Александр БОРОЗДИН, член-корреспондент Международной академии холода
В связи с применением новых законов и нормативных актов, запрещающих выброс холодильных агентов в атмосферу, и поступлением в Республику Беларусь оборудования для этих целей по линии ПРООН поговорим о сборе, регенерации и переработке холодильных агентов. Необходимость удаления (сбора) холодильного агента из установки или агрегата может возникнуть в силу следующих причин:
• сгорание компрессора;
• демонтаж агрегата в связи с его заменой. В этом случае прежде, чем сдавать агрегат в утилизацию, необходимо освободить его от холодильного агента;
• ремонт контура в условиях, не позволяющих обеспечить вывод холодильного агента в конденсатор или в баллон с использованием компрессора.
Для удаления холодильного агента специалист должен изучить состояние холодильного контура и выбрать оптимальную процедуру его проведения. При этом необходимо учитывать различные факторы. За исключением бытовых холодильников, морозильников и небольших кондиционеров воздуха в холодильных контурах могут иметься клапаны Шредера или вспомогательные клапаны, облегчающие проведение операций по сбору.
Сбор холодильного агента
Эта операция заключается в удалении холодильного агента, в каком бы состоянии он ни находился, с накоплением его в соответствующем внешнем баллоне. Ее можно проводить без обязательного анализа состава или обработки холодильного агента. В холодильном агенте могут находиться воздух, кислоты, вода, примеси других холодильных агентов или твердые частицы, появившиеся в результате сгорания двигателя. Такой холодильный агент не должен ни при каких условиях использоваться в другом контуре, если не будет переработан или очищен. В то же время он может быть снова использован в том же холодильном контуре, если его состояние делает такое использование возможным.
Для сбора холодильного агента используются два основных метода:
1) сбор в состоянии пара;
2) сбор в состоянии жидкости.
Второй способ позволяет производить сбор за меньшее время. Оба варианта требуют использования соответствующих устройств для сбора. Для агрегатов малой и средней мощности могут использоваться переносные устройства. Схема сбора парообразного холодильного агента показана на рис. 1.
Рис. 1
Сбор холодильного агента производится примерно так же, как и удаление его из контура с использованием вакуумного насоса. Естественно, что отдельные операции выполняются по-разному в зависимости от конструкции устройства для сбора. По существу, речь идет о соединении посредством гибкой трубки всасывающего штуцера устройства с клапаном Шредера со стороны низкого давления установки и о соединении выпускного штуцера с баллоном для сбора. На входе установлен фильтр-осушитель, который должен заменяться через определенные промежутки времени при каждой смене холодильного агента. Процесс сбора начинается с запуска установки, в то время как агрегат, с которого производится сбор, естественно, остается выключенным. Когда процесс завершен, загорается сигнальная лампочка, и устройство по сбору может быть выключено. Отключение производится вручную или в автоматическом режиме в зависимости от конструкции устройства; затем перекрывается клапан на линии всасывания. После этого, как правило, на несколько минут следует сделать паузу и убедиться, что давление в холодильном контуре не повышается. Если такое повышение больше определенного порога, в том числе с учетом типа холодильного агента, это означает, что в контуре имеются остатки жидкости, и процесс удаления холодильного агента следует возобновить.
Сбор холодильного агента в жидком состоянии производится быстрее, и для его проведения требуется не только специальное устройство по сбору, но и специальная схема подсоединения, как это показано на рис. 2. Баллон для сбора холодильного агента должен иметь два штуцера, один для жидкости, другой для пара.
Рис.2
Устройством для сбора обеспечивается откачивание парообразного холодильного агента через верхнюю часть баллона на участке низкого давления агрегата, создавая вакуум в его контуре. В результате разницы давлений между баллоном и агрегатом происходит перекачивание жидкого холодильного агента в баллон. После того как вся жидкость удалена, производится удаление остающегося пара путем изменения схемы подсоединений.
В контуре, в котором имело место сгорание компрессора, масло следует обязательно заменить. Фильтр-осушитель заменяется также, если тип собираемого холодильного агента отличается от ранее перерабатывавшегося, или когда производилась работа с маслом, загрязненным остатками подгорания после сгорания компрессора. Наконец, следует сказать, что баллон может быть заполнен холодильным агентом на 75–80 % своего объема. Необходимо, чтобы при проведении операции по сбору специалист следил за этим показателем: баллон никогда не следует слишком сильно заполнять холодильным агентом.
На рынке имеются различные типы устройств для сбора холодильного агента, в некоторых из них есть и баллон для сбора. Регулировка и управление работой устройства могут осуществляться различными способами, в том числе ввиду наличия электронных систем на микропроцессорах, позволяющих производить работы с холодильным агентом с установкой рабочих значений, обеспечивающих полностью автоматический режим функционирования.
На рис. 3 показано переносное устройство, рассчитанное на переработку холодильных агентов CFC, HCFC и HFC и функционирующее в три раза быстрее нормативов благодаря использованию особой технологии (tank precooling), обеспечивающей поддержание низкой температуры в баллоне, осуществляемое в автоматическом режиме.
Рис.3
Регенерация холодильного агента
При регенерации, кроме сбора, производится очистка холодильного агента для снижения уровня его загрязнения. Понятно, что этим не достигается доведения холодильного агента до состояния его первичной чистоты, а лишь производится некоторая его очистка. Этот процесс производится путем отделения масла и фильтрации самого холодильного агента через фильтры-осушители.
Устройства для регенерации оснащены системами программирования, позволяющими задавать тип перерабатываемого холодильного агента: R-12, R-22, R-500 и R-502 или R-134А. Большинство таких устройств способны производить продувку (pump-down) установки и накапливать холодильный агент в баллоне, который иногда входит в их комплектацию. Затем холодильный агент можно вновь использовать в этом же контуре с более высокими показателями его чистоты. В зависимости от модели, некоторые устройства для регенерации могут производить операции по отделению масла или выделению кислот из холодильного агента. Эти устройства обычно оснащены гильзовыми фильтрами-осушителями, обеспечивающими удержание влаги, загрязнений, металлической стружки и кислот. Отделение масла производится посредством одного или нескольких прохождений его через устройство для регенерации. С этой точки зрения функционирование устройств по регенерации может быть рассчитано на один или несколько циклов прогона масла. На рис. 4 показано устройство для сбора и регенерации, имеющее функции анализа и очистки холодильного агента, а также отделения масла.
Рис. 4
Переработка холодильного агента
Переработка холодильного агента позволяет восстановить его рабочие показатели на уровне заданных при изготовлении, что определяется путем проведения химического анализа. Для обеспечения восстановления характеристик холодильного агента устройство по переработке должно обеспечивать отбор 100 % содержащихся в нем влаги и масла. Многие модели устройств по сбору этого не обеспечивают, поэтому их вряд ли можно с полной уверенностью относить к разряду устройств для переработки. На практике для восстановления начальных параметров чистоты холодильного агента устройство по переработке должно обеспечивать отделение масла, выделение кислот, частиц твердых засорений, влаги и воздуха.
Во время функционирования контура холодильный агент загружается и попадает в устройство в виде пара или жидкости, подвергаясь, следовательно, кипению при высокой температуре и воздействию давления. Затем холодильный агент поступает в сепаратор, где скорость его движения заметно снижается: это приводит к поднятию вверх сильно разогретого пара, в то время как частицы загрязнений падают на дно сепаратора, откуда удаляются на определенном этапе процесса. Очищенный пар поступает в конденсатор с воздушным охлаждением и переходит в состояние жидкости; затем он попадает в одну или несколько камер охлаждения, где происходит его переохлаждение со снижением температуры до 3–4 °С. Остаточная влажность и микроскопические частицы загрязнений удаляются фильтром. Охлаждение холодильного агента облегчает его перелив во внешний баллон.
Эксплуатация холодильных агентов является одной из новых проблем, встающих перед персоналом, ведущим техническое обслуживание, осложненной тем фактом, что в отношении азеотропных смесей при их утечках из конденсатора или испарителя возникает опасность изменения характеристик и поведения самих смесей, что приводит к изменению рабочих параметров установок.
Сильно загрязненные холодильные агенты часто могут проходить утилизацию только в специальных центрах сбора, либо, в зависимости от степени загрязнения, должны уничтожаться. Выброс в атмосферу запрещается и в отношении холодильных агентов HFC: несмотря на то, что они не оказывают вредного воздействия на озоновый слой атмосферы, они способствуют созданию парникового эффекта в связи с их показателем GWP (Global Warming Potential).
Необходимость сбора, регенерации и переработки все чаще возникает во всех видах холодильных установок и установок для кондиционирования воздуха, и специалисты по техническому обслуживанию должны уделять этому вопросу значительное внимание. Что касается устройств для сбора или регенерации холодильных агентов, которые еще мало распространены в Беларуси, то они должны стать обязательным элементом штатного оборудования не только специальных сервисных служб, но и самих конечных пользователей при наличии у них более или менее значительного парка оборудования.