Хладагенты и хладоносители

Холодильный агент (хладагент) переносит тепло по холодильному контуру от испарителя, где оно поглощается хладагентом при испарении, к конденсатору, где оно передается в окружающую среду при конденсации. В качестве хладагентов обычно используют аммиак, фреоны и ряд углеводородов.

В соответствии с системой, разработанной Международной организацией по стандартизации, названия хладагентов включают букву R (refrigerant) и цифру, обозначающую марку и структуру.

Хладагенты климатического и холодильного оборудования имеют разную температуру кипения (в холодильных системах - до −18ºС, в климатических – от +2 до +5ºС) и некоторые другие свойства. Поэтому некоторые хладагенты используются только в холодильном оборудовании (R600, изобутан), некоторые – только в климатическом (R410A), некоторые – и там и там.

Для разного холодильного оборудования требуются хладагенты с разными характеристиками (прежде всего, температурой кипения). Самыми лучшими термодинамическими свойствами обладает аммиак, который применяют в холодильных установках с температурой -15 – 25ºС а также для охлаждения до -70ºС в вакууме. Аммиак дешев, но токсичен, горюч и взрывоопасен в определенной концентрации.

Фреоны: безопасность, технологии и стоимость

Наибольшее распространение получили фреоны – производные насыщенных углеводородов (чаще метана и этана), содержащие атомы фтора или хлора, реже - брома. Фреоны нетоксичны, термостойки, не горят и не взрываются, но разрушают озоновый слой атмосферы, поскольку содержат хлор. В соответствии с Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой, подписанным в 1987 году, производство фреонов с большим потенциалом разрушения озона было постепенно прекращено. Под запрет попали хлорфторуглероды(R11, R12, R113, R114, R115) и бромфторуглероды (R12B1, R13B1). Для их замены вначале применяли смеси хладагентов с малым потенциалом разрушения озона (гидрохлорфторуглеродов). Основой этих смесей служит хладагент R22, к которому добавляют хладагенты с малым или нулевым потенциалом разрушения озона.

В последующем Монреальский протокол был пересмотрен в сторону ужесточения. В настоящее время действует политика полного отказа от гидрохлорфторуглеродов, к которым относится R22, и гидрофторуглеродов.

Хладагент R22 все еще широко используется, особенно в мощных промышленных системах. На него приходится значительная доля потребляемых хладагентов. Для его замены используются смеси R404а, , R410, R134a, R32, многокомпонентные смеси R422D, R417A, R427A (на основе R134a, R125, R143a и R32), смеси R218 c фреонами RE347mcc, R846 и R32.

Но все эти вещества относятся к синтетическим фреонам с гидрофторуглеродами, использование которых в нестоящее время ограничивается. Общемировой тенденцией становится переход на природные хладагенты – углеводороды, аммиак, диоксид углерода. Так, в промышленных холодильных системах и супермаркетах сейчас распространяется использование каскадных схем охлаждения. В них для верхней ступени охлаждения в качестве хладагента используется аммиак, а в нижней - диоксид углерода.

Рис. Хладагенты, не разрушающие озоновый слой и замещаемые ими фреоны, которые выводятся из употребления

Несмотря на это, на нашем рынке пока доминирует холодильное оборудование, в котором используются синтетические хладагенты. Оно дешевле, особенно если речь идет о бывшем в употреблении оборудовании из развитых стран, где оно постепенно заменяется современным оборудованием на озонобезопасных хладагентах. Но при покупке оборудования надо учитывать доступность хладагента, который в нем используется, его цена (для ряда устаревших хладагентов она растет по мере прекращения производства) и возможность его замены современными озонобезопасными аналогами.

Хладоносители

В отличие от хладагентов хладоносители при переносе тепла не меняют своего агрегатного состояния. В холодильном оборудовании в качестве хладоносителей используются вода, рассолы и антифризы. Вода применяется для охлаждения объемов до температур выше 0ºС, поэтому используется редко. Для снижения температуры замерзания хладоносителя и расширения диапазона рабочих температур чаще всего применяют рассолы хлористого натрия и хлористого калия. В качестве антифризов применяются водные растворы этиленгликоля и пропиленгликоля.