Wymagania środowiskowe dla sprężarek

Wraz z rozwojem przemysłu zanieczyszczenie Ziemi staje się coraz poważniejsze, a ochrona środowiska stała się ważną kwestią globalnego zainteresowania. Zapobieganie niszczeniu atmosferycznej warstwy ozonowej i globalnym zmianom klimatu przyciągnęło powszechną uwagę krajów na całym świecie i osiągnęło konsensus między rządami międzynarodowymi, podpisując odpowiednie umowy.
kompresor
kompresor
W dziedzinie chłodnictwa i klimatyzacji niszczenie atmosferycznej warstwy ozonowej przez CFCS i HCFCS, a także globalne ocieplenie spowodowane zużyciem energii to kwestie, które powinny być wysoko cenione przy projektowaniu sprężarek.
Jak powszechnie wiadomo, dobór czynników chłodniczych jest jednym z wielu czynników wpływających na konstrukcję sprężarki, które należy bardzo cenić.
Aby opracować nowe sprężarki wykorzystujące alternatywne czynniki chłodnicze, projektanci najpierw napotkali dwa problemy:
Po pierwsze, sprężarka musi na nowo zdefiniować swoją objętość roboczą, aby spełnić wymagania dotyczące ciśnienia przy różnych prędkościach przepływu;
Po drugie, należy zająć się kompatybilnością różnych materiałów mających kontakt z czynnikiem chłodniczym w sprężarce, takich jak kauczuk syntetyczny i olej smarowy.
W przeszłości jako czynniki chłodnicze stosowano ponad pięćdziesiąt substancji. Po II wojnie światowej, oprócz zastosowania amoniaku w zakresie dużych wydajności chłodniczych, prawie wszystkie dziedziny chłodnictwa i klimatyzacji zostały zdominowane przez haloalkan CFCS i HCFCS. Zastąpienie CFCS określone w Protokole montrealskim z 1974 r. zostało zrealizowane w krajach uprzemysłowionych, natomiast plan zastąpienia HCFCS zostanie zakończony w 2020 r.; W przypadku krajów rozwijających się zostanie wycofany odpowiednio w 2010 i 2040 roku. Jednak w niektórych krajach rozwiniętych są one gotowe osiągnąć to przed terminem. Rysunek 6 pokazuje obszary zastosowań i potencjalne zamienniki CFC-11, CFC-12, HCFC{7}} i R502, które były wcześniej powszechnie stosowane w Europie (poniżej poziomej linii strzałki).
CFC-11
CFC-11 to niskociśnieniowy czynnik chłodniczy stosowany głównie w odśrodkowych agregatach chłodniczych, a jego przejściowym substytutem jest HCFC{2}}. Ponadto HFC-245ca lub HFC-245fa również są niskociśnieniowymi czynnikami chłodniczymi, ale są łatwopalne. Dlatego należy zbadać ich metody redukcji spalania i toksyczność, a ich stosowanie nie jest tak wydajne jak CFC{6}} i HCFC-123. Dlatego wiele przedsiębiorstw przeszło na stosowanie HFC{8}}a w chłodziarkach odśrodkowych.
CFC-12
Ze względu na szeroki zakres zastosowań i problemy z wyciekami w klimatyzacji samochodowej, CFC-12 jest pierwszym przedmiotem, który należy rozważyć jako substytut. HFC{1}}a może być stosowany jako zamiennik w domowych lodówkach i klimatyzatorach samochodowych. HFC{2}}a ma zdolność chłodzenia i wydajność podobną do CFC-12 w średnim i wysokim zakresie temperatur. Jednak w warunkach pracy poniżej -23 stopnia traci na swojej atrakcyjności ze względu na niższą wydajność i wydajność chłodzenia w porównaniu do CFC{5}}. Chociaż HFC{6}}a ma zerową wartość ODP dla potencjału niszczenia warstwy ozonowej, jego wartość GWP dla globalnego ocieplenia wynosi nawet 1300 (w oparciu o wartość GWP CO2), co w dłuższej perspektywie wpłynie również na jego rozwój i używać.
HCFC-22
HCFC{0}} jest szeroko stosowany w chłodnictwie komercyjnym, klimatyzacji komercyjnej i mieszkalnej oraz pompach ciepła, a wartość ODP jest znacznie niższa niż CFC-11 i CFC-12 , tylko 0,055. Ale jego wartość GWP jest dość wysoka, około 1700. Właśnie z tych powodów niektóre kraje w Europie, takie jak Niemcy, są szybko wycofywane. Istnieje już kilka mieszanych czynników chłodniczych jako substytutów HCFC-22. American Refrigeration Association w swoim programie oceny wymiany czynnika chłodniczego (AREP) zaleca cztery typy: HFC{7}}a, R407C, R410A i R410B. Jednak w porównaniu z pozostałymi trzema, HFC{11}}a ma niższą wydajność i ciśnienie chłodnicze, a używanie go jako czynnika chłodniczego wymaga znacznego przeprojektowania systemu. W związku z tym możliwość zastosowania go jako substytutu HFCF{12}} wydaje się minimalna, ale nadal istnieje możliwość zastosowania go w większych agregatach chłodniczych. Nieazeotropowy czynnik chłodniczy R407C prawdopodobnie zastąpi istniejące urządzenia, ponieważ jest najbliższy HCFC{14}}. Po wymianie wymagane są minimalne modyfikacje wyposażenia układu, a zamiast oleju mineralnego stosuje się kwaśne smary. Należy również zwrócić uwagę na przystosowanie się do dużego poślizgu temperaturowego czynnika chłodniczego (do 5-7 stopni ). Prawie azeotropowe czynniki chłodnicze R410A i R410B to dwie mieszaniny tego samego HFCS, a jedyną różnicą jest stosunek mieszania. R410A nadaje się do małych klimatyzatorów typu split, ale jego ciśnienie parowania jest około 1,5 raza wyższe niż HCFC{21}}. Dlatego układ wykorzystujący ten płyn roboczy musi zostać całkowicie przeprojektowany, dlatego stosuje się go tylko w nowych układach chłodniczych i klimatyzacyjnych. Zoptymalizowana konstrukcja tego systemu może zwiększyć jego wydajność o 5 procent.
R502
R502 jest szeroko stosowany w niskotemperaturowych układach chłodniczych. AREP zaleca dwie możliwe alternatywy: R404A i R507. R404A ma wydajność chłodniczą i wydajność podobną do R502, ale wymaga więcej testów komponentów systemu, zwłaszcza sprężarek, gdy zostanie przyjęty. W wymieszanym składniku R507 znajduje się składnik, który odgrywa rolę środka zmniejszającego palność, który ma podobne działanie jak R502, ale w Stanach Zjednoczonych nadal trwają badania toksyczności; Ale w Europie zastosowano go w urządzeniach chłodniczych w supermarketach.