Хладагент что это такое
Назначение хладагента, его свойства и способы работы с ним
Процесс охлаждения в холодильных установках происходит в результате кипения фреона — газообразного вещества, который выполняет функцию хладагента (теплообменника). Этот материал не только является основным функциональным элементом, но и выполняет роль смазочного состава для компрессора устройства.
Температура кипения фреона напрямую зависит от давления окружающей среды. Чтобы в холодильнике или кондиционере сохранялся цикл конденсации и испарения вещества, нужно поддерживать в системе установленный уровень давления.
В холодильных установках применяются разные виды фреона, имеющие свой химический состав и особенности. Чаще всего применяются хладагенты следующих типов:
Температура кипения у хладагентов различается, её можно определить по специальным техническим таблицам. Для заправки того или иного холодильного устройства, нужно учитывать тип фреона, который оно использует в работе. При необходимости, фреон можно заменять хладагентом со сходными показателями давления и температурой кипения.
Схема холодильного цикла
Охлаждение воздуха в кондиционере и другом холодильном оборудовании обеспечивается циркуляцией, кипением и конденсацией фреона в замкнутой системе. Кипение происходит при низком давлении и температуре, а конденсация при высоком давлении и температуре.
Такой способ работы называется холодильным циклом компрессионного типа, так как для движения хладагента и повышения давления в системе используется компрессор. Рассмотрим схему компрессионного цикла поэтапно:
Все холодильные циклы состоят из двух областей — с низким и высоким уровнем давления. За счёт разницы давления происходит преобразование фреона и его движение по системе. При этом чем выше уровень давления, тем выше температура кипения.
Компрессионный цикл охлаждения используется при работе многих холодильных систем. Хотя кондиционеры и холодильники различаются по конструкции и назначению, они работают по единственному принципу.
Признаки утечки фреона
Хладагент фреон в кондиционерах подвержен утечке в процессе эксплуатации. В течение года использования количество фреона уменьшается на 4–7% естественным образом. Однако при неисправной работе кондиционера или повреждениях внутреннего блока, утечка может произойти и в новом устройстве. Её важно определить на начальном этапе и вовремя дозаправить устройство хладагентом.
Основные признаки утечки фреона:
Если утечка произошла в результате длительного использования, работоспособность кондиционера можно восстановить, заправив его хладагентом. При повреждении деталей и фреоновых трубок, по которым движется цикл, потребуется не только дозаправка, но и вмешательство специалистов по ремонту охладителей.
Способы заправки кондиционера
Заправку кондиционеров фреоном рекомендуют производить не реже, чем раз в 1.5-2 года. За это время происходит естественная утечка значительной части хладагента, которую необходимо восполнить. Эксплуатация охладителей без дозаправки в течение 2 лет и более может привести к поломке устройства из-за перегрева и износа деталей, а также утечки масла.
Дозаправкой устройств кондиционирования занимаются специализированные службы. Однако если есть необходимые инструменты, эту процедуру можно провести самостоятельно.
Как правило, кондиционер не требует полной заправки, а нуждается лишь в восполнении того количества хладагента, которое испарилось в результате утечки. Поэтому важнейшим этапом работ является определение уровня утечки вещества.
Новичок может сделать эту процедуру двумя способами:
Заправка кондиционера: алгоритм действий
Перед тем как заправить систему кондиционирования фреоном, нужно подобрать необходимые инструменты и материалы. Для этого потребуется манометр, баллон с фреоном, вакуумный насос, а также весы, по которым будет определяться объем хладагента в кондиционере.
Алгоритм действий при заправке кондиционера:
Сравнительная таблица хладагентов
Ранее при производстве холодильных установок использовали аммиак, как хладагент. Однако это вещество губительно влияет на экологию и разрушает озоновый слой, а в больших количествах может создавать проблемы со здоровьем у людей. Поэтому учёные и производители начали разрабатывать другие виды охлаждающих веществ.
Современные виды хладагентов безопасны для экологии и людей. Они представляют собой различные типы фреонов. Фреон — это вещество, которое содержит фтор и насыщенные углеводороды, отвечающее за теплообмен. На сегодняшний день существует более сорока видов таких веществ.
Фреоны активно используются в бытовых и промышленных приборах, работающих на охлаждение воздуха и жидкостей:
Таблица свойств позволяет выбрать оптимальный вид хладагента. Она отражает основные свойства фреонов: температуру кипения, теплоту парообразования, плотность.
При заправке кондиционера могут понадобиться и сравнительные таблицы фреонов. Они определяют вещества, которыми можно заменить тот или иной хладагент, если его не удалось найти в продаже. Ниже представлена упрощённая версия такой таблицы с наиболее распространёнными типами охладителей.
Классификация и свойства хладагентов в системах кондиционирования и вентиляции
Холодильный агент (хладагент)—используемая в холодильной системе рабочая среда, которая поглощает теплоту при малых значениях температуры и давления и выделяет теплоту при более высоких температуре и давлении. Этот процесс сопровождается изменением агрегатного состояния рабочей среды. (ГОСТ Р 12.2.142—99).
Способность переходить из жидкого состояния в газообразное – это свойство всех веществ, но только некоторые из них подходят для использования в качестве хладагентов.
С развитием техники в качестве хладагентов использовались все новые и новые вещества: аммиак (NH3) – с 1874 года, диоксид серы (SO2) – с 1874 года, метилхлорид (C2H5Cl) – с 1878 года, углекислота (CO2) – с 1881 года. Эти хладагенты называют «классическими». Аммиак используется и в наши дни, в последнее время вновь набирает популярность применение в качестве хладагента углекислоты.
Существуют следующие критерии выбора соединений для создания хладагента: большое количество атомов фтора (такие соединения менее токсичны и проявляют слабую химическую активность по отношению к металлам); малое количество атомов водорода (чем оно меньше, тем ниже воспламеняемость).
Далеко не все соединения галогенов и углерода (без водорода) горючи, но при взаимодействии с воздухом они образуют ядовитый газ фосген.
Ранее во многих холодильных системах использовался только хладагент ХФУ R12. В 1974 году учеными было установлено, что хлорфторуглероды разрушают озоновый слой Земли. Их использование было запрещено и им потребовалось найти замену.
Различают следующие типы хладагентов:
1. Предельные углеводороды и их галогенные производные
Они обозначаются буквой R с тремя цифрами после нее, т. е. R c d u, где:
2. Непредельные углеводороды и их галогенные производные
Способ цифрового обозначения тот же самый, что и в предыдущем случае, но слева после буквы добавляется 1 для обозначения тысяч.
3. Циклические углеводороды и их производные
Для хладагентов на основе циклических углеводородов и их производных после буквы R перед цифровым индексом вставляется буква С (например, RC318).
4. Органические соединения
Им присвоена серия 600, а номер каждого хладагента внутри этой серии назначается произвольно (например R600 – бутан).
5. Неорганические соединения
Им присвоена серия 700, а идентификационный номер хладагентов, принадлежащих к этой серии, определяется как сумма числа 700 и молекулярной массы каждого хладагента. Например, для аммиака, химическая формула которого NH3, имеем lxl4(N)+3xl(H3)+700= =717, таким образом, он обозначается как R717. К данной группе относятся также вода (R718), углекислота (R744) и другие вещества.
6. Неазеотропные смеси
Неазеатропные смеси – вещества, жидкая и газовая фаза которых в состоянии термодинамического равновесия имеют разный состав. Иными словами, при одном и том же давлении кипения, температура кипения имеет разные значения. Этим хладагентам присвоена серия 400 с произвольным номером для каждого хладагента внутри этой серии.
7. Азеотропные смеси
В отличие от неазеотропных, состав газовой и жидкой фаз этих веществ одинаков, то есть они ведут себя как моновещество. Им присвоена серия 500 с произвольным номером каждого хладагента внутри серии.
Согласно ГОСТ Р 12.2.142—99 «Системы холодильные холодопроизводительностью свыше 3 кВт», хладагенты разделяются на следующие группы: невоспламеняющиеся нетоксичные холодильные агенты; токсичные и вызывающие коррозию холодильные агенты, нижний предел воспламенения которых (или нижняя граница взрыва) составляет более 3,5% по объему в смеси с воздухом; холодильные агенты, нижний предел воспламенения которых (нижняя граница взрыва) ниже 3,5% по объему в смеси с воздухом.
В данном курсе будут рассматриваться особенности монтажа оборудования, работающего на фреонах (хладагенты группы 1).
Хлорфторуглероды (ХФУ, CFC)
Вещества с высоким озоноразрушающим потенциалом (ОРП) запрещены к использованию Монреальским протоколом (международное соглашение о защите озонового слоя Земли). Производство ХФУ (например, R11, R12 и R114) на территории стран Европейского сообщества прекращено.
Гидрохлорфторуглероды (ГХФУ или HCFC)
Имеют невысокую озоноразрушающую способность и классифицируются Монреальским протоколом как переходные вещества. Их использование должно существенно сократиться в начале XXI века. Примером таких хладагентов являются R22, R123 и R124.
Гидрофторуглероды (ГФУ или HFC)
Вещества не содержат хлора, следовательно, имеют нулевой ОРП и не попадают под действие Монреальского протокола. К ним относятся хладагенты R125, R134a и R152a. Хладагент R134a может быть непосредственно использован вместо R12 при минимальной модернизации установки.
Критерии выбора хладагента
Физические свойства
Давление кипения
Давление кипения (абсолютное) должно составлять, по меньшей мере, 1 бар, абс..
При таком давлении воздух и вода не проникают в систему в случае небольших протечек или при использовании в системах сальниковых компрессоров.
Давление конденсации
Давление конденсации должно быть минимальным, чтобы не усложнять конструкцию системы и сократить потребление энергии. Рабочее давление в системе зависит от типа хладагента и конденсатора.
Разность давлений
Размер двигателя компрессора зависит от разности давлений pc—po. Она должна быть как можно меньше.
Степень сжатия
Степень сжатия должна быть как можно меньше. С ростом степени сжатия pc/po снижается коэффициент подачи компрессора λ и, следовательно, его производительность. Поэтому следует использовать хладагент с плоской кривой упругости пара.
Температура в конце сжатия
Учитывая, что смазочные материалы сохраняют стабильность в ограниченном диапазоне температур, температура в конце сжатия должна быть как можно ниже. Температура зависит от хладагента, степени перегрева всасываемого пара, а также от давления конденсации в системе и компрессоре.
Критическая температура внешней стенки трубопровода составляет от 120 до 140 °C.
Поэтому решающим фактором является температура пластин клапана на компрессоре, которая составляет около 160 °C. При более высокой температуре масло начинает коксоваться.
Коэффициент растворимости в воде
Присутствие воды в системе охлаждения нежелательно. Чем выше коэффициент растворимости хладагента в воде, тем больше влаги он может поглотить, предохраняя тем самым систему от поломок.
Учитывая способность сложноэфирных синтетических масел и полиалкиленгликолевых масел поглощать воду в большом количестве, уровень влажности в системе необходимо контролировать. Поставляемые хладагенты содержат остаточную влагу в количестве, не превышающем 20 промилле.
Удельная теплота парообразования и плотность газа на всасывании
Чтобы сделать вывод об охлаждающих свойствах определенного хладагента, необходимо учитывать эти две переменные. Чем большей удельной теплотой парообразования обладает хладагент, тем меньший рабочий объём цилиндров компрессора потребуется для достижения той же самой холодопроизводительности. Чтобы компрессор доставлял максимальное количество хладагента за один ход поршня, хладагент при входе в компрессор должен обладать максимально возможной плотностью.
Смешиваемость с маслами
Для нормальной циркуляции масла в охлаждающих системах необходима стопроцентная смешиваемость жидкого хладагента с маслом. При полной нерастворимости масла в хладагенте, как, например, в случае с аммиаком, применяют масла со специфическими свойствами или холодильные системы специальной конструкции.
Если пропорция масла и хладагента находится в «промежутке несмешиваемости», могут возникнуть сбои в работе системы охлаждения, связанные с доставкой масла. Кривая промежутка несмешиваемости зависит от типа хладагента и смазочного масла.
Химические свойства
Химическая активность хладагента по отношению к смазочным и другим видам материалов недопустима при любых условиях работы системы. Сами хладагенты обладают средней химической активностью. Этот факт следует принимать в расчет при смешивании хладагента и масла.
Физиологические свойства
Хладагент должен иметь высокую физиологическую совместимость (нетоксичность). Для R 134a максимально допустимая концентрация (предельное значение) составляет 1000 промилле. Вдыхание его паров при малой концентрации в течение 8 часов не оказывает вредного воздействия на организм человека. Высокое содержание хладагента в воздухе может привести к удушью, т.к. снижается доля кислорода (особенно у пола, так как R 134a, как и другие фреоны, тяжелее воздуха). Могут появиться головная боль, тошнота, потеря сознания.
Под воздействием открытого огня, ультрафиолета, при контакте с горячими или раскаленными металлическими поверхностями, хладагент распадается; продукты распада хладагента ядовиты.
Соответствие требованиям по охране окружающей среды
Использование, производство и утилизация хладагентов не должны оказывать отрицательного влияния на окружающую среду.
Озоноразрушающий потенциал (ОРП, ODP)
За последние несколько десятилетий естественная концентрация озона в стратосфере планеты снизилась, и слой, защищающий от вредного излучения Солнца, истончился. Причиной этого стали галогены (хлор, фтор и бром), которые выделяются из хлорфторуглеродов под воздействием ультрафиолета.
На международной конференции в Монреале в 1987 году был подписан Монреальский протокол, согласно которому страны-участники договорились к концу 1995 года свернуть производство веществ, разрушающих озоновый слой.
Поскольку некоторые хлорфторуглероды достигают высоты озонового слоя в течение 15-20 лет, истощение озонового слоя продолжится в ближайшем будущем.
Наиболее сильное истощение озонового слоя (более 50%) наблюдается в районе полюсов земли. Над Антарктикой можно наблюдать так называемую озоновую дыру в период с сентября по ноябрь, во время антарктической весны. В северном полушарии истощение проявляется зимой и весной. В период с 1968 по 1992 снижение уровня концентрации озона над Европой достигало в среднем трех процентов за 10 лет. В последние несколько лет этот показатель поднимался до 5 процентов. Увеличение интенсивности солнечной радиации повлечет за собой рост случаев заболевания раком кожи и катарактой.
ОРП хладагентов с самой высокой озоноразрушающей способностью, таких как R11 и R12, равен 1,0 (100%). ОРП других хладагентов оценивается в сравнении с ОРП R11.
Потенциал глобального потепления (ПГП, GWP)
Усиление парникового эффекта стало причиной повышения средней температуры на Земле на 1-1,5 К. Глобальное потепление со временем приведет к повышению уровня мирового океана, изменению климата и погодным аномалиям.
Потенциал глобального потепления хладагентов определяется в ПГП (единица для диоксида углерода с временным горизонтом 100 лет) или H-GWP (единица для хладагента R11 с временным горизонтом 100 лет).
ПГП R12 равен 8500, R 134a – 1300.
Величина потенциала глобального потепления определяется путем моделирования реакций, происходящих в атмосфере, поэтому ее значения являются приблизительными.
Суммарный эквивалент теплового воздействия (TEWI)
Величина суммарного эффекта теплового воздействия (прямого и косвенного) определяется не только тепловым воздействием хладагента, но и системы, в которой он используется. Также принимается в расчет тепловое воздействие, вызванное энергетическими потребностями холодильной установки, высвобождением хладагентов во время утилизации и утечек. Различают прямой парниковый эффект, вызванный хладагентами (протечки, утечки при ремонте и утилизации) и косвенный парниковый эффект (выделение CO2 при выработке электроэнергии). Недостатком при определении суммарного эффекта теплового воздействия является игнорирование теплового воздействия при производстве каждого отдельного хладагента.
Каждый производитель хладагентов выпускает продукцию под собственным наименованием, например:
Для перевозки и хранения хладагентов используется сосуды следующих типоразмеров:
Хладагенты: что, как и почему?
Многие люди, занимающиеся бытовой техникой, да и не только они, знают, что в современных бытовых холодильниках в обязательном порядке используется холодильный агент, он же хладагент. Он обеспечивает такую температуру, которая является наилучшей для того, чтобы мы могли сохранять наши продукты питания свежими на длительный срок. Но что же такое этот хладагент? Что он представляет из себя?
Хладагент – это такое вещество в холодильных машинах, которое способствует охлаждению объекта. Он обладает такими характеристиками, как низкая температура кипения и также испарения. Однако холодильный агент используется не только в бытовых холодильниках. Он также применятся в хорошо нам известных кондиционерах, спасающих нас от невыносимой жары в знойные летние дни. К примеру, в них используются такие хладагенты как R410A и R-407C.
В качестве хладагентов на протяжении 19-20 веков использовались такие вещества как воздух, углекислота, хлористый метил, хлористый этил сернистый ангидрид, пропан, закись азота, этилен, аммиак и другие.
Первым хладагентом, сравнительно безопасным в применении, стал фреон R12. Был он синтезирован в 1928 году ученым Томасом Мидгли, а в 1931 году получил свое название. Фреон R12 пришел на замену аммиаку. Считалось, что этот хладагент станет превосходной заменой опасного газа аммиака, его предшественника. Но, как оказалось, фреон R12 также является не особо благонадежным вариантом из-за содержания хлора. Однако он всё ещё используется в старых моделях холодильных приборов.
Спустя 50-60 лет в мире было синтезировано свыше одного миллиона тонн различных хладагентов. Эти вещества являются бесцветными, без запаха и, что самое главное, безвредны для человека. Они позволили достигнуть температуры ниже 100 градусов по Цельсию. Холодильные агенты стали использоваться в качестве растворителей, ингаляций, как средства для тушения пожаров, как газовые диэлектрики, для получения лекарственных веществ, масел и красителей, как средство для защиты растений и многое другое. 
После фреона R12 специалистами был разработан хладагент R134. Он был безопасен как для человечества, так и для нашей окружающей среды. Но, к сожалению, введение в производственный процесс этого холодильного агента вызывало большие неудобства. А заключались они в том, что у таких холодильных оборудований должна быть иная система охлаждения, а также видоизмененный компрессор. Все это значит, что пришлось бы менять процесс производства полностью. Очевидно, что производителю это совершенно неудобно и невыгодно, так как эти изменения потянут за собой немалые финансовые затраты.
В связи со всем этим, специалистами был синтезирован очередной хладагент – фреон R600a, или изобутан, который является более выгодным в производстве. Он так же, как и фреон R12, безопасен для человека. Вдобавок он безвреден и для окружающей среды: он не вызывает парниковый эффект, и, что весьма важно, является озонобезопасным, не вызывая глобальных изменений в озоновом слое нашей планеты. Фреон R600a – хладагент, который держит высокую степень пожаробезопасности в связи с малой концетрацией вещества.
Но все же нужно помнить, что в ситуациях, выходящих из ряда нормальных и стабильных, химические вещества могут быть опасны. Именно поэтому нужно тщательно следить за исправным функционированием холодильного агента в вашем холодильнике. Если ваша техника перестала справляться со своей задачей, а именно стала плохо морозить, то тут можно говорить об утечке. Существует несколько способов проверки на утечку. Но все же будет лучшим вариантом вызвать мастера, который исправит проблему вашего устройства.
Главный агент в вашем кондиционере
Разбираемся вместе, для чего служит хладагент в системах охлаждения, какие хладагенты бывают и как сократить неизбежные утечки
Кондиционер – это прибор, который осуществляет охлаждение или обогрев воздуха в помещении. В зависимости от конструкции и функциональности различают такие типы приборов как канальные и оконные кондиционеры, мультизональные системы и так далее.
Для чего нужен хладагент?
Кондиционер прочно вошёл в жизни людей XXI века. Основной его функцией является регулирование и поддержание определённой температуры внутри жилых помещений, офисов, автомобилей и так далее. Нужно обеспечивать должный уход и профессиональное обслуживание (при необходимости), чтобы бытовая техника оставалась в рабочем состоянии как можно дольше. Своевременные меры помогут не только увеличить срок использования техники и предотвратить возможные неисправности, но и обойдутся гораздо дешевле, чем ремонт серьёзной поломки.
Характеристика сплит-систем такова. Сплит-система (бытовой настенный кондиционер) состоит из внутреннего и внешнего блоков. Первый блок находится внутри кондиционируемого помещения и выполняет функцию испарения. Второй блок располагается снаружи здания и выполняет функцию конденсатора. Блоки соединяются системой трубок и кабелем.
Любая сплит-система основана на способности вещества отнимать теплоту при кипении и затем отдавать её воздуху. Таким элементом этой системы является фреон, по-другому хладагент хлорфторуглерод. Именно благодаря хладагенту осуществляется кондиционирование воздуха в помещение. Это вещество под воздействием некоторых процессов переходит из жидкого состояния в газообразное и, наоборот, помогая преобразовывать тёплый воздух в холодный.
Виды хладагентов
Обычно хладагент классифицируют по его химическому составу. Он имеет формы R-22, R-12, R-134a, R-407C. Никакого влияние на самочувствие и здоровье человека эти формы не имеют. До недавнего времени наибольшей популярностью пользовался R-22, поскольку он прост в использовании и имеет невысокую цену. Европейские исследования положили конец недолгой эпохе этого фреона. Выяснилось, что причиной образования озоновых дыр в стратосфере во многом является производство хлорсодержащих фреонов.
В связи с неблаготворным влиянием R-22 на обстановку в окружающей среде, странами ООН было принято решение уменьшить производство озоноразрушающего фреона. На данный момент этот хладагент можно встретить лишь в старых моделях кондиционеров. За фреоном R-22 пришёл R-410A, который признан озонобезопасным, на основе многочисленных опытов и исследований. С 2010 года этот хладагент стал использоваться в большинстве сплит-систем, что логично привело к увеличению цены на сервисное обслуживание по их установке.
R-410A предпочтителен не только тем, что он безопасен для окружающей среды. При утечке замена этого хладагента является более экономичной, так как заправку необходимо проводить частично. Хотя обычно для замены фреон полностью сливают. Также R-410A требуется на 20% меньше для заправки сплит-системы, по сравнению с R-22.
Неизбежные утечки и как с ними бороться
По последним статистическим данным в год из системы кондиционирования утекает до 8% фреона. Причины этого могут самые разнообразные. От некачественного монтажа до разгерметизации фреонового контура. Наихудшим итогом утечки фреона может стать тотальная поломка компрессора, которая приведёт либо к замене самого компрессора, либо к полной замене внешнего блока. В итоге от поломки одной детали может пострадать вся сплит-система. Для того, чтобы этого не случилось, нужно хотя бы раз в год проверять кондиционер на наличие возможных неисправностей.
Существуют несколько признаков ухудшения работы системы:
Чтобы предотвратить утечку хладагента, нужно проверять работу кондиционера после каждого использования. Такие нарушения как утечка фреона и образование наледи будут заметны невооружённым глазом. В случае обнаружения неполадок в системе нужно отказаться от использования кондиционера до прибытия мастеров сервисной службы. Даже если поломка критическая, устранить её получится без особых трудностей и последствий для работы системы в будущем.
Когда без ремонта не обойтись
Чаще всего проблема носит локальный характер, поэтому для того, чтобы заправить фреон не нужно полностью разбирать блоки системы. Однако, как показывает практика, бывают редкие случаи, когда проблему неисправности выяснить не так-то просто. Поэтому для выявления поломки и её исправления, технику разбирают и отправляют в ремонтный центр.
Хладагент – важная и неотъемлемая часть сплит-системы. Для долгого и надёжного функционирования бытового кондиционера нужно регулярно наблюдать за состоянием техники, а, главное, – за количеством фреона в системе. Ведь именно хладагент гарантирует качественную конденсацию воздуха внутри помещения. Нужно заблаговременно заботиться о состоянии системы и не доводить дело до критического положения.
ВИДЕО:
При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!