Корзина
68 отзывов
Приватэнерго,ООО. Интернет-магазин климатического оборудования
+380
44
377-78-49
+380
99
555-50-59

Виды хладагентов

Хладагент R407C
alt text 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.

Параметры R407 R22
Средняя температура кипения при атмосферном давлении, °С -43,56 -40,80
Давление насыщенной жидкости при 25°С 1174 1043
Плотность жидкости при 25°С, кг/м3 41,98 44,21
Холодильный коэффициент 6,27 6,43
Относительная холодопроизводительность 1,00 1,00
Потенциал разрушения озона (ODP) 0 0,05
Потенциал глобального потепления (GWP) 1600 1700

Таблица 1. Основные физические свойства и эксплуатационные характеристики R407C в сравнении с R22

Примечания: 1. Температура кипения 7,2°С, температура конденсации 43,3°С, температура перегрева на всасывании в компрессор 15,5°С, температура переохлаждения перед регулирующим вентилем 40,6°С. 2. QOR4O7c, QOR22 — холодопроизводительность при работе соответственно на R407C и R22.

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%.

Характеристики R407C в сравнении с R22 представлены в таблице 1 /Du Pont/.

Как видно из таблицы 1, по 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.

В таблице 2 приведены действительные сравнительные характеристики различного оборудования, изготовленного для работы на R22, при эксплуатации на R407C как в режиме холодильной машины, так и в режиме теплового насоса (оборудование не претерпело никаких изменений при переводе на R407C) /Du Pont/.

Из таблицы 2 следует, что 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 (таблица 3) /Du Pont/.

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.

Показатели R407C
Работа в режиме охлаждения
Относительная холодопроизводительность, % 98-106
Относительный электрический холодильный коэффициент, % 93-97
Изменение температуры нагнетания, °С -8,3 -4,4
Изменение давления нагнетания, кПа 103-276
Работа в режиме нагрева
Относительная производительность, % 93-106
Относительный электрический холодильный коэффициент, % 94-97
Изменение температуры нагнетания, °С -1+0
Изменение давления нагнетания, кПа 62-234

Таблица 2. Сравнительные показатели термодинамической эффективности работы кондиционеров воздуха «Мульти-сплит» на R407C и R22

Примечание: за 100% приняты показатели при работе на R22 /Du Pont/

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.

Показатели R22 R407C
Температура окружающей среды, °С 22±1 22±1
Давление конденсации, кПа 1800 1480
Температура конденсации, °С 44 36
Темп на выходе из конденсатора, °С 34 27
Давление в испарителе, кПа 600 615
Температура всасывания, °С 12 14
Температура нагнетания, °С 76 59

Таблица 3. Сравнительные показатели холодильной системы до и после ретрофита R22 на R407C

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 (таблица 4).

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
alt text 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.

Номер дозаправки Относительный холодильный коэффициент, % Относительная холодопроизводительность, % Температура нагнетания, °С Давление нагнетания, 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

Таблица 4. Теоретическая производительность холодильной машины после 50%-ной утечки из паровой фазы и дозаправки /Du Pont/

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

http://www.mir-klimata.com/archive/number31/article/article10/

Предыдущие статьи