czynniki chłodnicze z grupy HFO

Агенты группы HFO (R1234yf, R1234ze) – значение и применение

Понятие «гидрофторолефины» (HFO), часто также как «хладагенты четвертого поколения», начало серьезно функционировать в технике охлаждения в 2013 г., когда началось широкое использование хладагента R1234yf в автомобильных кондиционерах. IV поколение хладагентов должно было появиться – широко используемые агенты из группы HFC (гидрофторуглероды) в основном являются парниковыми газами с высоким ПГП (Global Warming Potential). В соответствии с поправкой из Кигали к Монреальскому протоколу и в соответствии с регламентом ЕС 517/2014 (так называемое Ф-газовое постановление) они постепенно выводятся из производства и использования. Поэтому необходимо было найти альтернативу.

В рамках повторения химии – гидрофторолефины являются производными ненасыщенного углеводорода – пропилена (пропена) и обозначены как R1234. Они имеют 1 двойную связь углерода, 2 атома водорода, 3 атома углерода и 4 атома фтора, которые по-разному расположены в молекуле – отсюда связь присутствует в нескольких изомерах с соответствующими буквенными отметками, четко отличающихся физическими свойствами. В холодильной технике самое большое значение имеют R1234yf и R1234ze. Их общей чертой является очень низкий ПГП (4 и 7 соответственно), связанный с возникновением двойной химической связи между атомами углерода. Однако получение таких благоприятных значений имеет также обратную сторону – эта же двойная углеродная связь вызывает их легкую горючесть. Они классифицируются в стандарте PN-EN 378 как A2L – трудно воспламеняющиеся (агент класса A2L распространяет огонь в условиях испытаний 60°C и 101,3 кПа при макс. скорости сгорания ≤ 10 см/с в условиях испытаний 23°C и 101,3 кПа).

Агент R1234yf был создан в результате сотрудничества конкурирующих химических гигантов DuPont и Honeywell с целью удовлетворения требований Директивы 2006/40/EC (Директива MAC) по автомобильным кондиционерам. Системы кондиционирования автомобилей, омологированных после 2011 г., должны были заполняться хладагентом с ПГП<150. Это означало целевое устранение агента R134a (ПГП=1430). На практике эта запись вступила в силу с 1 января 2013 г. и с 1 января 2017 года. это относится ко всем новым транспортным средствам. Введение нового агента не обошлось без споров – его температура самовоспламенения составляет 405ºC, что, по мнению некоторых автопроизводителей (например, немецкий Daimler) может вызвать большую опасность пожара со стороны кондиционера в случае столкновения. Кроме того, побочный продукт сжигания агента HFO, т.е. фтористый водород, представляет собой серьезную опасность, например, для спасательных бригад, работающих возле горящего автомобиля. Однако исследование как немецкого правительственного агентства Kraftfahrt-Bundesamt, так и Международного Общества автомобильных инженеров показывает, что риск пожара, вызванного самовозгоранием агента в случае столкновения, незначителен. В конечном счете, также и Daimler использует в своих автомобилях агент R1234yf, однако с дополнительной защитой на случай пожара.

Кроме того, автомобильный кондиционер R1234yf практически не используется в качестве самостоятельного хладагента. Однако он является важным компонентом хладагентов, являющихся смесями. Коронным примером является агент R513A – негорючая азеотропная смесь (без температурного скольжения), состоящая из R1234yf (56%) и R134a с ПГП=573, используемая в качестве замены агента R134a в существующих и новых установках.

Агент R1234ze поставляется в двух формах – R1234ze(E) и R1234ze(Z).  Изомер R1234ze (Z) не подходит для холодильных установок из-за высокой нормальной температуры кипения, составляющей 9,8°C, и низкой объемной мощности охлаждения. Первоначально этот агент был создан в качестве вспенивающего агента, а стоимость его производства (и, следовательно, конечного продукта) ниже, чем для R1234yf. R1234ze(E) с ПГП=7 успешно может использоваться в новых разрабатываемых установках, вместо агента R134a (ПГП=1430). По сравнению с этим агентом он имеет аналогичное давление и COP, но более низкие объемные характеристики и эффективность охлаждения (ок. 75% эффективности хладагента R134a).

После начального периода недоверия производителей агент R1234ze(E) нашел широкое применение в средне – и высокотемпературных устройствах, прежде всего в крупных системах для коммерческого и промышленного охлаждения. Он поставляется в чиллерах с водяным и воздушным охлаждением, системах кондиционирования воздуха, осушителях воздуха, морозильных камерах, торговых автоматах и вендинговых дистрибьюторах, а также в тепловых насосах. В последнее время производители обращают внимание на использование R1234ze(E) для высокотемпературных тепловых насосов для коммерческих и промышленных применений. Винтовой компрессор на R1234ze (E) имеет расширенный рабочий диапазон – температура конденсации на выходе может достигать 80°C, при температуре испарения выше 30°C.

Из-за его легкой воспламеняемости агент R1234ze не подходит для ретрофита, а работающие на нем системы имеют ограничения по величине заполнения. Максимальные наполнения указаны в стандарте PN-EN 378 и зависят от положения оборудования, наличия людей в охлаждаемом пространстве и типа установки. Для установок с прямым испарением (DX) и общего доступа (класс A) максимальное заполнение является функцией нижнего предела воспламеняемости (LFL – Low Flammable Limit), составляющего для R1234ze(E) 0,303 кг/м3. Таким образом, максимальное заполнение может составлять 11,5 кг (38ᐧLFL), а если вся установка находится в машинном отделении или снаружи – 40 кг (132ᐧLFL). При контролируемом доступе (класс B) заполнение может составлять от 10 до 25 кг в зависимости от того, находятся ли устройства в зоне пребывания людей, а также находятся ли компрессор и приемник в отдельной комнате машинного отделения или снаружи. Если, с другой стороны, вся установка находится в машинном отделении или снаружи, нет ограничений на заполнение.

Как и агент R1234yf, R1234ze(E) является компонентом новых хладагентов, являющихся смесями – например, в негорючей смеси R 450A с ПГП=547 доля R1234ze(E) составляет 58% (второй компонент – это R134a).

Inne wpisy:

Системы переменного потока хладагента – что собой представляет VRF?

Системы переменного потока хладагента – что собой представляет VRF?

Еще несколько лет назад кондиционеры считались показателем роскоши и устанавливались только в некоторых объектах, а сегодня как новые, так и…
Какие хладагенты могут использоваться в тепловых насосах?

Какие хладагенты могут использоваться в тепловых насосах?

Принимая решение о покупке теплового насоса, мы обычно обращаем внимание на его параметры. Однако, в основном нас интересует тепловая мощность…
R466A: в поисках замены для R410A

R466A: в поисках замены для R410A

Вывод из обращения хладагентов с высоким ПГП (GWP) и внедрение синтетических альтернативных агентов не всегда идет гладко. Это связано, прежде…

Produkty HVACR