Продолжение таблицы 1.

В последнее время для анализа общего потенциала парникового эффекта используют также параметр, называемый суммарным эквивалентным тепловым воздействием TEWI(Total Equivalent Warming Impact), который представляет собой сумму непосредственного потенциала парникового эффекта в результате эмиссии вещества в атмосферу и косвенного потенциала, обусловленного эмиссией СО₂ в процессе производства электроэнергии, которая необходима для эксплуатации холодильных установок.

Суммарное эквивалентное тепловое воздействие TEWI в значительной степени зависит от свойств и количества используемого хладагента, герметичности, режима и продолжительности работы, способа производства электроэнергии.

Если электроэнергия производится на гидроэлектростанциях или за счет энергии ветра или солнца, то выбросов СО₂ нет. В Норвегии, например, 99,6 % всей электроэнергии производится на гидроэлектростанциях, поэтому в среднем выброс СО₂ составляет 0,005 кг на 1 кВт×ч. В то же время в Дании 91 % электроэнергии производят при сжигании угля, что дает 1,1 кг СО₂ на 1 кВт×ч энергии. Следовательно, необходимо улучшать энергетические показатели, в том числе эффективность холодильных систем. В развитых странах 20...25 % электроэнергии, потребляемой в быту, приходится на холодильники и морозильники, и ухудшение энергетических показателей холодильной системы даже на 1...2 % сказывается на уровне глобального потепления.

По степени озоноразрушающей активности хладагенты (см. табл. 1) делятся на две группы:

хладагенты с высокой озоноразрушающей активностью (ODP ³ 1,0) —это хлорфторуглероды (ХФУ, или по международному обозначению CFC) R11, R12, R13, R113, R114, R115, R502, R503, R12BI, R13BI (или иначе CFC11, CFC12, CFC13 и т. д.) и др.

Хлорфторуглероды (ХФУ) благодаря высоким эксплуатационным холодильным характеристикам в течение десятилетий считались незаменимыми хладагентами, и им отдавали предпочтение в бытовой и торговой холодильной технике. Однако проведенные в последние годы исследования показали интенсивное разрушение защитного озонового слоя Земли от солнечной радиации.

Впервые механизм истощения защитного слоя Земли описали в 1974 г. американские ученые Калифорнийского университета (США) Марио Молина и Шепвуд Роулэнд. Они показали, что молекула оксида хлора и атом хлора — сильнейшие катализаторы, способствующие разрушению озона. Путь молекул хлора в стратосферу занимает один-два года. Достигают стратосферы только химически стабильные молекулы, которые не разрушаются под действием солнечных лучей, химических реакций и не растворяются в воде. Именно такими качествами обладают молекулы ХФУ. Время их жизни — более ста лет. Молекулы ХФУ тяжелее воздуха, и их количество в стратосфере крайне мало: три—пять молекул ХФУ на десять миллиардов молекул воздуха. Под действием ультрафиолетового излучения от молекул ХФУ отрывается атом хлора, а оставшийся радикал легко окисляется, давая молекулу оксида хлора и новый радикал. Атом хлора и молекула оксида хлора активно включаются в каталитический цикл разрушения озона. Одна молекула хлора, достигающая стратосферы, способна разрушить от десяти тысяч до ста тысяч молекул озона;

хладагенты с низкой озоноразрушающей активностью (ODP<0,1) — это гидрохлорфторуглероды (ГХФУ, или по международному обозначению HCFC) R21, R22, R141b, R142b, R123, R124 (или иначе HCFC21, HCFC22, HCFC14lb и т. д.) и др. (см. табл. 1).

Все хладагенты, не содержащие атомов хлора (фторуглероды FC, гидрофторуглероды HFC, углеводороды НС и др.), считаются полностью озонобезопасными (ODP=0). Таковыми являются хладагенты R134, R134a, R152a, R143a, R125, R32, R23, R218, R116, RC318, R290, R600, R600a, R717 и др.

Для менее озоноопасных хладагентов группы HCFC установлены более отдаленные сроки — сокращение их производства и использования с 2005 г. и полный запрет с 2020 г. (возможно ужесточение сроков).

В основе пути современного развития холодильной техники на многие годы лежит поэтапный перевод всего холодильного оборудования на озонобезопасные хладагенты.

На первом этапе (переходный период) наряду с заменой хладагентов CFC озонобезопасными (HFC, FC) допускается замена их хладагентами HCFC, которые названы переходными.

Альтернативные хладагенты HCFC с низким потенциалом ODP не являются полностью озонобезопасными, однако в переходный период их разрешенного легального существования все выпускаемое и действующее холодильное оборудование на HCFC (например, R22) условно можно считать озонобезопасным.

На втором этапе (после переходного периода) в результате перестройки и модернизации химической промышленности и всего холодильного сектора (производство и эксплуатация) все холодильное оборудование будет переведено на полностью озонобе-зопасные хладагенты.

Проблема озонобезопасности холодильной техники решается по двум направлениям:

· создание и организация производства холодильных машин нового поколения, в которых используются озонобезопасные или переходные хладагенты и совместимые с ними холодильные масла, адсорбенты, материалы и комплектующие изделия;

· перевод парка действующего холодильного оборудования на озонобезопасные или разрешенные переходные хладагенты.

Общей и первоочередной задачей в обоих направлениях является разработка (подбор) новых или освоение уже предлагаемых на мировом рынке хладагентов, удовлетворяющих требованиям потребителей.

Для бытовой холодильной техники альтернативным является хладагент R134a (C₂H₂F₄).

Как отмечалось ранее, выброс в атмосферу хладагентов способствует также возникновению «парникового эффекта». Причем влияние R134a на парниковый эффект (потенциал глобального потепления) в 1300 раз сильнее, чем у СО₂. Выброс в атмосферу одной заправки R134a из бытового холодильника (около 140 г) соответствует выбросу 170 кг СО₂. В Европе в среднем 448 г СО_2××образуется при производстве 1 кВт×ч энергии, т. е. этот выброс соответствует производству 350 кВт×ч энергии (что гораздо меньше энергии, потребляемой холодильником за 15...20 лет его службы).

Энергетические показатели R134a ниже, чем у R12 (меньше удельная объемная холодопроизводительность и холодильный коэффициент при температурах кипения ниже —15 °С). Поэтому в холодильных машинах, работающих при температурах кипения ниже —15 °С, целесообразно применять хладагенты с более низкой нормальной температурой кипения либо компрессор с увеличенным часовым объемом, описываемым поршнями.

Фирма «Du Pont» выпускает сервисные смеси под общей торговой маркой* СУВА.

* (Товарные хладагенты продаются под разными торговыми названиями (в зависимости от фирмы-производителя), например: СУВА 134а, СУВА МР39 (фирма «Du Pont»), Forane 134а, Forane FX56 (фирма «Эльф Атокем») и др.)

Хладагент СУВА 134а не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Однако при сжатии воздуха могут образовываться горючие смеси. Не следует смешивать СУВА 134а с R12, так как образуются газ высокого давления и азеотропная смесь с массовыми долями компонентов 50 и 50%. Давление насыщенного пара этого хладагента несколько выше, чем у R12 (соответственно 1,16 и 1,08 МПа при 45 °С). Пар R134a разлагается под влиянием пламени с образованием отравляющих и раздражающих соединений, таких, как фторводород.

По классификации ASHRAE этот продукт относится к классу А1. В среднетемпературном оборудовании (—7 °С и выше) СУВА 134а имеет эксплуатационные характеристики, близкие к R12. В зависимости от условий эксплуатации холодопроизводительность меняется в диапазоне от—10 до+2 % холодопроизводительности R12.

Хладагент рекомендуется применять в бытовых холодильниках. Может быть использован для ретрофита* систем, работающих на R12. (*Перевод работающего оборудования на озонобезопасные хладагенты называют ретрофитом.)

В нашей стране к производству бытовых холодильников на озонобезопасном хладагенте R134a в 1995 г. приступил завод, выпускающий бытовые холодильники «Бирюса». За 1995 г. было отправлено на экспорт в Германию, Голландию и Финляндию 6555 холодильников «Бирюса-8».

В настоящее время Минский завод холодильников наладил выпуск бытовых холодильников «Атлант», работающих на хладагенте СУВА 134а. Первый бытовой холодильник, работающий на озонобезопасном хладагенте R134a, был выпущен АО «Атлант» в декабре 1993 г.

Литовский завод «Снайге» начал выпуск холодильников с использованием СУВА 134а в 1993 г.

Холодильники, работающие на СУВА 134а, заправляют полиэфирными маслами.

Хладагент СУВА НР62 (R404A) состоит из смеси R143a/R125/R134a (массовые доли компонентов соответственно 52, 44 и 4 %). Смесь близка к азеотропной с температурным градиентом менее 0,5 К.

В зависимости от условий эксплуатации обеспечивается повышение холодопроизводительности на 4...5 % и снижение температуры нагнетания компрессора до 8 % по сравнению с R502 (по данным фирмы «Du Pont»).

Хладагент после поступления в продажу с конца 1993 г. первоначально использовали в новом оборудовании, рассчитанном на низкие и средние температуры кипения. В настоящее время смесь (по данным фирмы «Du Pont») применяют в качестве хладагента для ретрофита систем, работающих на R502. При этом необходима замена масла (требуется полиэфирное масло).

Для использования в работающем холодильном оборудовании предлагаются также сервисные трехкомпонентные смесиСУВА МР и СУВА HP (СУВА МР39, СУВА МР66, СУВА НР80, СУВА НР81), в состав которых входит переходный хладагент R22, и поэтому время их использования ограничено. Для сервисных смесей СУВА МР и СУВА HP подходит алкилбензольное или полиэфирное масло.

Состав сервисных смесей, перспективных для применения в бытовых и торговых холодильных установках, приведен в табл. 2.

Таблица 2 - Массовая доля компонентов сервисных смесей, %