Хладагент это рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении и в процессе испарения отнимает тепло от охлаждаемого объекта, а затем после конденсации передаёт его окружающей среде.
Современные холодильники в основном компрессионные и, как следует из названия, имеют компрессор (а некоторые модели даже два). Кроме этого, конструкция предусматривает испаритель. Меж ними циркулирует хладагент. Сначала сжатый компрессором хладагент, находясь в газообразном состоянии, поступает в конденсатор длинную зигзагообразную трубку. Там он превращается в жидкость и отдаёт тепло окружающей среде. Через специальный регулирующий вентиль жидкий хладагент поступает в испаритель, который находится внутри теплоизолированной морозильной или холодильной камеры. Там давление падает, он начинает кипеть, испаряется, снова превращаясь в газ, отбирая при этом тепло у окружающего воздуха. Камера холодильника охлаждается. Испарившийся хладагент опять сжимается компрессором и попадает в конденсатор. И так цикл повторяется снова и снова. Этот принцип охлаждения используется в большинстве холодильников уже десятки лет.
1 компрессор; 2 нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор; 4 фильтр-осушитель; 5 капиллярная трубка; 6 испаритель холодильной камеры; 7 испаритель морозильной камеры; 8 всасывающий трубопровод" src="http://pics.rbc.ru/img/cnews/2008/02/15/1.jpg">
Схема компрессионного холодильника:
1 компрессор; 2 нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор; 4 фильтр-осушитель; 5 капиллярная трубка; 6 испаритель холодильной камеры; 7 испаритель морозильной камеры; 8 всасывающий трубопровод
Однако есть и другой тип холодильников, пусть и менее популярный сегодня, абсорбционные. Циркуляция рабочих веществ: абсорбента (воды) и хладагента (как правило, аммиака), имеющих разную температуру кипения при атмосферном давлении, осуществляется посредством абсорбции. Аммиак поглощается водой, получившаяся смесь подогревается с помощью электрического или газового нагревателя. При этом происходит выпаривание аммиака, который, испаряясь, потребляет теплоту камеры холодильника, то есть способствует её охлаждению. Абсорбционные холодильники в основном маленькие, однокамерные. Яркий пример такой техники великолукские холодильники «Морозко».
Схема устройства абсорбционного холодильника
Как всё начиналось
История появления холодильников, конечно, не сравнится с историей цивилизации, но всё-таки насчитывает несколько веков. В древности снег и лёд помогали людям сохранять пищу (этот способ длительного хранения продуктов питания пришёл в Европу из северных широт). У народов, населявших те края, замороженные рыба, оленина и ягоды хранились месяцами. Однако в более тёплом климате нужны были специальные ледяные шкафы, а поставлять лёд для них стоило очень дорого. Те, кто не мог себе это позволить, вынуждены были хранить продукты : квасить капусту, солить мясо, сушить фрукты и грибы. Так продолжалось довольно долго. Постепенно начали проводиться различные исследования, способствующие поиску решения вопроса сохранения пищи. Но прорыва удалось достигнуть только в 19 веке. В 1834 году появилась первая холодильная компрессионная машина. мир и столкнулся впервые с хладагентами. В этой машине использовался диэтиловый эфир.
Серийное производство холодильников в начале XX века активнее всего развивалось в США. Практически во всех машинах того времени в качестве хладагента использовались аммиак, различные эфиры и некоторые другие весьма токсичные и опасные для человека вещества. поломок таких агрегатов и контакта людей, в частности, с аммиаком высокой концентрации нередки были даже смертельные случаи. Поэтому учёные стали искать другие вещества, которые можно использовать в качестве хладагентов. Так появились фреоны.
Один из первых серийных американских холодильников Frigidaire
Воцарение фреонов
Фреоны это химические соединения на основе метана или этана. Их физическое состояние газы без цвета и запаха, безвредные для человека. Первой фреон синтезировала американская компания «Кинетик Кемикалз Инк» в начале годов прошлого века. Эта же фирма и дала название новому веществу. Тогда же было введено его обозначение: латинская буква «R» (по первой букве английского слова Refrigerant) и цифры: код, определяющий свойства. Первый фреон назывался (дифтордихлорметан). Фреон из чистого метана имеет марку , а из этана . Все остальные фреоны получаются смешением этих двух газов и замещением атомов водорода атомами хлора или фтора.
Сейчас в мире синтезировано более четырех десятков различных фреонов, отличающихся по свойствам и химическому составу. Основные требования, которые предъявляются к фреонам, это минусовая температура кипения при атмосферном давлении, конденсация при низком давлении, а также высокая хладопроизводительность. Кроме этого, необходимы высокий коэффициент теплопроводности и теплопередачи. Желательна и низкая стоимость. Таким требованиям лучше других раньше отвечали фреоны R-12 и R-11 (фтортрихлорметан), использовавшиеся обычно в бытовых холодильниках, а также R-22 (дифторхлорметан), применявшийся в низкотемпературных промышленных холодильных установках. Для получения очень низких температур были разработаны хладагенты , и .
Скрытая угроза
Всё шло прекрасно: и производители, и потребители были довольны. К 1976 году объём производства того же достиг почти 340 тысяч тонн. Определённая часть из этого количества предназначалась как раз для холодильных систем, систем охлаждения воздуха, баночек с аэрозолями Но годы прошлого века стали началом «тяжелых времён» для уже привычных фреонов. Ученые, исследовавшие причины нарушения озонового слоя Земли, пришли к выводу, что многие фреоны наносят ему ощутимый вред. Также оказалось, что фреоны участвуют в возникновении парникового эффекта, потому что задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, а следовательно, способствуют глобальному потеплению.
Вообще, «экологическая опасность» фреонов зависит от содержания трех составляющих: хлора, фтора и водорода. Чем меньше атомов водорода, тем дольше фреон не разлагается и не наносит вред окружающей среде. А по мере увеличения числа атомов хлора растёт токсичность и озоноразрушающая способность фреонов. Вред, наносимый такими веществами озоновому слою, оценивается величиной озоноразрушающего потенциала. Чем он больше, тем вреднее фреон. Так, самый распространённый ранее имеет потенциал равный 1, 0,05, а наиболее вредными являются фреоны , , у которых озоноразрушающий потенциал достигает 13.
Чтобы защитить нашу планету от разрушительной деятельности человека, в 1987 году в соответствии со специальной программой ООН вступил в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», предусматривающий постепенное сокращение производства и потребления ряда вредных фреонов. Поэтому с тех пор в холодильниках не используют , . В 1992 году на конференции в Копенгагене было принято решение и о прекращении производства озоноопасных фреонов R11, R12 и R502 с 1 января 1996 года. Заменой им стали озонобезопасные хладагенты, такие, как , или (все три: гидрофторуглеродные соединения). Правда, безопасные агенты, например, R134а зачастую не отличаются прекрасными физическими и термодинамическими свойствами, и к тому же стоят довольно дорого, например, килограмм в 7 раз дороже такого же количества обычного . Также используются смеси, из нескольких хладагентов.
Озоновый слой планеты всё ещё под угрозой, хотя за 20 лет, прошедших с подписания монреальского протокола, есть ощутимые позитивные изменения. Фото сделано спутником NASA
Альтернатива фреонам
Однако и сегодня постоянно ведутся исследования, учёные пытаются синтезировать новые, максимально экологичные, более качественные по своим свойствам хладагенты. Разработкой альтернативных хладагентов озабочены многие государства, вкладывающие значительные финансовые средства в соответствующие исследования. По оценкам специалистов, за последние шесть лет на синтез новых хладагентов было потрачено свыше 2,4 миллиардов долларов.
Синтезированы хладагенты из пропана (R290), этилена (R1150), пропилена (R1270), изобутана (R600a). Производство холодильников, работающих на изобутане, освоили многие производители, причём не только в Европе или в Америке, но и на просторах бывшего СССР. Например, белорусская фирма Atlant предлагает покупателям модель за 15000 рублей, да и остальные свои модели этот производитель «перевёл» на безопасный изобутан.
Примеры моделей с хладагентом R600A:
Объём: 354 литра
Стоимость: 15000 рублей
Объём: 369 литров
Стоимость: 28000 рублей
Объём: 348 литров
Стоимость: 22000 рублей
Фирмой Du Pont был разработан ряд новых смесей хладогентов, известных под марками SUVA MP, SUVA МР39 (R401A), SUVA MP52 (R401C) и некоторые другие.
Увы, пока говорить о идеальном по своим характеристикам хладагенте рано. Сегодня главное то, что удалось разработать хладагенты безопасные для человека и окружающей среды. Именно они и используются в бытовых холодильниках и кондиционерах. Ну, а дальнейшее их совершенствование дело времени.
Хладагентом (сокращение от слов «холодильный агент») принято называть рабочее вещество с низкой температурой кипения (испарения), с помощью которого осуществляется охлаждение в абсорбционных и компрессионных холодильных машинах. В абсорбционных бытовых холодильниках в качестве хладагента применяют водоаммиачный раствор. В компрессионных бытовых холодильных приборах (БХП) применяют разные марки хладагентов. В термоэлектрических холодильниках хладагента нет: электрическая энергия преобразуется непосредственно в тепловую, когда электрический ток проходит через полупроводниковые элементы: внутренние участки элементов охлаждаются, а наружные нагреваются.
На хладагенты, являющиеся охлаждающими низкозамерзающими жидкостями, установлены государственные и международные стандарты. Хладагенты должны быть нейтральными к металлам, сплавам и другим материалам, используемым при изготовлении холодильного агрегата. Они не должны быть взрывоопасными и воспламеняющимися в смеси с воздухом и маслами. Они не должны быть ядовитыми, не должны вызывать удушья и раздражения слизистых носа и дыхательных путей человека, не должны отравлять или ухудшать экологическую среду. Хладагенты современных БХП не должны содержать веществ, разрушающих озон или вызывающих парниковый эффект. Они должны быть экологически безопасными, не оказывающими влияния на образование «озоновых дыр» в атмосфере или глобальное потепление климата.
При нормальном атмосферном давлении все хладагенты компрессионных БХП имеют газообразное состояние. Под давлением в герметичных емкостях они сжижаются и сохраняются в жидком состоянии. Фазовое состояние хладагентов в отдельных составных частях герметичных холодильных агрегатов БХП зависит от давления и температуры. При высоком давлении это жидкость, а при низком газ. При сжатии хладагент нагревается, а при расширении (кипении и испарении) охлаждается.
В компрессор БХП должен поступать обязательно газообразный хладагент, чтобы не происходили гидравлические удары и разрушения деталей компрессора. Под давлением компрессора газообразный хладагент сжимается и при этом выделяет тепло. Поэтому трубки на выходе из компрессора при его работе всегда горячие. Из компрессора горячий газ поступает в конденсатор. По мере охлаждения в конденсаторе сжатый газ постепенно превращается в жидкость. На входном участке конденсатора это чистый газ с температурой на десятки оС выше окружающей, на среднем газ с конденсировавшимися каплями жидкости и жидкость с пузырьками газа, а на выходе однородная жидкость с температурой, близкой к окружающей.
При работающем компрессоре нагнетательный трубопровод и входной участок конденсатора должны быть горячими, а участок конденсатора на выходе хладагента немножко теплее окружающего воздуха.
Под действием разрежения, создаваемого во всасывающем трубопроводе компрессора жидкий хладагент из конденсатора поступает в испаритель. При разрежении в испарителе происходит кипение (испарение) жидкого хладагента. При испарении хладагент отбирает тепло от стенок испарителя и охлаждает камеру БХП.
Первые компрессионные холодильники работали на сернистом ангидриде. Этот газ опасен для здоровья человека и имеет неприятный запах. Практически с 50-х и до конца 80-х годов прошлого века во всех компрессионных БХП отечественного и зарубежного производства в качестве хладагента применяли фреон-12, получивший условное международное обозначение R12 (по первой букве английского слова Refrigerant). Для смазки деталей компрессора использовали минеральное масло, растворимое во фреоне («фреоновое масло»). При обычных условиях R12 представляет собой нейтральный газ без цвета и запаха, не представляющий серьезной угрозы для здоровья человека. В холодильнике средних размеров его менее 100 г. и при аварийном нарушении герметичности системы он быстро улетучивается.
Производство фреона-12 было организовано впервые в 1931 г. американской фирмой Frigidaire, которая затем продала свои патенты концерну DU PONT. В начале 90-х DU PONT выпустил на замену R12 новый альтернативный хладагент R134a, не разрушающий озон.
В 80-е годы было открыто разрушающее воздействие атомарного хлора на озон в атмосфере. Озоновый слой в атмосфере служит защитным щитом от космических излучений для всего живого на Земле. Из открытия ученые сделали вывод о глобальной угрозе здоровью людей и окружающей природе из-за истощения озонового слоя в результате промышленной деятельности, в том числе выброса в атмосферу фреонов. В качестве подтверждения глобальной угрозы приводили расширение «озоновых дыр» над полюсами Земли. Принятые международные соглашения призывали все страны к прекращению производства и потребления веществ, разрушающих озон. Монреальский протокол 1987 г. предусматривал постепенный перевод производства БХП во всех странах на озононеразрушающие хладагенты. Поскольку фреон 12 в своем составе содержит хлор, который разрушает озон, он попал в перечень запрещенных хладагентов.
В последующие годы наблюдалось сужение «озоновых дыр», никак не связанное с производством фреонов для холодильников. Мнение других ученых о циклическом характере изменения размеров «озоновых дыр», как глобальных явлений природы, и не возможном влиянии на них тех объемов фреонов, которые производились в 80-е годы, не было принято экологами. Фреон-12 был «осужден» окончательно.
Во исполнение Монреальского протокола взамен единого хладагента R12 в разных странах стали разрабатывать
озонобезопасные и экологически чистые хладагенты. По энергетическим характеристикам некоторые из них даже превосходят традиционный R12. В США разработали озонобезопасный хладагент R 134а, который нельзя использовать в холодильных машинах, спроектированных под R12. Новый хладагент должен работать вместе со специальным синтетическим маслом, которое разрушает электроизоляционные материалы электродвигателей компрессоров, спроектированных для работы на R12 с минеральным маслом. Для перевода производства БХП с R12 на R134a необходимы существенные конструктивные изменения компрессоров, электродвигателей и всей системы охлаждения. Большие затраты на переоснащение производства, необходимые для перехода с R12 на R134а, явились главным препятствием внедрению этого хладагента в производство отечественных БХП.
В 90-е годы международные организации по защите климата Земли пришли к выводу о глобальной опасности потепления. В 1997 г. был принят Киотский протокол, направленный на ограничение выбросов в атмосферу «парниковых газов». Этот протокол обязывает страны докладывать в международный комитет по защите климата Земли о выбросах в атмосферу парниковых газов.
Вместо R12 и R134a в Германии в 90-х годах стали применять природный газ изобутан, совместимый с минеральными маслами. Этот хладагент получил условное сокращенное международное обозначение R600a. Он не разрушает озон и не вызывает парниковый эффект, и поэтому получает все большее признание. Около 10 % БХП в мире и более 35 % в Европе (в том числе холодильники «Атлант») в 2005 г. работают на R600a. По теплофизическим и эксплуатационным характеристикам R600a превосходит R134a. Самые экономичные холодильники с классами энергопотребления А+ и А++ работают на R600a. Природные углеводороды, как хладагенты, не находили широкого применения в БХП из-за повышенной пожарной опасности. В современных конструкциях эту проблему решили благодаря уменьшению дозы заправки до таких объемов, которые практически не могут привести к пожару. Доза заправки бытовых холодильников и морозильников столь мала, что даже при полной утечке хладагента из агрегата его концентрация в кухне объемом 20 куб.м будет ниже порога горючести в десятки раз.
В 130-литровом холодильнике всего 20 г R600a, а в начале прошлого века в холодильник такого же объема заправляли 250 г изобутана.
В России взамен R12 используют импортные хладагенты R134a и начинают применять экологически чистые хладагенты отечественной разработки: диметиловый эфир, пропан, бутан, изобутан и их смеси. На российских предприятиях освоено производство R600a. Российские хладагенты на основе смесей газов известны под марками: С-1, С-2, СМ-1, Экохол-3.
Хладагент С-1 представляет собой смесь углеводородов и фторуглеродов (азеотропная смесь R152/R600a). Хладагент СМ-1 представляет собой смесь R134a/R218/R600, по термодинамическим характеристикам близкую к R12. Совместимость С-1 и СМ-1 с минеральным маслом ХФ 12-16 и конструкционными материалами отечественных компрессоров позволяет максимально упростить процесс перехода с R12 на отечественные хладагенты.
Все хладагенты, применяемые в массовых БХП, обладают очень высокой текучестью и не имеют ни цвета, ни запаха. Они способны проникать даже через микротрещины и микропоры обыкновенного чугуна (воздух, вода и керосин не проникают через такой чугун).
Особо высокие требования предъявляют к герметичности холодильных агрегатов, работающих на смесях из низкокипящих газов с разными температурами кипения. При нарушении герметичности системы в первую очередь улетучиваются высококипящие фракции. Самая малая утечка одной из фракций приводит к нарушению соотношения пропорций между ними, к изменению температуры кипения хладагента и нарушению температурного режима работы БХП. При устранении утечек возникают повышенные трудности, поскольку исключается возможность дополнения хладагента или только улетучившейся фракции. Из-за разных температур кипения газов приходится полностью перезаправлять холодильный агрегат.
Марка хладагента для российских покупателей не имеет большого значения при нормальной работе БХП. О ней можно забыть до печального момента, когда возникнет необходимость ремонта. При нарушении герметичности системы охлаждения специалисту нужно знать, какой хладагент заправлен, оптимальную дозу заправки и марку масла. Эти данные указывают на табличке с характеристикой БХП или холодильного агрегата. Марку хладагента и масла должны указывать и на мотор-компрессоре. Технологические инструкции определяют возможности взаимозаменяемости разных марок хладагентов и масел, с которыми они могут работать.
Заказать ремонт и узнать подробнее о его стоимости Вы можете позвонив по телефону: 8 (917) 420-49-39, или у нас на сайте , также Вы можете заказать обратный звонок, нажав соответствующую кнопку в верхнем правом углу сайта.
Именно хладагент обеспечивает температуру, оптимальную для хранения продуктов, поэтому к его выбору необходимо подойти крайне ответственно. Ведь от используемого в холодильнике хладагента зависит не только качество работы устройства, но и его безопасность.
Хладагент для холодильника: что выбрать?
Сегодня многие европейские и российские производители бытовой техники переходят на озонобезопасные вещества, к которым относится современный хладагент R600a. Он не только безопасен для окружающей среды, но и исключает возможность возгорания, чего нельзя сказать о многих его аналогах. Кроме того, на R600a работают самые энергосберегающие холодильники классов A+ и A++.
Хладагент R134a также не содержит разрушающего озоновый слой хлора, но он является менее экономичным в плане расхода электроэнергии. Кроме того, в холодильниках с R134a чаще встречаются засоры капиллярной трубки. И все-таки на сегодняшний день холодильники с этим хладагентом более доступны для рядового потребителя.
В старых моделях использовался хладагент R12, имеющий высокие теплотехнические показатели. Сегодня холодильники с подобным хладагентом встретить практически невозможно.
В качестве вывода отметим: ищите холодильники с хладагентом R600a – именно он на данный момент в полной мере соответствует практически всем требованиям безопасности.
