Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с хладагентов )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Хладагент DuPont

Хладагента является рабочей текучей средой , используемой в холодильном цикле из кондиционирования воздуха систем и тепловые насосов , где в большинстве случаев они проходят повторный переход фазы от А жидкости к газу и обратно. Хладагенты строго регулируются из-за их токсичности , воспламеняемости и их вклада в разрушение озонового слоя и изменение климата .

История [ править ]

Наблюдаемая стабилизация концентраций ГХФУ (левые графики) и рост ГФУ (правые графики) в атмосфере Земли.

В первых кондиционерах и холодильниках использовались токсичные или горючие газы, такие как аммиак , диоксид серы , хлористый метил или пропан , утечка которых могла привести к несчастным случаям со смертельным исходом. [1]

В 1928 году Томас Мидгли-младший создал первый негорючий нетоксичный хлорфторуглеродный газ - фреон (R-12). Название является торговой маркой, принадлежащей DuPont (теперь Chemours ) для любого хлорфторуглерода (CFC), гидрохлорфторуглерода (HCFC) или гидрофторуглерода (HFC) хладагента. После открытия лучших методов синтеза на рынке доминировали такие ХФУ, как R-11 , [2] R-12 , [3] R-123 [4] и R-502 [5] .

Поэтапный отказ от ХФУ [ править ]

В начале 1980-х годов ученые обнаружили, что ХФУ наносят серьезный ущерб озоновому слою, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения и озоновых дыр над полярными регионами. Это привело к подписанию Монреальского протокола в 1989 г., который направлен на поэтапный отказ от ХФУ и ГХФУ [6], но не касается вклада ГФУ в изменение климата. Внедрение ГХФУ, таких как R-22 и R-123 [2] [7], было ускорено, и поэтому они использовались в большинстве домов в США и в холодильных установках [8] с 1980-х годов, поскольку они имеют более низкий потенциал разрушения озонового слоя (ODP). чем ХФУ, но их ОРС все еще не равнялся нулю, что привело к их постепенному отказу от производства.

Гидрофторуглероды (ГФУ), такие как R-134a , [9] R-143a , R-407a , [10] R-407c , [11] R-404a [5] и R-410a [12] (смесь 50/50 из R-125 / R-32 ) были повышены в качестве замены ХФУ и ГХФУ в 1990 - х и 2000 - х годов. ГФУ не разрушают озоновый слой, но обладают потенциалом глобального потепления (ПГП), в тысячи раз превышающим СО 2, с атмосферным сроком службы, который может продолжаться десятилетия. Это, в свою очередь, начиная с 2010-х годов, привело к внедрению в новое оборудование углеводородов и HFO ( гидрофторолефин) хладагенты R-32, [13] R-290, [14] R-600a, [15] R-454b, [16] R-1234yf , [17] R-514A, [18] R-744 (CO2) , [19] R-1234ze [20] и R-1233zd, [21], которые имеют как нулевой ODP, так и более низкий GWP. Углеводороды и CO2 иногда называют естественными хладагентами, потому что их можно найти в природе.

Экологическая организация Greenpeace предоставила финансирование бывшей восточногерманской компании по производству холодильников для исследования альтернативного озона и безопасного для климата хладагента в 1992 году. Компания разработала углеводородную смесь изопентана и изобутана , но в соответствии с условиями контракта с Greenpeace не могла запатентовать технология, которая привела к ее широкому применению другими фирмами. [22] [23] [24] Политическое и политическое влияние руководителей корпораций сопротивлялось изменениям, однако [25] [26] и DuPont вместе с другими компаниями заблокировали хладагент в США с Агентством по охране окружающей среды США, пренебрегая этим подходом как «той немецкой технологией. ". [27] [28]

Начиная с 14 ноября 1994 года в США Агентство по охране окружающей среды ограничило продажу, хранение и использование хладагентов для только лицензированных специалистов, в соответствии с правилами по разделам 608 и 609 Закона о чистом воздухе. [29] В 1995 году Германия запретила использование холодильников с ХФУ. [30]

В 1996 году была основана европейская некоммерческая инициатива Eurammon по естественным хладагентам, в которую входят европейские компании, учреждения и отраслевые эксперты. [31] [32]

В 1997 году ФК и ГФУ были включены в Киотский протокол к Рамочной конвенции об изменении климата. В 2000 году в Великобритании вступили в силу Правила по озону [33], которые запретили использование озоноразрушающих хладагентов на основе ГХФУ, таких как R22, в новых системах. Постановление запретило использование R22 в качестве «пополняющей» жидкости для технического обслуживания в период с 2010 г. для первичной жидкости и с 2015 г. для повторно используемой жидкости. [ необходима цитата ]

Решение проблемы парниковых газов [ править ]

В связи с растущим интересом к естественным хладагентам как альтернативам синтетическим хладагентам, таким как CFCs, HCFCs и HFCs, в 2004 году Гринпис работал с многонациональными корпорациями, такими как Coca-Cola и Unilever , а затем Pepsico и другими, чтобы создать корпоративную коалицию под названием «Хладагенты Naturally!». [30] [34] Четыре года спустя Ben & Jerry's из Unilever и General Electric начали предпринимать шаги для поддержки производства и использования в США. [35] По оценкам, почти 75 процентов сектора холодильного оборудования и кондиционирования воздуха имеют потенциал для преобразования на естественные хладагенты. [36]

В 2006 году ЕС принял Регламент о фторированных парниковых газах (FC и HFC), чтобы стимулировать переход на естественные хладагенты (например, углеводороды). Об этом сообщили в 2010 году, и некоторые хладагенты используются в качестве рекреационных наркотиков , что приводит к чрезвычайно опасному явлению, известному как злоупотребление ингалянтами . [37]

С 2011 года Европейский Союз начал поэтапный отказ от хладагентов с потенциалом глобального потепления (GWP) более 150 в автомобильных системах кондиционирования воздуха (GWP = 100-летний потенциал потепления одного килограмма газа относительно одного килограмма CO 2 ), таких как хладагент HFC-134a (известный как R-134a в Северной Америке), имеющий GWP 1410. [38] В том же году EPA приняло решение в пользу безопасного для озона и климата хладагента для производства в США. [22] [39] [40]

Исследование, проведенное некоммерческой организацией « Drawdown » в 2018 году, поставило надлежащее управление хладагентами и их утилизацию на первое место в списке решений, влияющих на климат, с воздействием, эквивалентным устранению выбросов углекислого газа в США за 17 лет. [41]

В 2019 году было подсчитано, что на ХФУ, ГХФУ и ГФУ приходится около 10% прямого радиационного воздействия всех долгоживущих антропогенных парниковых газов. [42] и в том же году ЮНЕП опубликовала новые добровольные руководящие принципы [43], однако многие страны еще не ратифицировали Кигалийскую поправку .

С 2020 года ГФУ (включая R-404a, R-134a и R-410a) заменяются: системами кондиционирования воздуха в жилых помещениях, использующими R-32 или R-600 (изобутан); системы кондиционирования автомобилей на R-1234yf ; чиллеры для коммерческого холодильного оборудования; кондиционирование воздуха на R-1234ze; и коммерческое охлаждение с использованием CO2 (R-744).

Желаемые свойства [ править ]

Идеальный хладагент должен быть: неагрессивным , нетоксичным , негорючим , без разрушения озонового слоя и потенциала глобального потепления . Он также должен иметь: точку кипения, которая несколько ниже целевой температуры (хотя точку кипения можно отрегулировать, соответствующим образом регулируя давление ), высокую теплоту испарения , умеренную плотность в жидкой форме, относительно высокую плотность в газообразной форме. (который также можно отрегулировать, установив соответствующее давление), и высокая критическая температура. Новые хладагенты решают проблему ущерба, который ХФУ наносят озоновому слою, и того вклада, который ГХФУ вносят в изменение климата, но некоторые действительно поднимают вопросы, связанные с токсичностью и / или воспламеняемостью. [44]

Примеры хладагентов [ править ]

Некоторые распространенные хладагенты:

Утилизация и утилизация хладагента [ править ]

Хладагенты и хладагенты встречаются во всем промышленно развитом мире в домах, офисах и на заводах, в таких устройствах, как холодильники, кондиционеры, центральные системы кондиционирования (HVAC), морозильники и осушители. Когда эти агрегаты обслуживаются, существует риск того, что газообразный хладагент будет случайно или намеренно выброшен в атмосферу, поэтому для обеспечения безопасного хранения и безопасного обращения с материалами необходимо разработать программы обучения и сертификации технических специалистов. Было показано, что неправильное обращение с этими газами разрушает озоновый слой и, как предполагается, способствует глобальному потеплению . [54]

За исключением изобутана и пропана (R600a, R441a и R290), аммиака и CO 2 в соответствии с разделом 608 Закона США о чистом воздухе, сознательный выброс хладагентов в атмосферу является незаконным. [55] [56]

Рекуперация хладагента - это процесс обработки использованного газообразного хладагента, который ранее использовался в каком-либо типе холодильного контура , чтобы он соответствовал спецификациям для нового газа-хладагента. В Соединенных Штатах , то Закон о чистом воздухе 1990 года требует , чтобы используемый хладагент обрабатываются сертифицированным регенератором, который должен иметь лицензию Агентство по охране окружающей среды США (EPA), и материал должен быть извлечен и доставлен в регенератор по охране окружающей среды -аттестованные техники. [57]

Классификация хладагентов [ править ]

Диаграмма давление R407C - энтальпия , изотермы между двумя линиями насыщения

Хладагенты можно разделить на три класса в зависимости от их способа поглощения или отвода тепла от охлаждаемых веществ: [ необходима цитата ]

  • Класс 1: Этот класс включает хладагенты, которые охлаждаются за счет фазового перехода (обычно кипения) с использованием скрытой теплоты хладагента .
  • Класс 2: Эти хладагенты охлаждаются за счет изменения температуры или « явного тепла », где количество тепла равно удельной теплоемкости, умноженной на изменение температуры. Это воздух, раствор хлорида кальция, раствор хлорида натрия, спирт и аналогичные незамерзающие растворы. Назначение хладагентов класса 2 - снизить температуру по сравнению с хладагентами класса 1 и передать эту более низкую температуру в охлаждаемую зону.
  • Класс 3: Эта группа состоит из растворов, содержащих абсорбированные пары сжижаемых веществ или охлаждающих сред. Эти растворы действуют по своей природе своей способностью переносить сжижаемые пары, которые создают охлаждающий эффект за счет поглощения тепла их раствора. Их также можно разделить на множество категорий.

Система нумерации R- # была разработана DuPont (которой принадлежала торговая марка Freon ) и систематически определяет молекулярную структуру хладагентов, изготовленных из одного галогенированного углеводорода. Смысл кодов следующий: [ необходима цитата ]

  • Для насыщенных углеводородов вычитание 90 из конкатенированного числа атомов углерода , водорода и фтора соответственно дает присвоенный R #. [58]
  • Если присутствует бром , за номером следует заглавная буква B, а затем - количество атомов брома.
  • Остальные неучтенные связи заняты атомами хлора .
  • Суффикс строчной буквы a, b или c указывает на все более несимметричные изомеры .

Например, R-134a имеет 2 атома углерода, 2 атома водорода и 4 атома фтора, эмпирическая формула тетрафторэтана. Суффикс «а» указывает на то, что изомер неуравновешен на один атом, давая 1,1,1,2-тетрафторэтан . R-134 (без суффикса «а») имел бы молекулярную структуру 1,1,2,2-тетрафторэтана.

  • Серия R-400 состоит из зеотропных смесей (тех, у которых точка кипения составляющих соединений достаточно отличается, чтобы привести к изменениям относительной концентрации из-за фракционной перегонки ), а серия R-500 состоит из так называемых азеотропных смесей . Крайняя правая цифра назначается произвольно ASHRAE , организацией по отраслевым стандартам.
  • Серия R-700 состоит из неорганических хладагентов, также обозначенных ASHRAE.

Те же номера используются с префиксом R- для обычных хладагентов, с префиксом «Пропеллент» (например, «Пропеллент 12») для того же химического вещества, которое используется в качестве пропеллента для аэрозольных баллончиков , и с торговыми названиями соединений, например как « Фреон 12». В последнее время из-за нормативных различий между этими группами возникла практика использования сокращений HFC- для гидрофторуглеродов , CFC- для хлорфторуглеродов и HCFC- для гидрохлорфторуглеродов . [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Рассол (хладагент)

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б http://www.r744.com/files/pdf_597.pdf
  2. ^ a b https://www.coolingpost.com/world-news/finally-a-replacement-for-r123/
  3. ^ https://www.hagerty.com/media/mainasted-and-tech/air-conditioning-dos-and-donts-refrigerants-and-the-law/amp/ https://asrjetsjournal.org/index.php / American_Scientific_Journal / article / download / 3297/1244 /
  4. ^ https://www.achrnews.com/articles/141178-refrigerant-choices-for-chillers-remain-complex https://www.coolingpost.com/world-news/finally-a-replacement-for-r123/
  5. ^ a b https://www.achrnews.com/articles/134928-whats-the-latest-with-r-404a
  6. ^ «Кондиционеры и осушители» . Сильвейн . Июль 2011 г.
  7. ^ https://www.trane.com/content/dam/Trane/Commercial/global/products-systems/education-training/industry-articles/ASHRAE012017_Chemical%20Stability%20Assessments%20of%20R-1233zd(E)%20and% 20R-514A.pdf
  8. ^ https://ec.europa.eu/clima/sites/clima/files/docs/0007/mcquay_hfc_scroll_chillers_paper_en.pdf
  9. ^ https://www.achrnews.com/articles/135112-whats-happening-with-r-134a https://www.techtips.ie/Hella-Ireland/aircon-conversion-r12r134a.pdf
  10. ^ https://www.achrnews.com/articles/110197-emerson-approves-alternative-refrigerants https://www.achrnews.com/articles/110226-r-407a-gains-snap-ok
  11. ^ https://www.achrnews.com/articles/114247-unwrapping-the-mystery-of-r-407c https://www.achrnews.com/articles/110377-june-26-2009-emerson-approves- R-407A-R-407C-For-Copeland-Disc-Compressors
  12. ^ https://www.achrnews.com/articles/84438-taking-new-refrigerants-to-the-peak
  13. ^ https://www.coolingpost.com/world-news/lg-supply-r32-air-conditioners-in-the-us/ https://www.coolingpost.com/world-news/daikin-reveals-details -of-r32-vrv-кондиционер /
  14. ^ https://www.embraco.com/wp-content/uploads/2020/01/e1web-a5-refrigerant-guide-book-en.pdf https://www.coolingpost.com/world-news/thai- tests-confirm-safety-of-r290 / https://www.coolingpost.com/world-news/refrigerant-blends-to-challenge-hydrocarbon-efficiencies/
  15. ^ https://hydrocarbons21.com/articles/9866/ngo_compiling_list_of_r600a_home_fridges_for_u_s_market https://www.coolingpost.com/world-news/refrigerant-blends-to-challenge-hydrocarbon-efficiencies/
  16. ^ https://www.achrnews.com/articles/144613-an-hvac-technICAL-guide-to-r-454b
  17. ^ https://autoexpert.com.au/posts/the-truth-about-new-automotive-ac-refrigerant-r1234yf https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2524&context= иракский
  18. ^ https://www.coolingpost.com/world-news/trane-adopts-new-low-gwp-refrigerant-r514a/
  19. ^ https://www.coolingpost.com/features/r404a-the-low-gwp-options/ https://www.coolingpost.com/features/first-in-ireland-for-panasonic-co2/ https: / /www.coolingpost.com/features/r404a-the-alternatives/
  20. ^ https://www.coolingpost.com/products/carrier-expands-r1234ze-chiller-range/
  21. ^ https://www.coolingpost.com/world-news/carrier-confirms-an-hfo-refrigerant-future/
  22. ^ a b "С днём рождения, Гринфриз!" . Гринпис . Проверено 8 июня 2015 года .
  23. ^ "Озоновый секретариат" . Программа ООН по окружающей среде. Архивировано из оригинала 12 апреля 2015 года.
  24. ^ Гункель, Christoph (13 сентября 2013). «Öko-Coup aus Ostdeutschland» . Der Spiegel (на немецком языке) . Проверено 4 сентября 2015 года .
  25. Mate, John «Сделать мир лучше: пример озоновой кампании Гринпис» RECIEL 10: 2 2001.
  26. ^ Benedick, Ричард Эллиот Озон Дипломатия Cambridge, MA: Harvard University 1991.
  27. ^ "Discurso de Frank Guggenheim no lançamento do Greenfreeze | Brasil" . Greenpeace.org . Проверено 10 июня 2015 года .
  28. ^ "Der Greenfreeze - endlich in den USA angekommen" . Greenpeace.de (на немецком языке). 28 декабря 2011г . Проверено 10 июня 2015 года .
  29. ^ «Соблюдение Раздела 608 Правила рециркуляции хладагента | Защита озонового слоя - Нормативные программы» . Epa.gov . 21 апреля 2015 . Проверено 10 июня 2015 года .
  30. ^ а б «Greenfreeze: революция в бытовом холодильнике» . ecomall.com . Проверено 8 июня 2015 года .
  31. ^ История компании
  32. ^ Специальный доклад МГЭИК / ГТОЭО: Защита озонового слоя и глобальной климатической системы: вопросы, связанные с гидрофторуглеродами и перфторуглеродами, 2005 г. [1] Crowley, Thomas J .; «Причины изменения климата за последние 1000 лет» Наука 14 июля 2000 г .: Vol. 289. нет. 5477. С. 270–277.
  33. ^ «Государственная политика с 2010 по 2015 год: качество окружающей среды» . GOV.UK . 8 мая 2015 . Проверено 10 июня 2015 года .
  34. ^ «PepsiCo поставляет в США первые безопасные для климата торговые автоматы» phx.corporate-ir.net . Проверено 8 июня 2015 года .
  35. ^ "Экологически чистые морозильники приезжают в Соединенные Штаты" . WNBC . Проверено 8 июня 2015 года .
  36. ^ Данные, отчеты и (2020-08-07). «К 2027 году рынок натуральных хладагентов достигнет 2,88 миллиарда долларов | Отчеты и данные» . Комната новостей GlobeNewswire . Проверено 17 декабря 2020 .
  37. ^ Харрис, Кэтрин. «Кампания по борьбе со злоупотреблением ингалянтами нацелена на строительные нормы и правила:« Выдувание »хладагента для кондиционирования воздуха представляет собой опасный риск». Здоровье нации. Американская ассоциация общественного здравоохранения, 2010. Интернет. 05 декабря 2010 г. http://thenationshealth.aphapublications.org/content/39/4/20.extract .
  38. ^ а б П. Форстер; В. Рамасвами; П. Артаксо; Т. Бернтсен; Р. Беттс; DW Fahey; Дж. Хейвуд; Дж. Лин; DC Lowe; Г. Майре; Дж. Нганга; Р. Принн; Г. Рага; М. Шульц; Р. Ван Дорланд (2007). «Глава 2: Изменения в компонентах атмосферы и радиационном воздействии» . У Соломона, S .; Miller, HL; Тиньор, М .; Аверит, КБ; Marquis, M .; Chen, Z .; Manning, M .; Цинь, Д. (ред.). Изменение климата 2007: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: Издательство Кембриджского университета . Проверено 9 октября +2016 .
  39. ^ "GreenFreeze" . Гринпис .
  40. ^ «Программа значительных новых альтернатив: заменители в бытовых холодильниках и морозильниках» . Epa.gov . 13 ноября 2014 . Проверено 4 июня 2018 .
  41. ^ Бервальд, Juli (2019-04-29). «Один упускаемый из виду способ борьбы с изменением климата? Утилизируйте старые ХФУ» . National Geographic - Окружающая среда . Проверено 30 апреля 2019 .
  42. ^ Батлер Дж и Montzka С. (2020). «Годовой индекс парниковых газов NOAA (AGGI)» . Лаборатория глобального мониторинга NOAA / Исследовательские лаборатории системы Земля.
  43. ^ Окружающая среда, ООН (2019-10-31). «Новые правила для кондиционеров и холодильников, направленные на борьбу с изменением климата» . ООН-Окружающая среда . Проверено 30 марта 2020 .
  44. ^ a b Розенталь, Элизабет; Лерен, Эндрю (20 июня 2011 г.). «Облегчение в каждом окне, но и глобальное беспокойство» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 21 июня 2012 года .
  45. ^ «1: Обновленная информация об озоноразрушающих веществах (ОРВ) и других газах, представляющих интерес для Монреальского протокола». Научная оценка разрушения озона: 2018 (PDF) (Глобальный проект исследования и мониторинга озона - Отчет № 58, ред.). Женева, Швейцария: Всемирная метеорологическая организация. 2018. с. 1.10. ISBN  978-1-7329317-1-8. Дата обращения 22 ноября 2020 .
  46. ^ Лонго, Джованни А .; Мансин, Симона; Ригетти, Джулия; Зилио, Клаудио (2015). «Испарение HFC32 внутри паяного пластинчатого теплообменника (ППТО): экспериментальные измерения и анализ ИК-термографии». Международный журнал холода . 57 : 77–86. DOI : 10.1016 / j.ijrefrig.2015.04.017 .
  47. ^ Мая / 9 Доклад 2010 ГОГО XXI Целевой группы
  48. ^ «Защита стратосферного озона: углеводородные хладагенты» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 5 августа 2018 .
  49. ^ «Компания Coca-Cola объявляет о принятии изоляции без содержания ГФУ в холодильных установках для борьбы с глобальным потеплением» . Компания Кока-Кола. 5 июня 2006 . Проверено 11 октября 2007 года .
  50. ^ «Modine усиливает свои усилия по исследованию CO 2 » . R744.com. 28 июня 2007 года Архивировано из оригинала 10 февраля 2008 года.
  51. ^ Научная оценка разрушения озона: полный отчет 2014 . Проект Всемирной Метеорологической Организации по исследованию и мониторингу озона - Отчет № 55. 2014. стр. 551.
  52. ^ «IPCC подтверждает, что HFO GWP меньше 1» . Пост охлаждения . 3 февраля 2014 . Проверено 26 июля 2018 года .
  53. ^ GM первым представил на рынке хладагент для кондиционирования воздуха, не наносящий вреда парниковым газам
  54. ^ Отчет о выбросах парниковых газов Министерства энергетики США
  55. ^ «Часто задаваемые вопросы по разделу 608» . Агентство по охране окружающей среды . Проверено 20 декабря 2013 года .
  56. ^ «Углеводороды США» . Проверено 5 августа 2018 .
  57. ^ Раздел 608 Закона о чистом воздухе 1990 г.
  58. ^ «Схема нумерации озоноразрушающих веществ и их заменителей» . Проверено 25 декабря 2015 года .

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница Агентства по охране окружающей среды США о ПГП различных веществ
  • Инициатива Green Cooling по альтернативным технологиям охлаждения с использованием естественных хладагентов
  • Международный институт холода