A kompresszorokra vonatkozó környezetvédelmi követelmények

Az ipar fejlődésével a Föld szennyezettsége egyre súlyosabbá válik, a környezetvédelem pedig globálisan fontos kérdéssé vált. A légköri ózonréteg pusztulásának és a globális klímaváltozásnak a megelőzése a világ országaiban széles körben felkeltette a figyelmet, és konszenzusra jutottak a nemzetközi kormányok, aláírva a vonatkozó megállapodásokat.
kompresszor
kompresszor
A hűtés és légkondicionálás területén a légköri ózonréteg CFCS és HCFCS általi roncsolása, valamint az energiafogyasztás okozta globális felmelegedés olyan téma, amelyet a kompresszorok tervezésénél kiemelten értékelni kell.
Mint ismeretes, a hűtőközeg kiválasztása egyike azon számos tényezőnek, amely befolyásolja a kompresszor kialakítását, és amelyet nagyon meg kell becsülni.
Az alternatív hűtőközegeket használó új kompresszorok kifejlesztése érdekében a tervezők először két problémával találkoztak:
Először is, a kompresszornak újra kell definiálnia üzemi térfogatát, hogy megfeleljen a különböző áramlási sebességek nyomáskövetelményeinek;
Másodszor, foglalkozni kell a kompresszorban lévő hűtőközeggel érintkező különféle anyagok, mint például a szintetikus gumi és a kenőolaj közötti kompatibilitás.
A múltban több mint ötven anyagot használtak hűtőközegként. A második világháború után a nagy hűtőteljesítményű ammónia felhasználása mellett szinte minden hűtési és klímatechnikai területen a halogén-alkán CFCS és HCFCS dominált. Az 1974-ben a Montreali Jegyzőkönyvben meghatározott CFCS helyettesítés az iparosodott országokban megvalósult, míg a HCFCS helyettesítési terv 2020-ban készül el; A fejlődő országok esetében 2010-ben, illetve 2040-ben megszűnik. Egyes fejlett országokban azonban készen állnak arra, hogy ezt a határidő előtt elérjék. A 6. ábra a korábban Európában általánosan használt CFC-11, CFC-12, HCFC-22 és R502 alkalmazási területeit és lehetséges helyettesítőit mutatja be (a vízszintes nyíl alatt).
CFC-11
A CFC-11 egy alacsony nyomású hűtőközeg, amelyet főként centrifugális hűtőberendezésekben használnak, és átmeneti helyettesítője a HCFC-123. Ezenkívül a HFC-245ca vagy a HFC-245fa alacsony nyomású hűtőközeg, de gyúlékony. Ezért az égéscsökkentési módszereiket és a toxicitásukat tanulmányozni kell, és felhasználásuk nem olyan hatékony, mint a CFC-11 és a HCFC-123. Ezért sok vállalat áttért a HFC{8}}a használatára a centrifugális hűtőkben.
CFC-12
Az autóipari légkondicionálásban alkalmazott széleskörű alkalmazási körének és szivárgási problémáinak köszönhetően a CFC{0}} az első olyan tárgy, amelyet helyettesítőnek kell tekinteni. A HFC-134a helyettesítőként használható háztartási hűtőszekrényekben és autóklímákban. A HFC-134a hűtési kapacitása és hatékonysága hasonló a CFC-hez-12 közepes és magas hőmérsékleti tartományban. Azonban -23 fok alatti üzemi körülmények között elveszti vonzerejét a CFC-hez képest alacsonyabb hűtőteljesítménye és hatékonysága miatt-12. Bár a HFC-134a ózonlebontó potenciálja nulla ODP-értékkel rendelkezik, a globális felmelegedésre vonatkozó GWP-értéke eléri az 1300-at (a CO2 GWP-értéke alapján), ami hosszú távon hatással lesz a fejlődésére, ill. használat.
HCFC-22
A HCFC-t{{0}} széles körben alkalmazzák kereskedelmi hűtéstechnikában, kereskedelmi és lakossági légkondicionálásban, valamint hőszivattyúkban, ODP-értéke sokkal alacsonyabb, mint a CFC-é-11 és a CFC-é-12 , csak 0,055. A GWP értéke azonban meglehetősen magas, 1700 körüli. Pontosan ezen okok miatt egyes európai országok, például Németország, gyorsan kivonják a forgalomból. Már számos kevert hűtőközeg létezik a HCFC helyettesítésére-22. Az American Refrigeration Association négy típust javasolt a hűtőközegcsere-értékelési programjában (AREP): HFC{7}}a, R407C, R410A és R410B. A másik háromhoz képest azonban a HFC{11}a alacsonyabb hűtőkapacitással és nyomással rendelkezik, és hűtőközegként való használata a rendszer jelentős áttervezését igényli. Ezért a HFCF-22 helyettesítőjeként való felhasználásának lehetősége minimálisnak tűnik, de a nagyobb hűtőkben való felhasználás lehetősége továbbra is fennáll. Az R407C nem azeotróp hűtőközeg valószínűleg a meglévő gépek „beledobható” helyettesítője, mivel ez áll a legközelebb a HCFC-hez-22. Csere után minimális módosításra van szükség a rendszer berendezésén, és savas kenőanyagokat használnak az ásványolaj helyettesítésére. Arra is figyelmet kell fordítani, hogy alkalmazkodjon a hűtőközeg nagy hőmérséklet-csúszásaihoz (legfeljebb 5-7 fok). Az R410A és R410B közel azeotróp hűtőközegek ugyanazon HFCS két keveréke, az egyetlen különbség a keverési arány. Az R410A alkalmas split típusú kis klímaberendezésekhez, de párolgási nyomása körülbelül 1,5-szerese a HCFC-nek-22. Ezért az ezt a munkafolyadékot használó rendszert teljesen át kell tervezni, így csak az új hűtő- és klímarendszerekben alkalmazzák. A rendszer optimalizált kialakítása 5 százalékkal növelheti hatékonyságát.
R502
Az R502-t széles körben használják alacsony hőmérsékletű hűtőrendszerekben. Az AREP két lehetséges alternatívát javasol: R404A és R507. Az R404A hűtési kapacitása és hatékonysága hasonló az R502-hez, de a rendszerelemek, különösen a kompresszorok további tesztelését igényli, ha elfogadják. Az R507 vegyes komponensében van egy égésgátló szerepet játszó komponens, amely az R502-höz hasonló teljesítményt nyújt, de a toxicitási vizsgálat még folyamatban van az Egyesült Államokban; Európában azonban a szupermarketek hűtőberendezéseire alkalmazták.