Екологічні вимоги до компресорів

З розвитком промисловості забруднення Землі стає все більш серйозним, і охорона навколишнього середовища стала важливою проблемою глобального занепокоєння. Запобігання руйнуванню озонового шару атмосфери та глобальній зміні клімату привернуло широку увагу країн у всьому світі та досягло консенсусу між міжнародними урядами, підписавши відповідні угоди.
компресор
компресор
У сфері охолодження та кондиціонування повітря руйнування озонового шару атмосфери CFCS і HCFCS, а також глобальне потепління, викликане споживанням енергії, є проблемами, які слід високо оцінювати при проектуванні компресора.
Як відомо, вибір холодоагентів є одним із багатьох факторів, що впливають на конструкцію компресора, який слід високо оцінювати.
Щоб розробити нові компресори з використанням альтернативних холодоагентів, дизайнери спочатку зіткнулися з двома проблемами:
По-перше, компресор повинен перевизначити свій робочий об’єм, щоб відповідати вимогам тиску для різних витрат;
По-друге, необхідно звернути увагу на сумісність різних матеріалів, які контактують із холодоагентом у компресорі, наприклад синтетичного каучуку та мастила.
У минулій історії більше п'ятдесяти речовин використовувалися як холодоагенти. Після Другої світової війни, на додаток до використання аміаку в діапазоні великої холодопродуктивності, майже в усіх галузях холодильного обладнання та кондиціонування повітря домінували галоалканові CFCS та HCFCS. Заміна CFCS, зазначена в Монреальському протоколі 1974 року, була реалізована в промислово розвинених країнах, тоді як план заміни HCFCS буде завершено в 2020 році; Для країн, що розвиваються, він буде припинений у 2010 та 2040 роках відповідно. Проте в деяких розвинутих країнах готові досягти цього достроково. На малюнку 6 показано сфери застосування та потенційні замінники CFC-11, CFC-12, HCFC-22 і R502, які раніше широко використовувалися в Європі (під горизонтальною стрілкою).
CFC-11
CFC-11 – це холодоагент низького тиску, який в основному використовується у відцентрових холодильних машинах, а його перехідним замінником є ​​HCFC-123. Крім того, HFC-245ca або HFC-245fa також є холодоагентами низького тиску, але вони горючі. Тому їх методи зменшення горіння та токсичність потребують вивчення, і їхнє використання не таке ефективне, як CFC-11 та HCFC-123. Тому багато підприємств перейшли на використання HFC-134a у відцентрових чиллерах.
CFC-12
Завдяки широкому спектру застосувань і проблемам витоку в автомобільних системах кондиціонування повітря CFC-12 є першим об’єктом, який розглядається як замінник. HFC-134a можна використовувати як заміну в побутових холодильниках і автомобільних кондиціонерах. HFC-134a має охолоджувальну здатність і ефективність, подібні до CFC-12 у діапазоні середніх і високих температур. Однак за умов експлуатації нижче -23 градусів він втрачає свою привабливість через меншу охолоджувальну здатність і ефективність порівняно з CFC-12. Хоча HFC-134a має нульове значення ODP для потенціалу руйнування озону, його значення GWP для глобального потепління становить 1300 (на основі значення GWP CO2), що в довгостроковій перспективі також вплине на його розвиток і використовувати.
HCFC-22
ГХФУ{{0}} широко використовується в промислових холодильних установках, комерційних і побутових системах кондиціонування повітря та теплових насосах, із значенням ODP набагато нижчим, ніж у ХФУ-11 та ХФУ-12 , лише 0,055. Але його значення GWP досить високе, близько 1700. Саме з цих причин деякі країни Європи, такі як Німеччина, швидко припиняють використання. Уже існує кілька змішаних холодоагентів як замінники HCFC-22. Американська холодильна асоціація рекомендує чотири типи у своїй програмі оцінки заміни холодоагенту (AREP): HFC-134a, R407C, R410A та R410B. Однак, порівняно з іншими трьома, HFC-134a має нижчу холодопродуктивність і тиск, і використання його як холодоагенту вимагає значної переробки системи. Таким чином, можливість використання його як заміни для HFCF-22 здається мінімальною, але можливість використання його в більших чиллерах все ще існує. Неазеотропний холодоагент R407C, ймовірно, буде заміною наявних машин, оскільки він найближче до HCFC-22. Після заміни необхідні мінімальні зміни обладнання системи, а для заміни мінерального масла використовуються кислотні мастила. Слід також звернути увагу на адаптацію до великого ковзання температури холодоагенту (до 5-7 градусів). Близько до азеотропних холодоагентів R410A та R410B є дві суміші однакових HFCS, з єдиною різницею у співвідношенні змішування. R410A підходить для невеликих кондиціонерів спліт-типу, але його тиск випаровування приблизно в 1,5 рази перевищує тиск HCFC-22. Тому систему, що використовує цю робочу рідину, потрібно повністю переробити, тому вона використовується лише в нових системах охолодження та кондиціонування. Оптимізований дизайн цієї системи може збільшити її ефективність на 5 відсотків.
R502
R502 широко використовується в низькотемпературних холодильних системах. AREP рекомендує дві можливі альтернативи: R404A та R507. R404A має охолоджувальну здатність і ефективність, подібні до R502, але вимагає більшого тестування системних компонентів, особливо компресорів, після прийняття. Існує компонент у змішаному компоненті R507, який відіграє роль вогнезахисного засобу, який має такі ж характеристики, як R502, але випробування токсичності все ще тривають у Сполучених Штатах; Але в Європі це було застосовано до холодильного обладнання супермаркетів.