Что тяжелее фреон или воздух
Мифы о фреонах. Опасен ли газ из кондиционера?
При нагревании фреоны образуют отравляющее вещество фосген Фосген — это печально знаменитое отравляющее вещество, которое впервые было задействовано в Первую мировую войну и стало причиной тысяч солдатских смертей. Единственным спасением от фосгена был противогаз. Но холодильник, стоящий рядом с плитой, не может быть источником фосгена по целому ряду причин. Немного истории. По мнению экологов, первые фреоны пагубно действовали на озоновый слой планеты. Правда, сейчас теория о сокращении озонового слоя под действием фреонов не подтверждается, но свою роль она сыграла.
В 1987-м году в Монреале, в соответствии с Программой ООН, было решено начать сокращать использование фреонов. В связи с этим хладагенты, которые использовались в старых холодильниках — фреоны R-12 и R-22 — ушли в прошлое, а на их место пришли более безопасные R-410A и R-407C. Кстати, это привело к удорожанию бытовой техники — в связи с особенностями новых фреонов.
Современные фреоны, которые применяются как хладагенты – довольно инертные вещества: они не горят и не взрываются даже под воздействием открытого пламени.
«Старые» фреоны, а точнее, R-22, содержали хлор и могли представлять опасность для человека при температуре свыше 250°С, так как при этом образовывался фосген. Современные фреоны, которые используются в холодильниках с 1992 года, не содержат хлора, поэтому даже при такой температуре безопасны.
Выводы: Даже нагрев современный холодильник до 250°С, фосген получить не удастся.
Вдыхание фреонов приводит к отравлению.
Действительно, фреон R-22, который раньше использовался в качестве хладагента в бытовой технике, при вдыхании в достаточной концентрации оказывает негативный эффект на центральную нервную систему: приводит к спутанности сознания, сонливости, а также приступам слабости, сменяющимися вспышками возбуждения — отравление налицо. Также существует исследование, согласно которым, фреоны повышают риск развития аритмий, гипертонии и болезни коронарных артерий — у людей, постоянно контактирующих с ними, например, ремонтирующих холодильники. Но, во-первых, к самим пользователям холодильников это не относится, а, во-вторых, в исследовании речь шла о «старых» фреонах — R-12 и R-22.
Современные фреоны такого негативного эффекта не дают и к отравлению не приводят.
Даже при вдыхании современного хладона, его действие на здоровье, а точнее — на дыхательную, сердечно-сосудистую и нервную системы минимально и не приведет к значительным последствиям. Кроме того, в обычной жизни у человека мало шансов столкнуться с современными фреонами напрямую. Конечно, если умудриться пролить фреон на кожу, то можно получить локальное обморожение — вплоть до гибели тканей (некроз) на данном участке. Но облиться жидким фреоном в быту нереально. Правда, по соцсетям ходят байки о том, как нерадивые ремонтники холодильников заливают в систему поврежденных агрегатов фреоны из старых запасов — тех самых, что вредные для здоровья. Но это точно миф, потому что прежние фреоны и нынешние не совместимы по ряду причин. Так что смешанный вариант работать не будет. Кстати, фреон китайского производства ничем не отличается от фреона российского: не опаснее и работает точно так же.
Выводы: Внутри холодильника нет опасных для вдыхания фреонов. Равно как и нет их в комнате с кондиционером. Отравление человеку не грозит
Фреон, вытекающий из холодильника, может привести к удушью Вообще это один из самых волнующих население вопросов — что будет, если фреон вытечет из охлаждающей системы холодильника? Отвечаем: ничего не будет. Как было сказано выше, фреон в современных холодильниках не обладает отравляющими эффектами, так что здоровье человека в безопасности. Конечно, теоретически фреон тяжелее воздуха, поэтому он будет концентрироваться внизу и вытеснять воздух из помещения. Но, во-первых, мы живем не в герметичных отсеках, и газ будет утекать во все возможные щели, во-вторых, концентрация фреона в воздухе при протечке холодильника будет исключительно мала. Нужно иметь очень маленькое и герметично закрытое помещение, в котором одновременно находятся очень много протекающих холодильников, чтобы концентрация фреона приблизилась к опасной и могла повлиять на здоровье или вызвать удушье.
Выводы: Пробитая охлаждающая система у холодильника не представляет опасности для обитателей квартиры. Итак, современные фреоны не представляют опасности для обычного человека. Так что, холодильники, кондиционеры и аэрозоли являются удобными и безопасными благами цивилизации.
Аммиак или фреон
Вопрос о выборе хладагента при строительстве или реконструкции предприятий становится все более актуальным. Это связано с тем, что, с одной стороны, большинство отечественных аммиачных холодильных установок физически и морально устарело, аммиачное холодильное оборудование выслужило ресурсные сроки эксплуатации, а с другой стороны, холодильные фирмы предпочитают поставлять фреоновое оборудование.
У сторонников аммиака и фреона есть свои аргументы, и в статье сделана попытался их изложить в виде небольшой дискуссии между условными фигурами — «Фреоном» и «Аммиаком». Третьей стороной, высказывающей краткие более или менее объективные замечания, является «Арбитр».
ФРЕОН: — Аммиак токсичен. Даже в небольших концентрациях (например, при ремонтных выбросах) он может быть смертельно опасным для персонала.
АММИАК: — Аммиак менее опасен для человека, так как его резкий запах позволяет легко обнаружить и устранить утечку. Что же касается ремонтных работ, персонал должен использовать индивидуальные средства защиты.
ФРЕОН: — Если происходит крупная утечка, угроза создается не только для всего предприятия, но и для людей в близлежащих зданиях. Может даже возникнуть необходимость эвакуации. К тому же аммиачно-воздушная смесь взрывоопасна, и утечка, в конечном счете, может привести к серьезным разрушениям. Из-за этого установки на его основе относят к объектам повышенной опасности, а холодильное оборудование с использованием аммиака подлежит обязательной регистрации в Госгортехнадзоре.
АММИАК: — Фреон тяжелее воздуха. Он вытесняет его и способен накапливаться в помещении. Если человек попадает в такое помещение, то у него наступает удушье. Причем при утечке фреона не бывает предупреждающего эффекта, так как этот газ не имеет ни цвета, ни запаха. Кроме того, при наличии открытого пламени или соприкосновении с горячей поверхностью фреон выделяет ядовитый фосген. К тому же аммиак — это газ природного происхождения, он легче воздуха и его можно выпустить в атмосферу, не причинив вреда окружающей среде. Фреоны же относятся к озоноразрушающим веществам.
ФРЕОН: — Большинство фреоновых установок автоматизировано полностью, что вообще исключает необходимость присутствия персонала. Что же касается утечек, проблему решает появление недорогих и надежных электронных газоанализаторов, способных зафиксировать утечку и даже передать сообщение по мониторинговым системам.
АРБИТР: — Аммиак более опасен для людей, а фреон — для окружающей среды. При работе с аммиаком у предприятий и персонала гораздо больше организационных и технических проблем.
АММИАК: — Уже разработаны новые типы холодильных машин с малой заправкой аммиаком, содержание которого уменьшено в десятки раз по сравнению со стандартными решениями. Незначительное содержание аммиака (от 5 до 150 кг) позволяет не допустить его пожаровзрывоопасной концентрации.
ФРЕОН: — Аналогичные машины выпускаются и на фреонах. Более того, в большинстве из них возможно использование полугерметичных компрессоров, исключающих утечки через сальник, характерные для открытых машин.
АММИАК: — У аммиака есть термодинамические преимущества: высокая удельная холодопроизводительность и отсюда сравнительно низкие затраты на электроэнергию.
ФРЕОН: — К сожалению, при низких температурах кипения аммиачные машины работают при давлении на всасывании ниже атмосферного. Это приводит к возможности подсоса воздуха в систему и к необходимости оборудования ее дорогостоящими воздухоотделителями. Кроме того, для аммиака характерна высокая температура нагнетания, которая может привести не только к разложению масла, но и к его вспышке (из-за содержания воздуха в системе). И, наконец, стремление снизить давление и температуру нагнетания ограничивает применение в аммиачных установках воздушных конденсаторов. При использовании водяных конденсаторов, как правило, нужны градирни.
АРБИТР: — Термодинамические преимущества аммиака более важны для стран с высокой стоимостью электроэнергии. Но при низких температурах они сводятся на нет из-за недостатков, также, имеющих термодинамический характер.
ФРЕОН: — Хотелось бы здесь же добавить, что применение так называемых «машин с малой заправкой» влечет за собой обязательное использование схем с промежуточным хладоносителем, из-за чего рабочая температура кипения должна быть снижена на 4-5 градусов. Во-первых, это приводит к установке более дорогостоящих машин, во-вторых, добавляются насосы хладоносителя.
АММИАК: — Аммиак — дешевый хладагент, он дешевле фреона примерно на 30%.
ФРЕОН: — Как правило, на аммиачных установках в силу ряда причин чаще происходят утечки хладагента. Поэтому установки с его использованием нужно чаще дозаправлять, тогда как фреоновые в этом практически не нуждаются. Да и к тому же, если использовать схему с промежуточным хладоносителем, то сам хладоноситель стоит немало, если применять хорошие растворы, не вызывающие коррозию труб и еплообменного оборудования. Не забывайте также, что само аммиачное оборудование, как правило, дороже фреонового, и для работы с ним требуется большой штат квалифицированного персонала. Так что дешевизна самого хладагента отходит на второй план при сравнении всех факторов.
АРБИТР: — Думаю, что надо оценивать не стоимость хладагентов, а общую стоимость проекта плюс эксплуатационные расходы.
ФРЕОН: — Есть еще один важный фактор. В России довольно много многоэтажных зданий с холодильными камерами. Фреоновое оборудование позволяет осуществить децентрализованное охлаждение, когда сами агрегаты устанавливаются на этаже, обслуживая свой блок камер. Таким образом, отпадает необходимость машинного отделения в отдельном здании, уменьшается разводка трубопроводов и потери в них, и вместо дорогих и сложных насосных систем подачи хладагента используется простые схемы с ТРВ. Не говоря уж о том, что проекты фреоновых установок намного легче узаконить, нежели проекты аммиачных.
АММИАК: — Центральное машинное отделение позволяет обеспечить взаимозаменяемость оборудования, поставить более крупные машины. А медные трубы фреоновых систем дороже стальных аммиачных или пластиковых.
ФРЕОН: — Пластиковые трубы вы можете применить только в схемах с промежуточным хладоносителем, исключающих кажущееся термодинамическое преимущество аммиака. А что касается стальных труб, то найти чистые стальные трубы в России почти невозможно, а очищать их перед монтажом — дело трудоемкое.
АРБИТР: — Если бы я занимался эксплуатацией, то, пожалуй, отдал бы предпочтение децентрализованным фреоновым схемам. Минимум персонала, автономность установки, гибкое регулирование режимов — все это преимущества, как для самостоятельного предприятия, так и для сдаваемых в аренду холодильных площадей. Но если всерьез учитывать вопросы экологии, то рано или поздно человечеству придется избавляться от искусственно созданных веществ, неприемлемых для природы.
Что тяжелее фреон или воздух
Химическая формула CF2Cl2 (дифтордихлорметан)
Бесцветный газ со специфическим запахом
Температура кипения при атмосферном давлении – 29,74 о С
Температура плавления – 155,95 о С
Критическое давление – 4,119 МПа
Критическая плотность – 579,1 кг/м 3
Хладагент R12 в 4,18 раза тяжелее воздуха. При объемной доле R12 в воздухе более 30% наступает удушье из-за недостатка кислорода. R12 – негорючий газ. В жидком состоянии не проводит электрический ток. Хладагент R12 растворяется в минеральных маслах, обладает повышенной текучестью, проникает во все трущиеся детали, уменьшая их износ. Так как R12 – хороший растворитель многих органических веществ, то при изготовлении прокладок применяют специальную резину – севанит или паронит.
Хладагент R12 – один из самых используемых и безопасных ранее хладагентов. Применяется в холодильных и кондиционирующих системах.
Бесцветный, негорючий и невзрывоопасный газ со слабым запахом трихлорметана (хлороформа), более ядовит, чем R12.
Молекулярная масса хладагента 86,46 г / моль
Критическая температура 96,13 о С
Критическое давление 4,98 МПа
Хладагент слабо растворяется в воде, объемная доля влаги в нем не должна превышать 0,0025 %.
Коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации на 25-30 % выше, чем у R12, но имеет более высокое давление конденсации и температуру нагнетания (в холодильных машинах).
При контакте с пламенем и горючими поверхностями R22 разлагается с образованием высокотоксичных продуктов.
По сравнению с R12 хладагент R22 хуже растворяется в масле, но легко проникает через неплотности и нейтрален к металлам. Для R22 выпускаются масла высокого качества. В холодильных системах, работающих на R22, необходимо использовать минеральные или алкилбензольные масла.
Химическая формула C2F 4 H2 ( 1,1,1,2-тетрафторэтан )
Бесцветный нетоксичный газ с молекулярной формулой 102 г/моль
Температура кипения при атмосферном давлении – 26,5 о С
Температура плавления – 101 о С
Критическая температура 101,5 о С
Критическое давление – 4,06 МПа
Критическая плотность – 538,5 кг/м 3
Молекула R134a имеет меньшие размеры, чем молекула R12, что делает более значительной опасность утечек.
Хладагент R134a нетоксичен и не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации. Но при попадании воздуха в систему и сжатии могут образовываться горючие смеси. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями R134a разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Это трудногорючий газ.
Для работы с хладагентом R134a рекомендуются только полиэфирные холодильные масла, характеризующиеся повышенно гигроскопичностью.
R 134 a используется во всем мире в качестве основной замены R12 для холодильного оборудования, работающего в среднетемпературном диапазоне. Его применяют в автомобильных кондиционерах, бытовых холодильниках, торговом среднетемпературном оборудовании, промышленных установках, системах кондиционирования воздуха, а также на холодильном транспорте.
Химическая формула C4 H 10 (изобутан). По сравнению с R12 и R134 a изобутан имеет значительные экологические преимущества. Это природный газ не разрушает озоновый слой и не способствует появлению парникового эффекта.
Как работает холодильное оборудование?
Содержание
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Из холода в жар
Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?
Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!
В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.
Виды компрессоров
Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.
Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.
Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:
Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.
Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.
Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.
Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.
Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.
Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.
Типы хладагентов
Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.
В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:
Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.
R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.
Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.
Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.