Хладагент (холодильный агент) — рабочее вещество холодильной машины, которое, используя свои физико-химические свойства и внешнее воздействие, осуществляет перенос тепловой энергии в холодильном цикле, изменяя своё фазовое состояние - «Твёрдое тело-Жидкость-Пар». Например, в закрытом холодильном цикле хладагент при кипении (испарении) отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем, после сжатия, передаёт её охлаждающей среде при конденсации.
В качестве хладагента применяются различные вещества, которые могут являться жидкостью, газом и даже иметь твёрдое агрегатное состояние. Твердые хладагенты, которые применяются наиболее часто, — это лёд (замороженная вода) и твердый углекислый газ («сухой лёд»). Лёд переходит в жидкое состояние при 0°C, а твердый углекислый газ переходит непосредственно в состояние пара при температуре -78,3 °С при стандартном атмосферном давлении.
Человечество издревле испытывало потребность в получении холода. До наших дней дошли достоверные данные о получении охлаждённых жидкостей и даже льда в «холодильниках» древней Индии, Ирана и Египта. Первая задача была — охладить определённый объём воды. Для охлаждения воды в качестве хладагента была использована сама вода!
Блистательность идеи состояла в том, чтобы сделать сосуды пористыми. Часть воды, просачиваясь через поры, испарялась на поверхности кувшинов, охлаждая её, а обдувание сухим воздухом интенсифицировало этот процесс. В результате оставшаяся в сосудах вода, как в холодильнике, охлаждалась на 10-15°С ниже начальной температуры.
В Египте продвинулись дальше в области получения низких температур (относительно низких) и научились получать лёд без привычных для нас холодильников, использующих в качестве рабочего вещества фреоны (хладоны) . Египтяне также использовали охлаждающий эффект испарения, но доработали его и сделали процесс гораздо более эффективным.
Плоские керамические сосуды, напоминающие по форме большие тарелки, они наполняли водой и помещали на соломенных матах, уложенных на дне неглубоких колодцев, вырытых в земле. В ночное время при ясном небе вода в плоских сосудах интенсивно охлаждалась, что зачастую приводило к образованию слоя льда на поверхности воды. Множество «специалистов холодильной отрасли», обдувая опахалами всю ночь поверхность воды, увеличивали эффективность данной системы.
Значительное понижение температуры в данном «холодильнике» (до 0°C) обусловлено не только интенсивным испарением воды, но и мощным эффектом теплового излучения с поверхности воды.
Таким образом, первым полноценным хладагентом на Земле была ВОДА (H2O) и она замечательно справлялась с задачей переноса тепла при изменения своего фазового состояния. Хладагент «вода» имеет неорганическое природное происхождение и широкое распространение в естественной среде при нормальных условиях.
В настоящее время вода в качестве хладагента известна под обозначением R-718, а воздух — R-729. Воздух, кстати, это смесевой (многокомпонентный) зеотропный хладагент.
В первой половине прошлого столетия началось активное развитие холодильной промышленность, в частности, выросло производство бытовых холодильников в США. Для заправки холодильников в то время использовались аммиак и сернистый ангидрид, но данные вещества являются высокотоксичными и огнеопасными.
В 1928 году Томас Миджи, являясь сотрудником компании «Kinetic Chemicals Ink.» (США), получил новый хладагент — Дифтордихлорметан (CF2Cl2), показавший замечательные свойства как хладагента для заправки холодильников: оптимальная температура кипения, не горючий и не ядовитый, не имеет резкого запаха, не взаимодействует с большинством металлов. Эта же компания ввела в обращение торговое наименование FREON® 12 и обозначение хладагентов буквой «R» - “Фреон R-12”. Фреон R-12 относится к хлорфторуглеродной (ХФУ) группе хладагентов.
Позднее под этим торговым наименованием - «Фреон» - компания “DuPont” (США) начала поставлять хладагенты на мировой рынок.
В середине тридцатых годов прошлого века на рынок был выведен фреон (хладон) R-22 (CF2CLH), относящийся уже к группе гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), который получил широкое распространение в низкотемпературных холодильных системах и системах кондиционирования.
В начале пятидесятых годов прошлого века был создан смесевой хладагент R-502, который успешно начал замещать фреон R-22 в низкотемпературных холодильных установках.
В дальнейшем было синтезировано большое количество хладагентов, обладающих своими термодинамическими и химическими характеристиками, но в восьмидесятые годы прошлого века хладоны R-12, R-22, R-502 составляли основной объём хладонов в секторе низко- и среднетемпературных холодильных систем различного назначения и использовались для заправки холодильников и кондиционеров в подавляющем количестве.
Это был период доминирования фреонов групп ХФУ и ГХФУ в холодопроизводительной отрасли.
! Обозначение хладагентов буквой «R», как и наименование «Фреон (Хладон)» стало общепринятым.
Кстати, «Фреонами» принято называть всю группу насыщенных Фторуглеродов или полиФторуглеродов, которые также могут содержать атомы хлора (CL) и брома (Br). Фреоны представляют собой газы или летучие жидкости. Хладоны нетоксичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, не реагируют с большинством металлов. В русскоязычной литературе часто используется синонимическое название «Хладон».
Фреоны (хладоны) групп ХФУ и ГХФУ полностью удовлетворяли по своим характеристикам потребностям различных секторов мировой холодильной отрасли до тех пор, пока в 1974 году трое учёных (двое из США и один из Германии) не выдвинули теорию о влиянии молекул хлора и брома (из состава фреонов-хладонов) на создаваемый атмосферой Земли «парниковый» эффект и о химическом взаимодействии данных молекул с озоном (О3) в стратосферном слое земной атмосферы, что, по мнению данных учёных, ведёт к «истощению» озонового слоя Земли.
Дальнейшее активное развитие и продвижение данной теории привело к принятию в 1985 году Венской конвенции по защите озонового слоя Земли и к подписанию 175 странами мира (на тот момент) Монреальского протокола в 1987 году, регулирующего производство и потребление некоторых химических веществ, разрушающих озоновый слой Земли.
Для замены фреона R-12 в девяностых годах был разработан озонобезопасный одно-компонентный хладон R-134а, но R-134а и другие хладоны этого поколения «работает» только с синтетическими маслами, что вызывает определённые трудности при переводе холодильного оборудования с хладонов групп ХФУ и ГХФУ (ретрофит) на альтернативные хладоны.
Сейчас достаточно остро стоит вопрос по замене фреона R-22 в действующем холодильном оборудовании. Ввиду действующих ограничений в отношении производства и использования R-22 данного фреона становится на рынке всё меньше и он становится всё дороже.
В данное время предлагается достаточно большой ассортимент альтернативных смесевых (многокомпонентных) хладонов для замены (ретрофита) R-22 в действующем оборудовании.
Эти вещества не содержат хлора (CL) и брома (Br) и относятся к группе гидрофторуглеродов (ГФУ или HFC).
Данные заменители R-22 IV- го поколения озонобезопасны и не имеют экологических и юридических ограничений по использованию, при этом «работают» как с синтетическими маслами, так и с традиционными минеральными. Данные хладоны-заменители являются полноценными хладагентами длительного использования, но при принятии решения по ретрофиту, эксплуатанту необходимо учитывать ряд присущих им физико-химических и термодинамических свойств (температура кипения, наличие у данных хладонов фазового сдвига и значительного температурного глайда, фракционирование вещества, особенности «работы» с минеральным маслом и обеспечение его возврата из системы, необходимо учитывать, что существуют отдельные области холодильной техники, где имеются ограничения по использованию и т. д.), необходимо инженерно-техническое решение специалиста, прогнозирование и расчёт возможных изменений холодопроизводительности установки, вероятной замены отдельных компонентов имеющейся холодильной системы, необходимость корректировки в работе систем управления, контроля и защиты холодильной установки.
Подробнее тему ретрофита (перевода оборудования) с фреона R-22 и R-12 на альтернативные фреоны-заменители мы осветим в наших ближайших публикациях.
Наша компания предлагает широкий ассортимент фреонов-заменителей R-22, отвечающих индивидуальным условиям каждого заказчика. Наши специалисты предоставят профессиональные инженерно-технические рекомендации и предложат оптимальное решение по Вашей холодильной системе.
Фреоны (Хладоны), являясь инертными, негорючими, простыми в производстве и хранении веществами, получили широкое распространение как хладагенты в промышленных и бытовых холодильных агрегатах и кондиционерах, применяются как распылители (пропелленты) в аэрозольных составах различного назначения, используются как вспениватели в производстве пенопластов и пенополиуретанов. Некоторые хладоны применяются как эффективные инертные растворители и средства очистки, используются в качестве реагентов для сухого травления при изготовлении микросхем в электронной промышленности. Некоторые хладоны применяют для синтеза фтормономеров и других органических продуктов. Отдельная группа хладонов используют в огнетушащих составах (ГОТВ) в качестве ингибиторов пламени и флегматизаторов горения углеводородов.
Из хладагентов, использовавшихся до восьмидесятых годов, сохранил позиции эксплуатационной популярности, пожалуй, только R-717 (Аммиак, NH3). В отдельных секторах производства холода популярность Аммиака даже несколько растёт в последнее время. Он не представляет угрозы атмосфере и озоновому слою Земли. По своим термодинамическим и эксплуатационным показателям R-717 впереди очень многих хладагентов, но его токсичность накладывает серьёзные ограничения на использование. Тем не менее, Аммиак широко и успешно используется в крупных холодильных установках в мясоперерабатывающей промышленности, в охладителях жидкости, в больших установках производства «ледяной» воды и в льдогенераторах, на рефрижераторном флоте и в абсорбционных бытовых холодильниках.
Последние несколько десятилетий всё большее применение в холодильной технике получают хладагенты углеводородной (УВ) группы. Данные вещества не содержат Фтор и, следовательно, их нельзя отнести к общей группе с фреонами. Наиболее распространёнными хладагентами этой группы являются R-600а (Изобутан) и R-290 (Пропан). Данные вещества применяются как самостоятельные хладагенты, так и в качестве компонента в смесевых, в том числе в альтернативных хладонах-заменителях R-22.
R-600a и R-290, являясь природными хладагентами, не представляют угрозу для окружающей среды: ODP=0 и GWP=0.
R-600a и R-290 достаточно энергоэффективные хладагнты, имеют небольшое давление нагнетания, «работают» с минеральными и синтетическими маслами, требуется меньшее количество вещества «для заправки холодильника», а компрессор будет иметь в два раза большие габариты, но при этом производить меньше шума. Хладагенты группы УВ совершенно не подходият для ретрофита.
Изобутан и пропан — горючие вещества и могут образовывать взрывоопасные смеси с воздухом! Это накладывает определённые ограничения на применение R-600a и R-290, хотя для «заправки холодильников» эти хладагенты применяются почти тридцать лет во всём Мире.
R-600a и R-290 используются также в качестве хладагента в небольших блочных охладителях жидкости («Чиллерах») и в блочных мобильных кондиционерах.
Борьба Человечества с периодическим появлением самовосстанавливающихся «озоновых дыр» в атмосфере Земли и за поддержание оптимальных характеристик парникового эффекта на поверхности Планеты, создаваемого нашей атмосферой, всё больше толкает учёных инженеров пристальнее обратить своё внимание на такой природный хладагент, как Углекислота -СО2. Двуокись углерода (R-744) известна давно и почти идеально подходит на роль хладагента: данное вещество не горит, химически инертно, не токсично, не разрушает озоновый слой и дёшево в производстве. Недостатком данного хладагента являются высокие рабочие давления в системе, что обуславливает особые требования и технические решения для всех компонентов холодильной установки, и в первую очередь для конструкции компрессора. Работа компрессора при увеличении степени сжатия в 5-10 раз влечёт за собой значительное увеличение потребления электроэнергии. Тем не менее, диоксид углерода находит широкое и эффективное применение в холодильных установках низких температур до -55,0 ?C. Применение СО2 в двухкаскадных машинах показывает очень хорошие термодинамические и экономические показатели.
С учётом развития современных технологий машиностроения и производства материалов, обладающих новыми характеристиками, применение диоксида углерода в холодильных установках в качестве хладагента выглядит достаточно перспективно.
Мир хладагентов огромен и разнообразен. Они различаются «по происхождению» и по своим физико-химическим и термодинамическим характеристикам, по областям применения и уровню «вредности для всего окружающего», по уровню стоимости и объёмам производства.
В последующих наших публикациях мы гораздо подробнее постараемся осветить не только отдельные группы и виды хладагентов, но ещё и вопросы из области производства Холода. Да и не только Холода — например, в холодильном цикле Теплового насоса конечным продуктом является Тепловая энергия.
В нашей Компании вы можете приобрести широкий спектр не только хладагентов, но также холодильные масла и специальный инструмент, холодильное оборудование и его компоненты, сопутствующие материалы, приборы и устройства.
Специалисты нашей Компании помогут Вам найти оптимальное инженерное решение Вашей задачи в области «Холода».
Все представляемые нами товары соответствуют заявленным в них характеристикам, а дополнительной Гарантией этого может служить, наверное, то, что мы уже более 20 лет успешно работаем в области производства Холода. Это единственная наша специализация.
Мы рады будем быть Вам полезными.
