CC BY
69УДК 621.564
Технические науки
Дугаржапов Андрей Баирович,
студент, кафедра ресторанного бизнеса, факультет гостинично-
ресторанной, туристической и спортивной индустрии, Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова, г. Москва
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ
АГЕНТОВ
Аннотация: Актуальность данной темы обусловлена необходимостью продвижения в промышленный оборот производства и потребления природных холодильных агентов.
Ключевые слова: холодильный агент, озоновый слой, аммиак, диоксид углерода, фреон.
Abstract: The relevance of this topic is due to the need to advance in the industrial turnover of production and consumption of natural refrigerants.
Keywords: refrigerating agent, ozone layer, ammonia, carbon dioxide, freon.
Прорыв в холодильной индустрии начался с 19 века, с созданием первой холодильной компрессионной машины, с использованием диэтилового эфира в качестве холодильного агента. Принцип работы такой машины состоит из нескольких этапов: хладагент с низкой температурой и давлением поступает в компрессор, который нагревает его, соответственно, повышается и давление. Затем, в конденсаторе парообразный хладагент переходит в жидкую фазу, то есть охлаждается и конденсируется. Далее жидкость под высоким давлением направляется в испаритель, где начинает кипеть, отбирая тепло от окружающей среды и переходить снова в парообразное состояние. Хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру холодильной машины, меняя своё
агрегатное состояние с парообразного в жидкое, и наоборот. В современном мире использование холодильных агентов является неотъемлемой частью жизни развивающегося общества. Долгое время смесь этана и метана, в которых атомы хлора и фтора замещаются атомами водорода - фреон, являлся доминирующим холодильным агентом на рынке. Холодильный агент - это вещество, циркулирующее по системе холодильной машины, которое в процессе изотермического расширения отнимает тепло от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт ее окружающей среде путём конденсации. Казалось бы, высокая производительность, конденсация при низком давлении, высокие коэффициенты теплопередачи и теплопроводности, относительно недорогая стоимость - всё указывает на практичность данного вещества, однако учёные, исследовавшие причины разрушения озонового слоя Земли пришли к выводу, что выброс многих видов фреонов наносят ему вред. Поэтому в 1987 году в соответствии со специальной программой вступил в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», который предусматривал постепенное сокращение производства и потребления некоторого списка фреонов. Через некоторое время ряд фреонов, например, Я-10, Я-110, Я502 были прекращены в производстве, а на замену им начали выпускать озонобезопасные хладагенты, такие, как Я-407с или Я134-а. Данные вещества обладали невысокой производительностью, имели недостаточно хорошие физические показатели, но проблема разрушения озонового слоя год за годом начинала, хоть и незначительно, уменьшаться. Конечно, в современном мире использование фреонов остается в промышленности и повсеместно используется, но учёные со всего мира прикладывают свои знания и усилия в поиске экологически выгодных хладагентов, потому что эта проблема может вызвать серьезные природные катаклизмы[1].
С02 - диоксид углерода, бесцветный газ без запаха - это не просто альтернатива фреонам, это перспектива в развитии современного холодильного оборудования. Многие эксперты считают, что в течении нескольких
десятилетий именно диоксид углерода станет основным хладагентом в эксплуатации холодильного оборудования. Среди плюсов в использовании этого газа можно выделить высокую производительность, повышенную безопасность - он не взрывоопасен, а также доступность и невысокая стоимость. Если не полностью избавляться от использования фреона, то частично, сочетая с диоксидом углерода, например, компания "Coca-Cola" использовала для своих холодильных установок фреон R134a с СО2, что позволило значительно снизить потребление электроэнергии [2].
На международной конференции по природным хладагентам "ATMOsphere Europe", которая прошла 16-17 октября 2018 года в Польше, Александр Серавин, руководитель отдела комплексных инженерных решений «Данфосс» высказался: "Применение природных хладагентов - это одно из песпективных направлений развития холодильной индустрии во всем мире, в том числе в России и странах СНГ. Например, применение холодильных установок на СО2 - это уже не будущее, а настоящее для сегмента магазиностроения. И мы отмечаем рост интереса к таким системам. Число проектов на хладагенте СО2 увеличивается с каждым годом как благодаря таким его свойствам как энергоэффективность и экологичность, так и по причине меняющегося законодательства" [5].
Другой холодильный агент природного происхождения - аммиак, обозначается R717. Он обладает низким массовым расходом, по сравнению с фреонами, поэтому его часто используют в холодильных установках большой мощности. Так же он не оказывает влияние на окружающую среду, что делает его перспективным в экологическом развитии индустрии. Невысокую стоимость и доступность на рынке можно отнести к "плюсам" данного вещества. Из недостатков аммиака можно выделить его взрывоопасность. Оборудование, использующее аммиак в качестве холодильного агента изготавливают из стали, так как аммиак вызывает коррозию медных сплавов. Аммиак токсичен, и может вызвать удушение при небольших, и смерть человека при высоких концентрациях в воздухе. Однако данный "минус"
позволяет сотрудникам определить даже самые незначительные утечки при эксплуатации [3].
Некоторые показатели, которые сравнивают различные хладагенты -фреоны, такие как Я22 и R134a, и природные - аммиак (Я717) и диоксид углерода (Я744) можно наблюдать в Таблице 1.
Таблица 1
Показатели Формула Температура кипения, С Удельная холодопроизводите льность, кДж/кг Потенциал глобального потепления Потенциал разрушения озона
Название
R22 CF2ClH -40,8 44,8 1700 0,05
R134a CH2FCF3 -26,5 150,7 1300 0
R717 NH3 -34,4 1102 0 0
R744 CO2 -57,0 1050 1 0
Несмотря на все большее применение СО2 в холодильных установках, многие крупные компании отдают предпочтение использованию оксида углерода вместе с аммиаком. Например, компания "Frialsa" за последний год запустила две аммиачно-углекислотные каскадные системы с холодопроизводительностью 2459 и 2248 ккал/ч. В это же время, компания "Campbell Soup" запустила три системы на основе СО2: две из них каскадные на аммиаке и диоксиде углерода, а одна - транскритическая на СО2 [4].
Вывод
Выберут ли компании аммиак или диоксид углерода - не имеет большой разницы. Крупные компании всегда смотрят на отдаленную перспективу. В противном случае, прогресс был бы невозможен, особенно, в промышленных масштабах. Со временем развития общества главные компании в производстве холодильных агентов будут нацелены на природные, такие как аммиак и диоксид углерода. Это означает, что промышленные чиллеры, бытовой холод, торговое оборудование станут экологичнее, безопаснее в будущем. Пока
говорить об идеальном по своим характеристикам хладагенте рано. На данный момент удалось разработать хладагенты безопасные для человека и окружающей среды. Именно они и используются в бытовых холодильниках промышленности, а дальнейшее их совершенствование — дело времени.
Библиографический список:
1. Белозеров Г. А., Медникова Н. М., Пытченко В. П., Серова Е. Н. Холодильные системы с рабочими веществами, обеспечивающими промышленную безопасность и энергетическую эффективность // Холодильная техника. - 2009. № 5.
2. Дж. М. Калм Следующее поколение хладагентов // Холодильная техника. 2008. №7.
3. Железный В.П., Жидков В.В. Эколого-энергетические аспекты внедрения альтернативных хладагентов в холодильной технике. - Донецк: Изд-во Донбасс, 1996. - 144 с.
4. Холодильные машины / А.В. Бараненко, Н.Н. Бухарин, В.И. Пекарев, Л.С. Тимофеевский/ Под ред. Л.С. Тимофеевского. - СПб: Политехника, 2006. - 944 с.
5. Информационный портал. [Электронный ресурс]: http: //www.atmo .org/events .detail s. php?eventid=6 7.
