Алтернативни фреони за климатични системи
Фреон R407C
Търговски марки SUVA®9000, FORANE®407C и
други.
Като алтернатива на фреона R22 фирма
«Du Pont» за използване в системите за
климатизация разработи фреона
R407C , чиито характеристики налягане на кипене и
кондензация са близки до съответните значения за
R22.
Фреонът R407C е зеотропна смес на
R32/R125/R134a (масовите части на компонентите са
съответно 23/25/52%) .
Отначало беше създаден фреон със следния
състав : 30/10/60%.
По късно, с цел намаляване на пожароопасността ,
масовите части на компонентите бяха изменени : 20/40/40%
(R407A); 10/70/20% (R407B).
Основното предимство е в това, че
при прехода от R22 на R407C не са нужни
значителни изменения в хлaдилната система . В
момента R407C е оптимална
алтернатива на R22 по студопроизводителност и
налягане на наситените пари .
Наличието на температурен глайд води до
различен състав на течната и газова фаза.
За фреон R407C при температура 250С
съставът на течната фаза е следния : R32 –23%, R125 –
25% , R134а–52% (допуск по ASHRAE: R32 – 21–25% ;
R125 –23–27%; R134а –50–54%).
Съставът на газовата фаза при температура 250С: R32 –
32,6%; R125 – 31,5%; R134а – 35,9%.
На пазара за фреони R407C е масово разпространен и се купува в тези случаи,
когато е необходимо или да се замени R22 в действащо
оборудоване ( при незначителни конструктивни
изменения ) , или да се подбере фреон вместо R22
за ново оборудване .
| Параметри |
R407C |
R22 |
| Средна температура на кипене при атмосферно
налягане, °С |
-43,56 |
-40,80 |
| Налягане на наситената течност при 25°С |
1174 |
1043 |
| Плътност на течността при 25°С,
кг/м3 |
41,98 |
44,21 |
| Хладилен коефициент |
6,27 |
6,43 |
| Относителна студопроизводителност |
1,00 |
1,00 |
| Потенциал на разрушение на озона (ODP) |
0 |
0,05 |
| Потенциал на глобалното затопляне (GWP) |
1600 |
1700 |
Таблица 1. Основни физически свойства и
експлоатационни характеристики на R407C в сравнение
с R22
 Забележки: 1. Температура на кипене 7,2°С,
температура на кондензация 43,3°С, температура на
прегряване на всмукване в компресора 15,5°С,
температура на преохлаждане преди регулиращия
вентил 40,6°С. 2. QOR4O7c, QOR22 —
студопроизводителност при работа съответно
за R407C и R22.
Заедно с това, повечето компании са притеснени от
големия температурен глайд Δtgl =
5–7К, характерен за R407C. Затова, масовите
части на компонентите в предлаганите смеси варират в
широки граници. Това обстоятелство затруднява
обслужването на хладилните системи. Така например, в системи с
няколко изпарителя е възможно нарушение на
изходната концентрация на фреона,
зареден в системата.
Аналогични трудности възникват и в хладилни
инсталации с потопен изпарител.
При използване на R407C, не са нужни
същественни изменения в конструкцията на хладилната
система — трябва само да се замени хладилното
масло с полиолестерно, а също еластомери,
адсорбенти на филтрите–изушители и предпазните
клапани.Но трябва да се има в предвид,че съвместимите с R407C полиолестерни
масла са извънредно хидроскопични,което предявява
строги изисквания към технологията на монтаж на хладилната
система. Освен това, за R407C са характерни ниски
(с 25-30%,отколкото с R22) значения на
коэфициента на топлоотдаване, затова топлообмените
системи, работещи с R407C,
са по металоемки.
Утечките от хладилната система водят до
изменение на състава на фреона и неговата растворимост в
хладилното масло, което се отразява на
енергетичната ефективност и условията за
топлообмен в изпарителя и кондензатора. Изменението на
състава на фреона в процеса на експлоатация
затруднява регулировките и усложнява процеса на
дозареждане.Липсата на контрол за
концентрацията на масло в изпарителя може да се отрази
на ефективността на протичащите в него процеси на
топлообмен. Така например, присъствието в работното вещество
0,2% полиолестерно масло намалява коефициента на
топлоотдаване на R407C с 2%. При съдържание на 2% масло
във фреона коефициента на топлоотдаване се намалява с
14%.
Параметрите на R407C в сравнение с R22 са
представени в таблица 1 /Du Pont/.
Както виждаме от таблица 1, в сравнение с R22
фреонът R407C оказва значително по малко
вредно въздействие на окръжаващата среда (значението на
потенциала за глобално затопляне GWP при R407C
почти такова, както и при R22, а потенциалът на разрушение на
озона ODP е равен на нула). В същото време, при по
ниска температура на компресия и малко по
високо налягане на компресия енергетичната
ефективност R407C е близка до енергетината
ефективност на R22.
В таблица 2 са дадени действителни
сравнителни характеристики на
оборудване, разработено за работа с R22,
при експлоатация с R407C както в режим на охлаждане
, така и в режим на отопление
(оборудването не е претерпяло никакви изменения при
преминаване на R407C) /Du Pont/.
От таблица 2 следва, че
студопроизводителността на тази зеотропна смес е
примерно с 2–5% по малка, отколкото при R22, в същото време,
температурата и налягането на конденсация са понижени,в сравнение
с R22 (таблица 3) /Du Pont/.
Необходимо е да се отбележи и факта, че R407C не е
предназначен за работа в смеси с други
фреони. Добавянето на R407C към друг
фреон може да доведе до същественни изменения в
еффективността на хладилната
система.
Преди провеждането на операцията по замяна на сместа
«традиционнен хладилен агент + минерално масло» със
смес «R407C + полиолестерно масло» трябва да обърнем
внимание на химическата му съвместимост с
пластмасите и еластомерите. Както показват
иследованията, не съществува нито една група
еластомери или пластмаси, която би подхождала към
всички алтернативни фреони. Преди замяната на
фреона и внасяне на конструктивни изменения в
хладилната система, по отношение на такива нейни
елементи, като подложки, уплътнения и бутални
пръстени, се препоръчва консултация с
производителя оборудването.
Хладилното масло се подбира с отчитане на следните
фактори: връщане на маслото в компресора, смазваща
способност и съвместимост с материалите
в хладилната система. За използване
в съчетание с R407C се препоръчват полиолестерни
масла.
Има много производители на полиолестерни масла, затова
преди избора на масло е необходима
консултация с представител на фирмата —
производител на компрессора, а също и на останалото
оборудване, влизащо в хладилната система.
Недостатък на полиолестерните хладилни масла е
голямата хидроскопичност в сравнение с
минералните. За поглъщане на влага в маслото е
достатъчен само кратък контакт с
окръжаващата среда, което прави маслото непригодно
за използване в хладилната система.Тъй като
полиолестерните масла са предрасположени към
задържане на влага, отколкото минералните, е много по
трудно да се отстрани с вакумиране.
| Показатели |
R407C |
| Работа в режим
охлаждане |
| Относителна студопроизводителност,
% |
98-106 |
| Относителен електрически хладилен
коэфициент, % |
93-97 |
| Изменение на температурата на високото налягане, °С |
-8,3 -4,4 |
| Изменение на високото налягане, кПа |
103-276 |
| Работа в режим на
отопление |
| Относителна производителност, % |
93-106 |
| Относителен електрически хладилен
коефициент, % |
94-97 |
| Изменение на температурта на
високото налягане, °С |
-1+0 |
| Изменение на високото налягане, кПа |
62-234 |
 Таблица 2.
Сравнителни показатели на термодинамическата
ефективност за работа на климатици
«Мулти-сплит» с фреони R407C и R22
Забележка: за 100% са приети показатели при
работа с R22 /Du Pont/
Затова се препоръчва зареждане на системата с
полиолестерно масло, масовата част на влага в което е
не повече от 50 млн-1.
С помоща на филтър–изсушител със съответен
размер може да се поддържа масовата част на влагата в
системата на ниво под 50 млн-1. Ако съдържанието на
влага в маслото, заредено в хладилната система,
достигне недопустимо високо ниво, то това
може да доведе до поява на корозия и окисляване на
медните детайли.
Доброто вакумиране намалява остатъчната
влажност до 10 млн-1. Като правило, системата се
вакуумира до налягане 0,14 кПа. Ако
количеството влага в системата е неизвестно,
трябва да се вземе проба от маслото и да се провери за
наличие на влага.
Индикаторния прозорец (индикатор за влага), който
присъства в действащата система, може да се използва с
новите фреони и масла.Но трябва да се
помни, че индикаторът за влага ще дава неправилни показания, тъй като
действителното ниво на влага в маслото ще бъде по висок
от показанията на индикатора за влага. Това
също е в резултат на високата хигроскопичност на
полиолестерното масло.
| Показатели |
R22 |
R407C |
| Температура на окръжаващата среда, °С |
22±1 |
22±1 |
| Налягане на кондензация, кПа |
1800 |
1480 |
| Температура на кондензация, °С |
44 |
36 |
| Температура на изхода на кондензатора,
°С |
34 |
27 |
| Налягане в изпарителя, кПа |
600 |
615 |
| Температура на засмукване, °С |
12 |
14 |
| Температура на високото налягане, °С |
76 |
59 |
Таблица 3. Сравнителни показатели на
хладилната система преди и след замяната на R22 с
R407C
 Тъй като
полиолестерните смазочни масла притежават висока
хигроскопичност и абсорбират влага, трябва да се обърне голямо
внимание на тяхното транспортиране и
съхранение. Контактът с въздуха трябва да
бъде сведен до минимум, съхранието им трябва да е в
херметични метални съдове. По
време на замяна «R22 + минерално масло» със
смес «R407 + полиолестерно масло» за достигане на
еквивалентна растворимост на фреона и маслото
остатъчното количество минерално масло в системата
не трябва да превишава 5% от общото количество масло в
системата. Допустимото остатъчно количество
минерално масло в хладилната система зависи
от нейната конфигурация и от работните условия. Ако в
хладилния контур се появят признаци на падане на
интензивността на топлообмена в изпарителя или се
наблюдава влощаване на връшането на масло в компресора,
то, възможно е необходимо по нататъчно намаляване на
количеството остатъчно минерално масло.
След провеждане на няколко смени с използване на
полиолестерно масло, остатъчната концентрация на
минералното масло обикновенно слиза до
минималното ниво. В днешно време
производителите са разработили методика за
определяне степента на остатъците от минерално масло
в полиолестерното в «полеви» условия.
Както вече бе казано, намаляването на ефективността
на хладилната система може да произтича от
утечка на фреона.
Ако в работеща хладилна система
произтича утечка и на течна и на газова фаза R407C от
тази част, където се намира течната фаза
(топлообменници или ТРВ), съставът на останалата част на
фреона практически остава такъв, какъвто е
бил първоначално. И след дозареждане до
първоначалното количество на фреон в системата, нейната
производителност се възстановява. Но ако утечката е
от газовата фаза на
неработеща система, съставът на останалата част
на фреона се изменя. В останалата част се
повишава концентрацията на висококипящия компонент
(R134a), а концентрацията на нискокипящи компоненти
(R32 и R125) се намалява.
Следствие на изменението на концентрацията на компонентите,
съставляващи фреона се явява изменението на състава на
сместа R407C и зависещите от него параметри на работа
хладилната система (таблица 4).
На базата на изследвания на процеса на утечка и
дозареждане с R407C, проведено от фирма «Du Pont»,
са направени следните изводи:
- при утечка на газовата фаза се намалява
концентрацията на R32 (възпламеняемия компонент на
сместа),затова сместа остава негорима;
- в процеса на утечка и дозаправка
енергийната ефективност на системата остава
неизменна, а температурата и налягането на компресия
намаляват;
- след четири цикъла на 50%–на утечка и
дозареждане производителността пада с 9%.
Данните, приведени в таблица 4 се отнасят за
теоретично изследоване на работата на хладилна
система в най лоши условия. На практика
произтичащите с фреона изменения, като правило,
са по малко значими. Има експериментални данни за
това, че за термопомпа след второ
дозареждане производителността се стабилизира на
значения, с 4% по малки, отколкото при първоначално
зареждане.
Фреон R410A
Търговски марки SUVA®9100, FORANE®410,
Solkane®410 и други.
Дадения фреон представлява двойна
квазизеотропна смес на хидрофторвъглероди R32 и
R125 при равни масови части на компонентите (50 на
50%). Потенциал на разрушение на озона ODP=0.
Потенциал на глобалното затопляне HGWP=0,45;
GWP=1890.
R410A е разработен за замяна на R22 и R13B1, и е
предназначен за зареждане на нови системи за
климатизация на въздуха. Температура на кипене —
51,52°С. Отделена студопроизводителност на R410A е
примерно с 50% по голяма, отколкото при R22 (при температура на
кондензация 54°С), а работното налягане в цикъла с
35-45% по голямо, отколкото при R22, което води до
необходимост от внасяне на конструктивни изменения в
компресора и топлообменниците и следователно и към
увеличение на капиталите разходи.
| Номер на дозареждането |
Относителен хладилен коефициент, % |
Относителна студопроизводителност, % |
Температура високо налягане, °С |
Налягане, 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. Теоретична производителност на
хладилна инсталация след 50%-на утечка на газовата
фаза и дозареждане /Du Pont/
Заедно с това , работата на хладилната система при
повишено налягане подобрява условията за връщане на
маслото в картера на компресора, увеличава се също
скоростта на движение на фреона.
Двукомпонентният фреон R410A има
неголям температурен глайд (по малко от 0,5К) което
улеснява поддръжката на системата в сравнение с
системи, работещи с трикомпонентни
смеси.
Количеството фреон,с което се зарежда системата е с
20% по малко в сравнение с R22, което позволява да се
използва компресор с по малък работен обем.
Терморегулиращия вентил е също с 20% по малка производителност, отколкото на
системи с аналогична производителност,
работещи на R22. Поради това, че плътността на R410A
е по ниска,отколкото на R22, топлообменниците трябва да имат по малки
размери, а тръбопроводите-по малък диаметър.
В хладилни системи, работещи на R410A,
се препоръчва използването на полиолестерни масла, а
при преминаване от R22 на R410A, е необходима замяна на
филтъра.
С.Б. Бабакин, МГУПБ "Мир климата N 31"
|
