Environmentálne požiadavky na kompresory

S rozvojom priemyslu sa znečistenie Zeme stáva čoraz závažnejším a ochrana životného prostredia sa stala dôležitou otázkou globálneho záujmu. Zabránenie zničeniu ozónovej vrstvy v atmosfére a globálnej klimatickej zmene pritiahlo širokú pozornosť krajín po celom svete a dospelo ku konsenzu medzi medzinárodnými vládami podpísaním príslušných dohôd.
kompresor
kompresor
V oblasti chladenia a klimatizácie, ničenie ozónovej vrstvy atmosféry CFCS a HFCCS, ako aj globálne otepľovanie spôsobené spotrebou energie, sú problémy, ktoré by sa mali pri konštrukcii kompresorov vysoko hodnotiť.
Ako je dobre známe, výber chladív je jedným z mnohých faktorov ovplyvňujúcich konštrukciu kompresora, ktoré by sa mali vysoko hodnotiť.
Pri vývoji nových kompresorov využívajúcich alternatívne chladivá sa dizajnéri najskôr stretli s dvoma problémami:
Po prvé, kompresor musí predefinovať svoj pracovný objem, aby spĺňal tlakové požiadavky rôznych prietokov;
Po druhé, musí sa riešiť kompatibilita medzi rôznymi materiálmi, ktoré sú v kontakte s chladivom v kompresore, ako je syntetická guma a mazací olej.
V minulosti sa ako chladivá použilo viac ako päťdesiat látok. Po 2. svetovej vojne okrem použitia amoniaku v rozsahu veľkých chladiacich výkonov takmer vo všetkých oblastiach chladenia a klimatizácie dominovali haloalkánové CFCS a HFCCS. Substitúcia CFCS špecifikovaná v Montrealskom protokole z roku 1974 sa realizovala v priemyselných krajinách, zatiaľ čo plán nahradenia HFCCS bude dokončený v roku 2020; Pre rozvojové krajiny bude ukončená v roku 2010 a 2040. V niektorých vyspelých krajinách sú však pripravené dosiahnuť to v predstihu. Obrázok 6 zobrazuje oblasti použitia a potenciálne náhrady CFC-11, CFC-12, HCFC-22 a R502, ktoré sa predtým bežne používali v Európe (pod vodorovnou šípkou).
CFC-11
CFC-11 je nízkotlakové chladivo používané hlavne v odstredivých chladičoch a jeho prechodnou náhradou je HCFC-123. Okrem toho sú HFC-245ca alebo HFC{4}}fa tiež nízkotlakové chladivá, ale sú horľavé. Preto je potrebné preskúmať ich metódy na zníženie spaľovania a toxicitu a ich použitie nie je také efektívne ako CFC-11 a HCFC-123. Preto mnohé podniky prešli na používanie HFC-134a v odstredivých chladičoch.
CFC-12
Vzhľadom na široké spektrum aplikácií a problémy s netesnosťou v klimatizácii automobilov je CFC-12 prvým predmetom, ktorý treba zvážiť ako náhradu. HFC-134a možno použiť ako náhradu v domácich chladničkách a klimatizáciách automobilov. HFC-134a má chladiacu kapacitu a účinnosť podobnú ako CFC-12 v rozsahu stredných až vysokých teplôt. V prevádzkových podmienkach pod -23 stupňom však stráca svoju príťažlivosť v dôsledku nižšej chladiacej kapacity a účinnosti v porovnaní s CFC-12. Hoci HFC-134a má nulovú hodnotu ODP pre potenciál poškodzovania ozónovej vrstvy, jeho hodnota GWP pre globálne otepľovanie je až 1300 (na základe hodnoty GWP CO2), čo z dlhodobého hľadiska ovplyvní aj jeho vývoj a použitie.
HCFC-22
HCFC{{0}} sa široko používa v komerčnom chladení, komerčných a obytných klimatizáciách a tepelných čerpadlách, pričom hodnota ODP je oveľa nižšia ako hodnota CFC-11 a CFC-12 , len 0,055. Ale jeho hodnota GWP je dosť vysoká, okolo 1700. Práve z týchto dôvodov sa niektoré krajiny v Európe, ako napríklad Nemecko, rýchlo vyraďujú. Už existuje niekoľko zmiešaných chladív ako náhrada za HCFC-22. American Refrigeration Association vo svojom programe hodnotenia výmeny chladiva (AREP) odporučila štyri typy: HFC-134a, R407C, R410A a R410B. V porovnaní s ostatnými tromi má však HFC{11}}a nižšiu chladiacu kapacitu a tlak a jeho použitie ako chladiva si vyžaduje značné prepracovanie systému. Preto sa zdá, že možnosť použitia ako náhrady za HFCF-22 je minimálna, ale možnosť použitia vo väčších chladičoch stále existuje. Neazeotropné chladivo R407C bude pravdepodobne náhradou za existujúce stroje, pretože je najbližšie k HCFC-22. Po výmene sú potrebné minimálne úpravy na zariadení systému a na výmenu minerálneho oleja sa používajú kyslé mazivá. Pozornosť treba venovať aj prispôsobeniu sa veľkému teplotnému sklzu chladiva (až do 5-7 stupňov ). Takmer azeotropické chladivá R410A a R410B sú dve zmesi rovnakého HFCS, pričom jediným rozdielom je zmiešavací pomer. R410A je vhodný pre malé klimatizácie typu split, ale jeho tlak vyparovania je približne 1,5-krát vyšší ako tlak HCFC-22. Preto je potrebné systém využívajúci túto pracovnú kvapalinu úplne prepracovať, takže sa používa len v nových chladiacich a klimatizačných systémoch. Optimalizovaný dizajn tohto systému môže zvýšiť jeho účinnosť o 5 percent.
R502
R502 sa široko používa v nízkoteplotných chladiacich systémoch. AREP odporúča dve možné alternatívy: R404A a R507. R404A má chladiacu kapacitu a účinnosť podobnú ako R502, ale vyžaduje si viac testovania komponentov systému, najmä kompresorov, keď sa použije. V zmiešanej zložke R507 je zložka, ktorá hrá úlohu spomaľujúcu horenie, ktorá má podobný účinok ako R502, ale v Spojených štátoch stále prebieha testovanie toxicity; Ale v Európe bol aplikovaný na chladiace zariadenia supermarketov.