрессор и уменьшить температуру нагнетания при более высоких степенях сжатия. Также обычно R22 добавляли в системы на R12 для улучшения производительности, или добавляли углеводороды для улучшения циркуляции масла по холодильному контуру при очень низких температурах.

Отправной точкой в разработке нового поколения смесевых хладагентов была возможность получения специфичного сочетания определенных характеристик.

Как уже отмечалось ранее, среди хлор-несодержащих однокомпонентных альтернатив нет прямых сравнимых заменителей для R502 и R22. Такая же ситуация возникает с хладагентами R13В1, R503.

Если пожароопасность недопустима, требуется токсикологическая надежность, кроме того, должны быть сопоставимы области применения, КПД, уровни давления и температуры, то единственно возможными долгосрочными заменителями, не считая R134а для замены R22, остаются смеси.

Первоочередными являются заменители для R502, так как он использовался в больших объемах и уже являются субъектом принятого во многих странах регламента постепенного вывода из обращения.

Другой центральной точкой являются альтернативы для R22.