Назначение хладагента, его свойства и способы работы с ним

Применение хладагентов

Покупатели бытовых кондиционеров и крупных систем кондиционирования периодически задаются вопросом: «Насколько вреден фреон, используемый в системе? Разрешено ли его применение?»

Из использующихся в настоящее время, хладагент R12 признан одним из самых вредных фреонов. До недавнего времени он широко применялся в домашних холодильниках. Токсичность фреонов при прямом воздействии на человека незначительна и нормируется величиной предельно допустимой концентрации (ПДК), которая составляет 300мг/м3 для R12; 3000 мг/м3 для R22 и большинства других фреонов. Чем же тогда так вреден R12?

Как показали научные исследования, R12, попадая в верхние слои атмосферы, способствует разрушению озонового слоя Земли. Это в свою очередь приводит к повышенному проникновению ультрафиолетовой радиации к поверхности Земли, которая оказывает разрушительное воздействие на живые организмы и человека в частности.

Именно поэтому ученые обеспокоены этой проблемой, имеющей планетарное значение. Действительно, фреон R12, выпущенный в атмосферу в Европе, может увеличить поток ультрафиолета в Америке.

Вслед за R12 прекратится выпуск и использование R22. Сегодня около 85% кондиционеров используют хладагент R22. В качестве хладагентов, заменяющих R22, предлагаются R134а, R407с и R410A.

В соответствии с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) в 1987 г. вступил в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой» во исполнение Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 г., предусматривающий постепенное сокращение производства и потрeбления ряда хлорфторуглеродов.

Озоноразрушающая активность хладагентов оценивается величиной озоноразрушающего потенциала, который может принимать значения от 0 (для озонобезопасных хладагентов) до 13 (для озоноразрушающих).

Так озоноразрушающий потенциал R12 равен 1,0; R22 — 0,05; R134а — 0; R407C — 0.

Значит ли это, что проблема создания новых хладагентов решена и они отвечают всем предъявляемым требованиям.

К сожалению, идеального хладагента пока не существует, и приходится идти на компромиссы. R134а не разрушает озоновый слой, но его термодинамические свойства далеки от совершенства.

Хладагент, являющийся рабочим телом кондиционера, выбирается разработчиками систем кондиционирования с учетом большого числа факторов: эффективности работы оборудования, стоимости, пожаробезопасности и токсичности. Требования к холодильным агентам постоянно пополняются и уточняются под конкретные задачи.

Основными факторами, определяющими выбор хладагента, безусловно, являются его термодинамические и теплофизические хаpaктеристики. Они влияют на эффективность, эксплуатационные показатели и конструктивные хаpaктеристики кондиционеров. Широкое применение в холодильной технике нашли фторхлоруглеродные хладагенты (фреоны), обладающие требуемыми термодинамическими и теплофизическими качествами. Свойства хладагентов зависят от структуры молекулы вещества, присутствия соотношения молекул фтора, хлора и водорода в его составе (рис.1).

Вещества с высоким содержанием молекул водорода являются горючими и при их применении пожароопасными.

Вещества с содержанием фтора обладают токсичностью и их применение ограничено санитарными нормами.

Вещества с малым содержанием водорода долго «живут» в атмосфере, не разлагаясь на части, поглощаются биосферой Земли и являются экологически нежелательными.

На рис.1 указаны как «запретные» области по факторам горючести, токсичности и стабильности веществ в атмосфере и область допустимого состава для использования в качестве альтернативных R12 и R22 хладагентов.

На диаграмме для группы метана (рис. 2) мы видим, что холодильные агенты R11 и R12 лежат в области экологически нeблагоприятных хладагентов. Широко применяемый в настоящее время хладагент R22 хотя и лежит в области допустимой для применения, но все же содержит в своем составе атом хлора и поэтому является «озоноопасным». «Озоноопасность» R22 составляет всего 5% от «озоноопасности» хладагента R12, что нашло отражение в Монреальском протоколе в сроках реализации сокращения выпуска. На диаграмме веществ группы этана (рис.3) интерес для промшленности представляют хладагенты R134a и R125. R134a предложен как альтернатива традиционному хладагенту R12, широко используемому в холодильной технике и, в частности, в чиллерных системах.

Для применения в кондиционерах хладагент R134a недостаточно привлекателен по своим термодинамическим хаpaктеристикам. Для модификации его свойств, к нему добавляют хладагенты R32 и R125. Присутствие в смеси каждого хладагента обеспечивает придание необходимых свойств смеси и выполняет определенную функцию. R32 (23%) способствует увеличению производительности. R125 (25%) исключает горючесть смеси. R134а (52%) определяет рабочее давление в контуре хладагента.

Смесь хладагентов такого состава получила марку R407C. Подобно хладагенту R22, R407C обладает малой токсичностью, химически стабилен и не горюч. Если произошла утечка хладагента, то к негативному влиянию нехватки хладагента на работу кондиционера добавляется и отрицательное влияние изменения ее состава. Оставшийся в системе хладагент имеет отличный от оптимального состав и его нельзя использовать для работы без доработки. Поэтому при ремонте необходимо слить оставшийся хладагент полностью и заправить систему новой смесью оптимального состава. Основная разница в хаpaктеристиках прежнего хладагента CHF2Cl (R22) и нового R407C заключается в величине давлений при рабочих температурах и типе масел, совместимых с данным хладагентом. Рабочее давление в системе, заправленной хладагентом R407C, несколько выше, чем в случае хладагента R22 (табл.1).

Традиционно используемое с хладагентом R22 минеральное масло не пригодно в сочетании с R407C. Новый хладагент плохо смешивается с минеральным маслом, в особенности, при низких температурах и образует с ним расслаивающуюся двухфазную смесь. Это приводит к неудовлетворительной смазке компрессора из-за периодического попадания в зону смазки жидкого хладагента вместо масла. Это приводит к быстрому износу трущихся частей компрессора. Кроме того, плохо растворимое в хладагенте масло, имеющее при низких температурах высокую вязкость, забивает капиллярные трубки и нарушает нормальную циркуляцию хладагента.

Чтобы обойти эти трудности, хладагент R407C применяется в сочетании с эфирным маслом, растворимым в данном хладагенте. Один из недостатков такого синтетического масла — высокое поглощение им влаги. Хранение, трaнcпортировка, процесс заправки маслом должны исключать возможность попадания в масло не только капельной влаги, но и продолжительный контакт с влажным воздухом, из которого масло активно поглощает влагу. Необходимы также специальные меры по предотвращению попадания влаги в систему как в процессе производства кондиционера, так и при его установке на месте использования.

Фреоны, хладагенты — виды, свойства, отрасли применения

В настоящее время химическая продукция широко используется в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве, так что все материальное производство и сфера научно-технических разработок так или иначе зависит от достижений в области химии.

Фреон представляет собой фторсодержащее производное от насыщенных углеводородов, которые сегодня так часто используются в качестве хладагентов в холодильном оборудовании.
На сегодняшний день существует более сорока видов разных фреонов.
Сами по себе фреоны – это бесцветные жидкости или газы, не имеющие запаха.

Физические и химические свойства фреона
— бесцветен;
— растворим в неполярных органических растворителях;
— плохо растворим в полярных растворителях и воде;
— фреон не горит на воздухе;
— абсолютно взрывобезопасен;
— устойчив к действию щелочей и кислот;
— при нагревании до температуры больше 250 градусов — образуется ядовитый продукт;
— устойчивы к действию кислот и щелочей;

Применение хладагентов, фреонов. Отрасли применения фреона .
— используется в качестве рабочего вещества — хладагента в холодильной технике;
— применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей;
— применяется в пожаротушении на опасных объектах (например, электростанции, корабли и т. д.);

Современный хладон или фреон , так же как и многие эпоксидные смолы абсолютно безопасны с точки зрения экологии, поэтому их можно использовать в самых разных сферах и областях промышленности.
В настоящее время хладон и фреон применяют в качестве газового диэлектрика, порообразователя при изготовлении пенопласта, пропеллента и индикатора при тестировании герметичности систем и т.п.
Кроме того фреон применяется в системах газового пожаротушения. Для газового пожаротушения фреон хорош тем, что его свойства позволяют легко вытеснять необходимый для горения кислород из зданий.
Новейшие установки газового пожаротушения имеют ряд преимуществ перед применением их водяными, пенными, аэрозольными или порошковыми аналогами.
Ранее в производстве холодильных установок применялся аммиак, однако небезопасность его использования заставила искать альтернативные хладагенты. Хладоны или фреоны относятся к хладагентам нового поколения, которые в настоящее время широко применяются в производстве различного холодильного оборудования бытового и промышленного назначения, такого как холодильники и кондиционеры.
Кроме того, современные марки хладагентов абсолютно безопасны для экологии, поэтому сфера их применения стала значительно шире. Сегодня их используют в качестве газового диэлектрика, порообразователя при производстве пенопласта, пропеллента и индикатора при тестировании герметичности систем.
Также хладоны (фреоны) используются в системах газового пожаротушения. Эта область применения обусловлена свойством фреона — вытеснять необходимый для горения кислород из помещения. Необходимо отметить, что современные установки газового пожаротушения имеют ряд преимуществ перед использованием водяных, пенных, аэрозольных и порошковых аналогов.
Одним из самых главных достоинств систем газового пожаротушения является их способность потушить огонь в любом месте помещения. А последствия их использования легко устраняются проветриванием, не принося еще большего материального ущерба. Кроме того, в отличие от других систем, установки газового пожаротушения устойчивы к воздействию температур, что также обуславливается физико-химическими свойствами фреона.

Читать еще:  Первая помощь при похмелье

Назначение фреона:
— используется как хладагент в холодильной технике;
— применяется в парфюмерии и медицине для создания аэрозолей;
— на его основе созданы современные газовые пожаротушители;

Виды фреонов:
— трихлорфторметан (tкип 23,8 °C) — Фреон R 11, Фреон-11, Хладон-11
— дифтордихлорметан (tкип — 29,8 °C) — Фреон R 12, Фреон-12, Хладон-12
— трифторхлорметан (tкип — 81,5 °C) — Фреон R 13, Фреон-13, Хладон-13
— тетрафторметан (tкип — 128 °C) — Фреон R 14, Фреон-14, Хладон-14
— тетрафторэтан (tкип — 26,3 °C) — Фреон R 134а, Фреон-134а, Хладон-134а
— хлордифторметан (tкип — 40,8 °C) — Фреон R 22, Фреон-22, Хладон-22
-хлорофторокарбонат (tкип — 51,4 °C) — Фреон R407С, Фреон-R410A, Хладон-R410A

Какая разница фреонов, в чем отличия хладагентов?

Первый, признанный историками техники комнатный кондиционер, выпущенный в 1929 году компанией General Electric, работал на аммиаке. Это вещество небезопасно для человека, что в значительной мере сдерживало развитие холодильной техники.

Проблема была разрешена в 1930 году, когда был синтезирован безвредный для человеческого организма хладагент — фреон. Впоследствии было синтезировано более четырех десятков различных фреонов, отличающихся друг от друга по свойствам и химическому составу. Наиболее дешевыми и эффективными оказались R-11, R-12, которые долгое время всех устраивали. Правда, в последние 15 лет они попали в немилость из-за своих озоноразрушающих свойств. Вообще, бурная эволюция хладагентов в последние 15 лет связана в основном с проблемами экологии. Используемые в кондиционерах и холодильниках фреоны были названы главными виновниками печально известных озоновых дыр (что весьма сомнительно). Так это на самом деле или нет, но 1987 году был принят Монреальский протокол, ограничивающий использование озоноразрушающих веществ. В частности, согласно этому документу, производители будут вынуждены отказаться от использования фреона R-22, на котором сегодня работает 90% всех кондиционеров. В большинстве европейских стран продажа кондиционеров на этом фреоне должна была прекратиться уже в 2002-2004 годах. И многие новые модели уже поставляются в Европу только на озонобезопасных хладагентах — R-407C и R-410A, которые являются альтернативой фреона R-22.

В отличие от традиционных хладагентов, R-407C и R-410A являются смесями различных фреонов, а потому менее удобны в эксплуатации.

Так в состав R-407C входят три фреона: R-32 (23%), R-125 (25%) и R-134a (52%). Каждый из них отвечает за обеспечение определенных свойств: первый способствует увеличению производительности, второй исключает возгорание, третий определяет рабочее давление в контуре хладагента. При любых утечках этого хладагента его фpaкции улетучиваются неравномерно, и оптимальный состав меняется. Таким образом, при разгерметизации холодильного контура кондиционер нельзя просто дозаправить. Остатки хладагента необходимо слить и заменить новым. Именно это и стало основным препятствием для распространения R-407C. Проблема в том, что сбор старого фреона — весьма трудоемкая операция, которая требует наличия дорогостоящего и громоздкого оборудования, а также высокой квалификации персонала.

Хладагент марки R-410A, состоящий из R-32 (50%) и R-125 (50%) является условно изотропным. То есть при утечке смесь пpaктически не меняет своего состава, а потому кондиционер может быть просто до заправлен. Однако и R-410A не лишен некоторых недостатков. Дело в том, что детали компрессора кондиционера смазываются специальным маслом, растворенным во фреоне. Для каждого фреона необходимо применять строго ту марку масла, которая совместима с данным хладагентом. В случае неправильной заправки маслом вероятность погубить компрессор (сердце кондиционера) возрастает почти до 100%. В отличие от R-22, который хорошо растворим в обыкновенном минеральном масле, новые хладагенты предполагают использование синтетического полиэфирного масла. Что это означает на пpaктике?

Полиэфирное масло обладает одним очень существенным недостатком — оно быстро поглощает влагу, теряя при этом свои свойства. Причем при хранении, трaнcпортировке и заправке необходимо исключить не только попадание капельной влаги, но и контакт с влажным воздухом, из которого масло активно впитывает воду.

Кроме того, само климатическое оборудование на R-410A при той же производительности получается существенно дороже. Причина в более высоком рабочем давлении. Так при температуре конденсации +43’С, у R-22 оно составляет около 16 атм., а у R-410A — порядка 26 атм. По этой причине все узлы и детали холодильного контура кондиционера на R-410A, включая компрессор, должны быть более прочными. Это существенно увеличивает расход меди и делает всю систему более дорогой.

История названия
В 1928 году американскому химику корпорации «Дженерал Моторс» («General Motors Research») Томасу Мидглей младшему (Thomas Midgley, Jr. 1889—1944 гг.) удалось выделить и синтезировать в своей лаборатории химическое соединение, получившее впоследствии название «Фреон». Через некоторое время «Химическая Кинетическая Компания» («Kinetic Chemical Company»), которая занималась промышленным производством нового газа — Фреон-12, ввела обозначение хладагента буквой R (Refrigerant — охладитель, хладагент).
Такое наименование получило широкое распространение и со временем полное название хладагентов стало записываться в составном варианте — торговая марка производителя и общепринятое обозначение хладагента. Например: торговая марка GENETRON®AZ-20 соответствует хладагенту R-410a, который состоит из хладагентов R-32 (50 %) и R-125 (50 %).
Существует так же торговая марка с таким же названием, как и у химического соединения — FREON® (Фреон), основным правообладателем которой является американская компания «ДюПон» («DuPont»). Это совпадение в названии до сих пор вызывает пyтaницу и споры — можно ли словом фреон называть произвольные хладагенты.

Влияние на Озоновый слой Земли:
По одной из версий, причиной уменьшения озона в атмосфере и образования озоновых дыр является производство и применение хлор- и бромсодержащие фреонов. Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца. Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в т. н. галогеновом цикле распада атмосферного озона.
Подписание и ратификация странами ООН Монреальского протокола должно уменьшить производство фреонов и способствовать восстановлению озонового слоя Земли.
Итак, фреоны — галогеноалканы, фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах). Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже — брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью.

Основные свойства хладагентов

Холодильный агент (хладагент) – это рабочее вещество, с помо­щью которого в холодильной машине совершается обратный круговой процесс, или цикл.

В парокомпрессионной холодильной машине хладагент кипит при низкой температуре в испарителе, поглощает теплоту из охлаждаемой среды (воздуха в камере или жидкого хладоносителя) и отдает ее в кон­денсаторе охлаждающей среде (воде или окружающему воздуху), пре­вращаясь из парообразного состояния в жидкое.

В качестве хладагентов используют вещества, обладающие особы­ми термодинамическими, физико-химическими и физиологическими свойствами, которые должны обеспечивать безопасную и экономичную (с малыми энергозатратами) эксплуатацию холодильной машины.

Термодинамические свойства хаpaктеризуют хладагент с точки зре­ния энергетической эффективности его использования, то есть обеспечения минимального расхода энергии на единицу холодопроизводительности.

Величиной, представляющей отношение полученной холодопроиз­водительности Q к единице затраченной мощности N, является холодильный коэффициент Обычно эту величину используют в холодильной технике как хаpaктеристику энергетической эффективности холодильной машины.

Читать еще:  Детокс-программа для очищения организма. Лучшие детокс-программы

Наиболее важным свойством хладагента, влияющим на холодопроизводительность и холодильный коэффициент, является скрытая теплота парообразования r, кДж/кг. Если высокое значение г сочетается с низким удельным объемом пара v, м3/кг, то при малом расходе энергии будет требоваться также меньшая объемная производительность компрессора.

Важнейшими эксплуатационными хаpaктеристиками являются давление и соответствующая им температура насыщения при кипении и конденсации хладагента.

Принятые обозначения: Р и t – давление и температура кипения, Р_к и t_к – давление и температура конденсации.

При эксплуатации холодильной машины желательно, чтобы Р бы­ло выше атмосферного. В этом случае исключается возможность попа­дания в систему машины воздуха из окружающей среды.

От величины разности давлений (Р_к – Р) зависит толщина стенок сосудов (конденсаторов, ресиверов и др.), а следовательно, и металло­емкость машины.

Важно также и отношение этих величин Р_к/Р, которое называют иногда «степень сжатия». Более правильно его называть «степень по­вышения давления».

Желательно, чтобы эта величина была малой, так как с ее увеличе­нием растет расход энергии, падает холодопроизводительность машины и ухудшаются объемные и энергетические хаpaктеристики компрессора.

Крайне желательна низкая (адиабатная) температура конца сжатия пара в компрессоре. От ее значения зависят нагрев компрессора, надеж­ность работы нагнетательных клапанов и возможный срок работы без ремонта. Во многом ее значение определяет конструкцию компрессора: необходимость устройства охлаждающей рубашки, использование встроенного электродвигателя и др.

Температура замерзания хладагента t₃ – это тот нижний предел, ко­торый ограничивает возможность использования данного хладагента.

Критические температура t_кр и давление P_кр указывают верхний предел области, в которой хладагент может быть в жидком состоянии. Выше критических параметров хладагент находится в газообразном состоянии, когда невозможны процессы кипения и конденсации.

Теплофизические свойства хладагентов также очень важны для конструирования и правильной эксплуатации холодильных машин. Плотность хладагента r кг/м 3 влияет на затраты энергии при его циркуляции в трубопроводах и на преодоление сопротивления в клапанах. Величина коэффициента теплопроводности хладагента λ, Вт/м ×К влияет на теплоотдачу хладагента при его конденсации и кипении в ап­паратах.

Динамическая вязкость μ, Па·с также влияет на затрату энергии в клапанах компрессора.

К основным физико-химическим свойствам хладагентов относят их электропроводность, растворимость в воде и масле и воздействие на конструкционные материалы. Аммиак хорошо растворяется в воде и пpaктически нерастворим в масле. Фреоны – наоборот: хорошо раство­ряют масло, но нерастворимы в воде и не проводят электрический ток. Исключительную значимость для безопасной эксплуатации холодильных установок имеют токсичность и пожаро-взрывоопасность хладаген­тов. Эти свойства иногда называют физиологическими.

Токсичность – это относительное свойство, которое проявляется, если создается опасная степень концентрации хладагента в воздухе. Все хладагенты токсичны: при достаточно высокой концентрации в поме­щении они вытесняют воздух и вызывают удушье.

Оценивают токсичность коэффициентом токсичной опасности

(2.1)

где – плотность паров хладагента при 20 0 С, а ПДК – предельно допусти­мая концентрация хладагента в воздухе, мг/м 3 .

Значения ПДК и К_то для ряда наиболее часто используемых хлада­гентов приведены ниже в табл. 2.1.

Таблица 2.1 — Значения ПДК и К_то

Назначение хладагента, его свойства и способы работы с ним

Процесс охлаждения в холодильных установках происходит в результате кипения фреона — газообразного вещества, который выполняет функцию хладагента (теплообменника). Этот материал не только является основным функциональным элементом, но и выполняет роль смaзoчного состава для компрессора устройства.

Температура кипения фреона напрямую зависит от давления окружающей среды. Чтобы в холодильнике или кондиционере сохранялся цикл конденсации и испарения вещества, нужно поддерживать в системе установленный уровень давления.

В холодильных установках применяются разные виды фреона, имеющие свой химический состав и особенности. Чаще всего применяются хладагенты следующих типов:

Температура кипения у хладагентов различается, её можно определить по специальным техническим таблицам. Для заправки того или иного холодильного устройства, нужно учитывать тип фреона, который оно использует в работе. При необходимости, фреон можно заменять хладагентом со сходными показателями давления и температурой кипения.

Схема холодильного цикла

Охлаждение воздуха в кондиционере и другом холодильном оборудовании обеспечивается циркуляцией, кипением и конденсацией фреона в замкнутой системе. Кипение происходит при низком давлении и температуре, а конденсация при высоком давлении и температуре.

Такой способ работы называется холодильным циклом компрессионного типа, так как для движения хладагента и повышения давления в системе используется компрессор. Рассмотрим схему компрессионного цикла поэтапно:

1. При выходе из испарителя вещество пребывает в состоянии пара с низким давлением и температурой (участок 1-1).
2. Затем пар поступает в компрессионную установку, которая повышает его давление до 15–25 атмосфер и температуру в среднем до 80 °C (участок 1-2).
3. В конденсаторе хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкое состояние. Конденсация производится с воздушным или водяным охлаждением в зависимости от вида установки (участок 2-3).
4. При выходе из конденсатора, фреон попадает в испаритель (участок 3-4), где, в результате снижения давления, начинает кипеть и переходит в газообразное состояние. В испарителе фреон забирает тепло из воздуха, благодаря чему воздух охлаждается (участок 4-1).
5. Затем хладагент движется в компрессор и цикл возобновляется (участок 1-1).

Все холодильные циклы состоят из двух областей — с низким и высоким уровнем давления. За счёт разницы давления происходит преобразование фреона и его движение по системе. При этом чем выше уровень давления, тем выше температура кипения.

Компрессионный цикл охлаждения используется при работе многих холодильных систем. Хотя кондиционеры и холодильники различаются по конструкции и назначению, они работают по единственному принципу.

Признаки утечки фреона

Хладагент фреон в кондиционерах подвержен утечке в процессе эксплуатации. В течение года использования количество фреона уменьшается на 4–7% естественным образом. Однако при неисправной работе кондиционера или повреждениях внутреннего блока, утечка может произойти и в новом устройстве. Её важно определить на начальном этапе и вовремя дозаправить устройство хладагентом.

Основные признаки утечки фреона:

• Плохое охлаждение помещения.
• Появление инея на деталях внутреннего и внешнего блока.
• Подтеки масла под кранами.
• Повышенный шум и вибрации устройства при работе.
• Появление неприятного запаха при работе кондиционера.

Если утечка произошла в результате длительного использования, работоспособность кондиционера можно восстановить, заправив его хладагентом. При повреждении деталей и фреоновых трубок, по которым движется цикл, потребуется не только дозаправка, но и вмешательство специалистов по ремонту охладителей.

Способы заправки кондиционера

Заправку кондиционеров фреоном рекомендуют производить не реже, чем раз в 1.5-2 года. За это время происходит естественная утечка значительной части хладагента, которую необходимо восполнить. Эксплуатация охладителей без дозаправки в течение 2 лет и более может привести к поломке устройства из-за перегрева и износа деталей, а также утечки масла.

Дозаправкой устройств кондиционирования занимаются специализированные службы. Однако если есть необходимые инструменты, эту процедуру можно провести самостоятельно.

Как правило, кондиционер не требует полной заправки, а нуждается лишь в восполнении того количества хладагента, которое испарилось в результате утечки. Поэтому важнейшим этапом работ является определение уровня утечки вещества.

Новичок может сделать эту процедуру двумя способами:

• По давлению. Чтобы узнать количество фреона, нужно посмотреть в инструкцию кондиционера — там будет указан уровень давления в системе. Затем необходимо присоединить к устройству коллектор — он покажет реальный уровень давления в охладителе. Путём вычитания полученной величины из параметров, указанных в документах, несложно узнать необходимое количество вещества для дозаправки.
• По массе. При полной заправке кондиционера, можно узнать необходимый объем по массе. Для этого также нужно обратиться к документации. При заполнении устройства фреоном, баллон с хладагентом для кондиционера ставится на точные весы. В процессе перекачивания, нужно внимательно следить за весом баллона и при восполнении недостатка вещества, сразу отключать систему.

Заправка кондиционера: алгоритм действий

Перед тем как заправить систему кондиционирования фреоном, нужно подобрать необходимые инструменты и материалы. Для этого потребуется манометр, баллон с фреоном, вакуумный насос, а также весы, по которым будет определяться объем хладагента в кондиционере.

Читать еще:  Фенол

Алгоритм действий при заправке кондиционера:

• Сначала нужно отключить охладитель от электричества и определить необходимое для заправки количество фреона по весу или давлению в системе.
• А также нужно «продуть» трубки с помощью азота, чтобы удалить из системы лишние примеси и убедиться в герметичности системы. Это важно сделать в том случае, если существует подозрение на утечку хладагента из-за повреждения системы.
• Затем нужно закрыть трехходовой клапан по часовой стрелке.
• Чтобы определить уровень давления и совершить дозаправку, нужно присоединить к штуцеру манометрический коллектор.
• После этого трехходовой клапан снова открывается, к коллектору присоединяется баллон с хладагентом и перекачивается в систему.

Сравнительная таблица хладагентов

Ранее при производстве холодильных установок использовали аммиак, как хладагент. Однако это вещество губительно влияет на экологию и разрушает озоновый слой, а в больших количествах может создавать проблемы со здоровьем у людей. Поэтому учёные и производители начали разpaбатывать другие виды охлаждающих веществ.

Современные виды хладагентов безопасны для экологии и людей. Они представляют собой различные типы фреонов. Фреон — это вещество, которое содержит фтор и насыщенные углеводороды, отвечающее за теплообмен. На сегодняшний день существует более сорока видов таких веществ.

Фреоны активно используются в бытовых и промышленных приборах, работающих на охлаждение воздуха и жидкостей:

• В качестве хладагента в холодильнике.
• Для охлаждения морозильной камеры.
• Как хладагенты для сумок-холодильников.
• Для охлаждения воздуха в кондиционере.

Таблица свойств позволяет выбрать оптимальный вид хладагента. Она отражает основные свойства фреонов: температуру кипения, теплоту парообразования, плотность.

При заправке кондиционера могут понадобиться и сравнительные таблицы фреонов. Они определяют вещества, которыми можно заменить тот или иной хладагент, если его не удалось найти в продаже. Ниже представлена упрощённая версия такой таблицы с наиболее распространёнными типами охладителей.

Применение хладагентов

Покупатели бытовых кондиционеров и крупных систем кондиционирования периодически задаются вопросом: «Насколько вреден фреон, используемый в системе? Разрешено ли его применение?»

Из использующихся в настоящее время, хладагент R12 признан одним из самых вредных фреонов. До недавнего времени он широко применялся в домашних холодильниках. Токсичность фреонов при прямом воздействии на человека незначительна и нормируется величиной предельно допустимой концентрации (ПДК), которая составляет 300мг/м3 для R12; 3000 мг/м3 для R22 и большинства других фреонов. Чем же тогда так вреден R12?

Как показали научные исследования, R12, попадая в верхние слои атмосферы, способствует разрушению озонового слоя Земли. Это в свою очередь приводит к повышенному проникновению ультрафиолетовой радиации к поверхности Земли, которая оказывает разрушительное воздействие на живые организмы и человека в частности.

Именно поэтому ученые обеспокоены этой проблемой, имеющей планетарное значение. Действительно, фреон R12, выпущенный в атмосферу в Европе, может увеличить поток ультрафиолета в Америке.

Вслед за R12 прекратится выпуск и использование R22. Сегодня около 85% кондиционеров используют хладагент R22. В качестве хладагентов, заменяющих R22, предлагаются R134а, R407с и R410A.

В соответствии с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) в 1987 г. вступил в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой» во исполнение Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 г., предусматривающий постепенное сокращение производства и потрeбления ряда хлорфторуглеродов.

Озоноразрушающая активность хладагентов оценивается величиной озоноразрушающего потенциала, который может принимать значения от 0 (для озонобезопасных хладагентов) до 13 (для озоноразрушающих).

Так озоноразрушающий потенциал R12 равен 1,0; R22 — 0,05; R134а — 0; R407C — 0.

Значит ли это, что проблема создания новых хладагентов решена и они отвечают всем предъявляемым требованиям.

К сожалению, идеального хладагента пока не существует, и приходится идти на компромиссы. R134а не разрушает озоновый слой, но его термодинамические свойства далеки от совершенства.

Хладагент, являющийся рабочим телом кондиционера, выбирается разработчиками систем кондиционирования с учетом большого числа факторов: эффективности работы оборудования, стоимости, пожаробезопасности и токсичности. Требования к холодильным агентам постоянно пополняются и уточняются под конкретные задачи.

Основными факторами, определяющими выбор хладагента, безусловно, являются его термодинамические и теплофизические хаpaктеристики. Они влияют на эффективность, эксплуатационные показатели и конструктивные хаpaктеристики кондиционеров. Широкое применение в холодильной технике нашли фторхлоруглеродные хладагенты (фреоны), обладающие требуемыми термодинамическими и теплофизическими качествами. Свойства хладагентов зависят от структуры молекулы вещества, присутствия соотношения молекул фтора, хлора и водорода в его составе (рис.1).

Вещества с высоким содержанием молекул водорода являются горючими и при их применении пожароопасными.

Вещества с содержанием фтора обладают токсичностью и их применение ограничено санитарными нормами.

Вещества с малым содержанием водорода долго «живут» в атмосфере, не разлагаясь на части, поглощаются биосферой Земли и являются экологически нежелательными.

На рис.1 указаны как «запретные» области по факторам горючести, токсичности и стабильности веществ в атмосфере и область допустимого состава для использования в качестве альтернативных R12 и R22 хладагентов.

На диаграмме для группы метана (рис. 2) мы видим, что холодильные агенты R11 и R12 лежат в области экологически нeблагоприятных хладагентов. Широко применяемый в настоящее время хладагент R22 хотя и лежит в области допустимой для применения, но все же содержит в своем составе атом хлора и поэтому является «озоноопасным». «Озоноопасность» R22 составляет всего 5% от «озоноопасности» хладагента R12, что нашло отражение в Монреальском протоколе в сроках реализации сокращения выпуска. На диаграмме веществ группы этана (рис.3) интерес для промшленности представляют хладагенты R134a и R125. R134a предложен как альтернатива традиционному хладагенту R12, широко используемому в холодильной технике и, в частности, в чиллерных системах.

Для применения в кондиционерах хладагент R134a недостаточно привлекателен по своим термодинамическим хаpaктеристикам. Для модификации его свойств, к нему добавляют хладагенты R32 и R125. Присутствие в смеси каждого хладагента обеспечивает придание необходимых свойств смеси и выполняет определенную функцию. R32 (23%) способствует увеличению производительности. R125 (25%) исключает горючесть смеси. R134а (52%) определяет рабочее давление в контуре хладагента.

Смесь хладагентов такого состава получила марку R407C. Подобно хладагенту R22, R407C обладает малой токсичностью, химически стабилен и не горюч. Если произошла утечка хладагента, то к негативному влиянию нехватки хладагента на работу кондиционера добавляется и отрицательное влияние изменения ее состава. Оставшийся в системе хладагент имеет отличный от оптимального состав и его нельзя использовать для работы без доработки. Поэтому при ремонте необходимо слить оставшийся хладагент полностью и заправить систему новой смесью оптимального состава. Основная разница в хаpaктеристиках прежнего хладагента CHF2Cl (R22) и нового R407C заключается в величине давлений при рабочих температурах и типе масел, совместимых с данным хладагентом. Рабочее давление в системе, заправленной хладагентом R407C, несколько выше, чем в случае хладагента R22 (табл.1).

Традиционно используемое с хладагентом R22 минеральное масло не пригодно в сочетании с R407C. Новый хладагент плохо смешивается с минеральным маслом, в особенности, при низких температурах и образует с ним расслаивающуюся двухфазную смесь. Это приводит к неудовлетворительной смазке компрессора из-за периодического попадания в зону смазки жидкого хладагента вместо масла. Это приводит к быстрому износу трущихся частей компрессора. Кроме того, плохо растворимое в хладагенте масло, имеющее при низких температурах высокую вязкость, забивает капиллярные трубки и нарушает нормальную циркуляцию хладагента.

Чтобы обойти эти трудности, хладагент R407C применяется в сочетании с эфирным маслом, растворимым в данном хладагенте. Один из недостатков такого синтетического масла — высокое поглощение им влаги. Хранение, трaнcпортировка, процесс заправки маслом должны исключать возможность попадания в масло не только капельной влаги, но и продолжительный контакт с влажным воздухом, из которого масло активно поглощает влагу. Необходимы также специальные меры по предотвращению попадания влаги в систему как в процессе производства кондиционера, так и при его установке на месте использования.