Перспективы применения пропана в бытовом кондиционировании
Н.П. ЖУК, советник МАХ, Белорусский национальный технический университет
В современных кондиционерах, хотя и в меньшей степени, но продолжают использоваться в качестве рабочих веществ синтетические хладагенты — гидрохлорфторуглероды (ГХФУ). В ближайшем будущем намечено полное прекращение применения таких озоноразрушающих веществ. В настоящее время в климатической технике в большей степени используются вещества группы гидрофторуглеродов (ГФУ), применение которых в перспективе также необходимо сокращать, поскольку они являются сильными парниковыми газами.
За последнее десятилетие в мировой практике широкое распространение получили холодильные системы на углеводородных хладагентах. В Японии, Китае, Индии организовано производство кондиционеров с малой заправкой пропаном (200–300 г).
В настоящее время в Республике Беларусь практически отсутствует климатическая техника с применением углеводородных хладагентов. Главными препятствиями для их широкого использования являются недостаточная осведомленность и слабая практическая подготовка инженеров и техников для проектирования и эксплуатации установок на этих хладагентах. С принятием соответствующей нормативно-технической базы, а именно — межгосударственного стандарта ГОСТ EN 378-2014 «Установки холодильные и тепловые насосы. Требования безопасности и охраны окружающей среды», возможности применения углеводородов в качестве хладагентов уже юридически закреплены.
Пропан (R-290) обладает великолепными термодинамическими, физическими и технологическими характеристиками по сравнению с применяемыми в кондиционировании на сегодняшний день хладагентами. Основными такими характеристиками являются:
более низкие рабочие давления, особенно давление нагнетания;
меньше степень сжатия, которую требуется создать компрессору, тем самым нагрузки на детали компрессора ниже;
меньшие по габаритам теплообменные аппараты, отсюда снижается материало- и металлоемкость оборудования;
массовой заправки требуется меньше по причине большей теплоты парообразования и более низкого удельного массового расхода циркулирующего в холодильном контуре пропана;
-более высокая удельная объемная холодопроизводительность;
-это однокомпонентное вещество, поэтому нет технических проблем с заправкой или дозаправкой;
-достаточно простая технология производства и возможность очистки природных веществ снижают его стоимость;
-наличие возможности организации производства в стране;
-при использовании чистого хладагента не возникает проблем с выбором конструкционных материалов для изготовления всех компонентов холодильной системы;
-полная совместимость с минеральными маслами.
С экологической точки зрения пропан — природный хладагент, озонобезопасное вещество, обладает малым показателем потенциала глобального потепления (GWP = 3), тем самым оказывает минимальное влияние на окружающую среду. Как правило, кондиционерные установки, работающие на пропане, в том числе бытовые кондиционеры, обладают хорошими показателями энергоэффективности (удельное энергопотребление установки ниже, более высокий показатель эффективности работы компрессора — холодильный коэффициент больше).
Сравнительный анализ свойств хладагентов, применяемых в холодильной технике, показывает, что, пропан (R-290), несмотря на имеющиеся отличия по ряду показателей, может использоваться для замены многих синтетических фреонов — как ГХФУ, так и ГФУ. Наиболее близок к R-290 по большинству показателей хладагент R-22. Комплектующие компоненты находящихся в эксплуатации сегодня холодильных установок на фреоне R-22 и на пропане не имеют существенных отличий. Именно для систем, работающих на фреоне R-22, пропан может являться экологически чистой и экономически целесообразной альтернативой для проведения ретрофита. Технология ретрофита в целом подробно разработана и может быть реализована.
Наряду с положительными сторонами применения пропана имеется и ряд существенных особенностей. Углеводороды, к которым относится и пропан, обладают повышенной воспламеняемостью, поэтому их использование в холодильном контуре требует строгого соблюдения норм пожарной безопасности при проектировании, монтаже, эксплуатации и ремонте холодильной техники.
Чистый пропан не обладает цветом, запахом и вкусом, что затрудняет его обнаружение в результате утечки. Эта проблема решается с помощью применения специальных течеискателей и анализаторов.
Необходимо особенно тщательно отнестись к вопросу проектирования и монтажа холодильной техники на пропане. Основная цель обеспечения безопасности — недопущение возникновения пожаровзрывоопасной ситуации при утечке холодильного агента в одном локальном неблагоприятном месте. Это требует правильности выбора мест монтажа с учетом категории и объема помещения, повышенных мер к герметичности оборудования, особых требований к электрическому оборудованию, выполнения всех требований безопасности во время проведения работ по пусконаладке оборудования. Во время эксплуатации холодильного оборудования также необходимо как владельцу, так и обслуживающей организации строгое выполнение мероприятий по техническому обслуживанию.
Применение пропана в качестве хладагента в бытовой кондиционерной технике представляет практический интерес в силу его термодинамических свойств и доступности на рынке, но в связи с отсутствием практики на сегодняшний день находится на начальном этапе. Современный уровень развития техники и технологий позволяет обеспечить без особых финансовых затрат комплектацию и безопасную эксплуатацию оборудования на пропане, в том числе и бытовое кондиционирование.
Перспективы применения пропана существенно улучшатся только при выполнении нескольких условий. Важным фактором для внедрения углеводородов в холодильной технике является создание материальной базы и условий для подготовки и повышения квалификации специалистов-холодильщиков. Монтаж, обслуживание и ремонт холодильных установок на пропане должны проводить квалифицированные специалисты, так как эти работы связаны с риском возникновения взрывопожароопасной ситуации. Важная задача для индустрии сервиса холодильного и кондиционерного оборудования — обучение и адаптация вопросам техники безопасности при применении углеводородных хладагентов.
Журнал "Микроклимат и Холод" (4, 2017)