Гидрохлорфторуглерод (HCFC)-22, также известный как R-22, был впервые введен в качестве замещающего хладагента для хлорфторуглерода (CFC)-12 или R-12 в системах кондиционирования воздуха для жилья. R-22 работал с более высоким давлением и был более эффективным, чем R-12, но не возвращал масло обратно в картер компрессора. После того, как технические специалисты привыкли к более высокому давлению R-22, он более 50 лет очень хорошо обслуживал промышленность HVACR. На протяжении многих лет R-22 являлся хладагентом для коммерческих и бытовых систем кондиционирования воздуха и тепловых насосов. В холодильных системах супермаркетов, промышленных центробежных чиллерах и промышленных охладителях также использовался R-22.

R-22 представляет собой чистое соединение, содержащее только одну молекулу. R-22 представляет собой HCFC, то есть его молекула содержит хлор, что характеризует его как озоноразрушающий хладагент (см. Рис. 1). Его потенциал озоноразрушения (ODP) составляет 0,055. Молекула R-22 также содержит водород, фтор и углерод. Его потенциал глобального потепления (ГВП) составляет 1857 человек. Из-за этих экологических проблем R-22 был запрещен к использованию в новом оборудовании в 2010 году, а его общее запрещение производства произойдет в 2020 году.

История R-410a
Далее мы подходим к R-410A. R-410A появился на сцене в качестве замещающей бинарной смеси хладагента на основе HFC для R-22 в «новых» легких коммерческих и бытовых системах кондиционирования воздуха и тепловых насосах. Другие приложения для R-410A включают чиллеры и коммерческое холодильное оборудование. R-410A в системах кондиционирования воздуха и тепловых насосах имеет более высокую эффективность, чем R-22, из-за большей на 50 процентов плотности и большего на 60 процентов давления его пара. Фактически, R-410A имеет примерно на 5-6 процентов более высокий показатель энергоэффективности (EER), чем R-22.

Бинарная смесь хладагента R-410A состоит из 50% HFC-125 (R-125) и 50% HFC-32 (R-32). R-410A имеет нулевой ODP и GWP, равный 2088. И R-32, и R-125 являются HFC и имеют ODP равными нулю, поскольку их молекулы не содержат хлора. R-32 имеет низкий GWP, равный 675, что выгодно при переходе на хладагенты с более низким потенциалом глобального потепления. R-125, с другой стороны, имеет высокий GWP, равный 3400. GWP в 3400 означает, что хладагент поглощает в 3400 раз больше тепла на килограмм, чем двуокись углерода в течение 100-летнего периода. На рисунках 2 и 3 показаны молекулы R-32 и R-125 соответственно.

R-410A имеет классификацию безопасности ASHRAE A1, что означает, что он имеет низкую токсичность и не воспламеняется. Несмотря на то, что R-410A представляет собой смесь хладагентов серии 400, он имеет очень небольшой температурный глайд и незначительный потенциал фракционирования. С R-410A используется синтетическое полиэфирное (POE) масло и он не является замещающим хладагентом для R-22. Если систему на R-22 необходимо модифицировать на другой хладагент, рекомендуется выбрать из списка хладагентов принятых для замены R-22, таких как R-407C, которые имеют сходные с R-22 свойства.

Рабочее давление
В системах кондиционирования воздуха и тепловых насосах R-410A может иметь примерно на 60 процентов более высокое рабочее давление, чем R-22. Это означает, что при температуре конденсации 100°F система R-22 будет иметь давление конденсации 196 фунтов на квадратный дюйм, в то время как система R-410A будет иметь давление конденсации 317 фунтов на квадратный дюйм. Из-за этого оборудование для R-22, такое как комплекты датчиков, шланги, оборудование для утилизации и цилиндры, не может использоваться с R-410A, если оно не было сертифицировано для этой цели. Конструкторы систем на R-410A устанавливают большую толщину стенок для компрессоров и даже фильтров осушителей. Манометрические станции, используемые в системах R-410A, имеют более высокие диапазоны в 800 фунтов на квадратный дюйм на стороне высокого давления и 250 фунтов на квадратный дюйм на стороне низкого давления.

В большинстве случаев оборудование, предназначенное для R-22, не может использовать R-410A из-за различий в рабочих давлениях. Это одна из причин, по которой модификация системы R-22 на R-410A обычно не является возможной. Настоятельно рекомендуется, чтобы специалисты по техническому обслуживанию были добровольно сертифицированы по работе с более высоким рабочим давлением R-410A.

Законодательство
Из-за его довольно высокого значения GWP, Агентство по охране окружающей среды США (EPA), в рамках своей программы «Политики существенных новых альтернатив » (SNAP), определяет Р-410А как “неприемлемый” и исключает хладагент из следующих категорий:

• Новые торговые автоматы по состоянию на 1 января 2019 года;
• Новые автономные среднетемпературные агрегаты с мощностью компрессора менее 2200 Btuh и не содержащие затопленного испарителя, по состоянию на 1 января 2019 года;
• Новые автономные среднетемпературные агрегаты с мощностью компрессора, равной или большей, чем 2200 Btuh, и автономные среднетемпературные установки, содержащие затопленный испаритель, по состоянию на 1 января 2020 года;
• Новые автономные низкотемпературные агрегаты по состоянию на 1 января 2020 года; а также
• Новые приложения по чиллерам по состоянию на 1 января 2024 года.

Альтернативы для замены R-410A
Обратите внимание, что в приведенном выше списке программы SNAP «неприемлемых» или исключенных категорий для хладагента R-410A нет упоминания о категории кондиционирования воздуха, тепловом насосе или чиллерах. Это связано с тем, что на данный момент на рынке нет невоспламеняющихся альтернатив для данных применений, чтобы заменить R-410A. Тем не менее, для этих применений есть несколько легковоспламеняющихся хладагентов. Ниже приведены два из легковоспламеняющихся альтернативных кандидатов для R-410A в системах кондиционирования воздуха и тепловых насосов. С учетом сказанного, дни R-410A, являющегося лучшим выбором для коммерческого и бытового кондиционирования воздуха и тепловых насосов, могут быть сочтены.

HFC-32 (R-32) представляет собой легковоспламеняющийся хладагент, используемый в системах кондиционирования воздуха и тепловых насосов. Это не содержащий хлора однокомпонентный хладагент и состоит только из одной молекулы. Как упоминалось выше, он имеет GWP 675, что на 75 процентов ниже, чем у R-410A, и ODP равный нулю. R-32 также имеет в 1,5 раза большую теплопроводность, чем R-410A. Более высокая теплопроводность позволяет R-32 иметь намного меньший объем заряда хладагента, чем другие хладагенты.

R-32 в настоящее время используется в миллионах кондиционеров и тепловых насосов по всему миру. Япония, Таиланд, Австралия, Индия и другие азиатские и европейские страны используют R-32 в своих системах кондиционирования и тепловых насосов. R-32 легче утилизировать, перерабатывать и повторно использовать, чем R-410A. Поскольку R-32 является легковоспламеняющимся, он имеет классификацию безопасности A2L ASHRAE и предполагает определенные условия использования. A2L означает, что хладагент обладает низкой токсичностью и легко воспламеняется.

R-452B является умеренно огнеопасным альтернативным кандидатом хладагенту R-410A в системах кондиционирования воздуха и тепловых насосов. R-452B представляет собой смесь HFC-32, HFC-125 и гидрофторолефина (HFO) -1234yf. R-452B также имеет классификацию безопасности A2L. Он имеет GWP 675 и имеет более низкую температуру нагнетания и более низкую воспламеняемость, чем R-32. Он имеет очень слабый температурный глайд. R-452B предназначен для замены R-410A в системах кондиционирования, в чиллерах и в тепловых насосах.

На момент написания этой статьи многие исследования по-прежнему проводились на умеренно воспламеняющихся хладагентах, включая R-32 и R-452B.

410A — это… Что такое R-410A?

R-410A — фреон, азеотропная смесь из 50% дифторметана R-32 и 50% пентафторэтана R-125, наиболее часто используемый фреон в современных кондиционерах. Ни один из его компонентов не содержит хлора, поэтому он безопасен для озонового слоя (озоноразрушающий потенциал равен нулю). Этот фреон приходит на смену R-22, который разрушает озоновый слой, и производство которого ограничено Монреальским протоколом.

Физические свойства

R-410A является смесью, близкой к азеотропной. Основной недостаток неазеотропных смесей — температурное скольжение, т.е. изменение температуры кипения в процессе фазового перехода (испарения и конденсации). Однако у хладагента R-410A температурное скольжение настолько мало (0.15 К), что им можно пренебречь, т.е. считать смесь азеотропной (для сравнения, температурное скольжение хладагента R-407C составляет 7К ^[3]).

Химические свойства

Так как оба компонента не содержат хлора, R 410A имеет нулевой потенциал истощения озонового слоя Земли. Он не токсичен (при концентрации менее 400 мг/кг) и непожароопасен. ^[4]

Преимущества и недостатки R-410A

Хотя и говорят, что фреон R-410A приходит на смену R-22, это не следует понимать буквально: физические и теплотехнические свойства фреонов совершенно различны, поэтому систему расчитанную на R-22 нельзя заправлять фреоном R-410A: система должна быть изначально спроектирована под фреон R-410A. Этим он отличается от фреона R-407C, который специально предназначен для замены R-22 в старых системах. Основным недостатком R-410A по сравнению с R-22 является высокая цена (R-410A приблизительно в семь раз дороже R-22). Кроме того, давление в контуре при рабочих температурах существенно выше (так, при температуре 43°С R22 имеет давление насыщенного пара 15,8 атм, а R410A — около 26 атм.), поэтому более высокие требования предъявляются к герметичности, медные трубки конденсатора и испарителя должны быть более прочными, отсюда большая масса меди и более высокая цена. Еще одним минусом R-410A является несовместимость с минеральным маслом. Если R22 растворяется в любом минеральном масле, то для фреона R410a нужно специальное полиэфирное масло, которое намного дороже, а кроме того, требует более аккуратной заправки (оно очень активно поглощает влагу, теряя свои свойства). ^[5] С другой стороны, R-410A обладает очень высокой удельной хладопроизодительностью (в полтора раза выше чем R-407C и R22, в два раза выше чем R-134A), что позволяет использовать менее мощный компрессор.

Примечания