Хладагенты для кондиционера
Понять, как устроен кондиционер и откуда в тридцатиградусное пекло берется освежающая прохлада не так уж сложно. Рассмотрим это на примере сплит-системы. Как известно из школьного курса физики, при испарении любая жидкость поглощает тепло. Если капнуть на руку спиртом или одеколоном, тут же почувствуешь холод. И, наоборот, при конденсации пара тепло выделяется.
Именно этот известный принцип и эксплуатирует любая сплит-система. Немного утрируя, можно считать, что ее главным элементом является замкнутая медная трубка. Одна ее часть проходит через находящийся в помещении внутренний блок, другая - через висящий на улице внешний. Это и есть холодильный контур, внутри которого циркулирует фреон. При прохождении через внутренний блок, фреон превращается в газ, а значит, охлаждает помещение. Во внешнем блоке он снова становится жидкостью, отдавая излишки тепла окружающему воздуху. И так раз за разом.
Правда, фреон -жидкость ленивая и сам по себе никуда не потечет. Для этого в кондиционере предусмотрен специальный «насос» -компрессор, создающий в холодильном контуре необходимое давление. Кроме того, участки холодильного контура внутри блоков снабжены алюминиевыми пластинами, помогающими фреону эффективнее делится с окружающим воздухом теплом или прохладой. Эти устройства так и называются -теплообменники. А для того, чтобы процесс шел еще шустрее, воздух через них продувают с помощью вентиляторов. То же самое происходит и в оконном кондиционере, только все его узлы и агрегаты размещены в одном корпусе.
При необходимости кондиционер можно использовать и для нагрева. Только в этом случае тепло переносится не из помещения на улицу, а наоборот. Кондиционер, работающий в режиме обогрева помещения, называют тепловым насосом.
ХЛАДАГЕНТЫ
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 1931 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.
Все фреоны это вещества, образованные на основе двух газов - метана СН4 и этана - СH3CH3. В холодильной технике метан имеет марку R-50, этан - R-70. Все остальные фреоны получаются из метана и этана замещением атомов водорода атомами хлора и фтора. Например, всем известный R-22 получается из метана замещением одного атома водорода хлором и двух - фтором. Химическая формула этого фреона - СНF2Cl.
Физические свойства хладагентов зависят от содержания трех составляющих - хлора, фтора и водорода. Так по мере уменьшения количества атомов водорода горючесть хладагентов падает, а стабильность растет. Они могут подолгу существовать в атмосфере, не разлагаясь на части и наносить вред окружающей среде. А по мере увеличения числа атомов хлора растет токсичность хладагентов и их озоноразрушающая способность.
Вред, наносимый фреонами озоновому слою оценивается величиной озоноразрушающего потенциала, который равен 0 для озонобезопасных хладагентов (R-410A, R-407C, R-134a) и до 13 у озоноразрушающих (R-10, R-110). При этом за единицу принят озоноразрушающий потенциал фреона R12, до последнего времени наиболее широко распространенного во всем мире. В качестве временной альтернативы R-12 был выбран фреон R-22, озоноразрушающий потенциал которого составляет 0,05.
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 будет прекращена уже в 2002-2004 годах. И многие новые модели уже поставляются в Европу только на озонобезопасных хладагентах - R-407C и R-410A.
|
В отличие от традиционных хладагентов, R-407C и R-410А являются смесями различных фреонов, а потому менее удобны в эксплуатации. Так в состав R-407C, созданного в качестве альтернативы R-22, 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.
Эта смесь не является изотропной, а потому при любых утечках хладагента, его фракции 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. К тому же его «экологичность» на практике может привести к дополнительной нагрузке на окружающую среду. Эвакуированный из кондиционеров фреон необходимо утилизировать, ав России или странах Азии с этим никто не станет связываться. Его просто стравят в ближайшей подворотне. И хотя для озонового слоя R-407C не опасен, он является одним из наиболее сильных «парниковых газов».
Хладагент марки R-410A, состоящий из R-32 (50%) и R-125 (50%) является условно изотропным. То есть при утечке смесь практически не меняет своего состава, а потому кондиционер может быть просто дозаправлен. Однако и R-410A не лишен некоторых недостатков. В отличие от R-22, который хорошо растворим в обыкновенном минеральном масле, новые хладагенты и предполагают использование синтетического полиэфирного масла. Что это означает на практике?
Полиэфирное масло обладает одним очень существенным недостатком - оно быстро поглощает влагу, теряя при этом свои свойства. Причем при хранении, транспортировке и заправке необходимо исключить не только попадание капельной влаги, но и контакта с влажным воздухом, из которого масло активно впитывает воду. К тому же оно не растворяет любые нефтепродукты и органические соединения, которые становятся потенциальными загрязняющими веществами.
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., ау 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 увеличивает расход меди и делает всю систему более дорогой.
И, наконец, сами озонобезопасные хладагенты стоят в несколько раз дороже традиционных. Так за килограмм R-410A придется выложить практически в 7 раз больше, чем за килограмм привычного R-22. Немногим дешевле R407C, на который активно переводится полупромышленная гамма оборудования. Здесь будет 6-кратная разница, а с учетом того, что при любой утечке его надо сливать, реальные расходы на фреон вырастут на порядок. Следует учесть и тот факт, что с ростом рабочего давления количество утечек неизбежно увеличится, поскольку прочность паяных, а главное вальцованных соединений остается прежней.
К 2002 году сплит-системы использующие озонобезопасные фреоны представили на российский рынок практически все ведущие компании. Хотя окончательный запрет на использование кондиционеров на ныне используемом R-22 вступит в силу только в 2014 году.