Environmentální požadavky na kompresory

S rozvojem průmyslu se znečištění Země stává stále závažnějším a ochrana životního prostředí se stala důležitým tématem globálního zájmu. Prevence ničení atmosférické ozónové vrstvy a globální změny klimatu přitáhla širokou pozornost zemí po celém světě a dosáhla konsensu mezi mezinárodními vládami a podepsala příslušné dohody.
kompresor
kompresor
V oblasti chlazení a klimatizace jsou problémy, které by měly být při konstrukci kompresorů vysoce ceněny, ničení atmosférické ozónové vrstvy pomocí CFCS a HFCCS, stejně jako globální oteplování způsobené spotřebou energie.
Jak je dobře známo, výběr chladiv je jedním z mnoha faktorů ovlivňujících konstrukci kompresoru, který je třeba vysoce oceňovat.
Při vývoji nových kompresorů využívajících alternativní chladiva se konstruktéři nejprve setkali se dvěma problémy:
Za prvé, kompresor musí předefinovat svůj pracovní objem, aby vyhovoval tlakovým požadavkům různých průtoků;
Za druhé, je třeba řešit kompatibilitu mezi různými materiály, které jsou v kontaktu s chladivem v kompresoru, jako je syntetická pryž a mazací olej.
V minulosti bylo jako chladiva použito více než padesát látek. Po druhé světové válce, kromě použití čpavku v rozsahu velkého chladicího výkonu, téměř ve všech oblastech chlazení a klimatizace dominovaly haloalkanové CFCS a HFCCS. Substituce CFCS specifikovaná v Montrealském protokolu v roce 1974 byla realizována v průmyslových zemích, zatímco plán substituce HFCCS bude dokončen v roce 2020; Pro rozvojové země bude ukončena v roce 2010 a 2040. V některých vyspělých zemích jsou však připraveni toho dosáhnout s předstihem. Obrázek 6 ukazuje oblasti použití a potenciální náhražky CFC-11, CFC-12, HCFC-22 a R502, které byly dříve běžně používané v Evropě (pod vodorovnou šipkou).
CFC-11
CFC-11 je nízkotlaké chladivo používané hlavně v odstředivých chladičích a jeho přechodnou náhradou je HCFC-123. Kromě toho jsou HFC-245ca nebo HFC{4}}fa také nízkotlaká chladiva, ale jsou hořlavé. Proto je třeba prostudovat jejich metody snižování spalování a toxicitu a jejich použití není tak účinné jako CFC-11 a HCFC-123. Proto mnoho podniků přešlo na používání HFC-134a v odstředivých chladičích.
CFC-12
Vzhledem k široké škále aplikací a problémům s netěsnostmi v klimatizaci automobilů je CFC-12 prvním předmětem, který je třeba zvážit jako náhradu. HFC-134a lze použít jako náhradu v domácích chladničkách a klimatizacích automobilů. HFC-134a má chladicí kapacitu a účinnost podobnou CFC-12 v rozmezí středních až vysokých teplot. Za provozních podmínek pod -23 stupněm však ztrácí svou atraktivitu kvůli nižší chladicí kapacitě a účinnosti ve srovnání s CFC-12. Přestože HFC-134a má nulovou hodnotu ODP pro potenciál poškozování ozónové vrstvy, jeho hodnota GWP pro globální oteplování je až 1300 (na základě hodnoty GWP CO2), což z dlouhodobého hlediska ovlivní i jeho vývoj a použití.
HCFC-22
HCFC{{0}} se široce používá v komerčním chlazení, komerční a obytné klimatizaci a tepelných čerpadlech, s hodnotou ODP mnohem nižší než u CFC-11 a CFC-12 , pouze 0,055. Jeho hodnota GWP je ale poměrně vysoká, kolem 1700. Právě z těchto důvodů jsou některé země v Evropě, jako například Německo, rychle vyřazovány. Jako náhrada za HCFC již existuje několik smíšených chladiv-22. American Refrigeration Association ve svém programu hodnocení výměny chladiva (AREP) doporučila čtyři typy: HFC-134a, R407C, R410A a R410B. Ve srovnání s ostatními třemi má však HFC{11}}a nižší chladicí kapacitu a tlak a jeho použití jako chladiva vyžaduje značné přepracování systému. Možnost jeho použití jako náhrady za HFCF-22 se proto zdá být minimální, ale možnost použití ve větších chladičích stále existuje. Neazeotropní chladivo R407C bude pravděpodobně náhradou za stávající stroje, protože je nejblíže HCFC-22. Po výměně jsou vyžadovány minimální úpravy na zařízení systému a k výměně minerálního oleje se používají kyselá maziva. Pozornost je třeba věnovat také přizpůsobení se velkému teplotnímu skluzu chladiva (až 5-7 stupňů ). Téměř azeotropní chladiva R410A a R410B jsou dvě směsi stejného HFCS, jediným rozdílem je směšovací poměr. R410A je vhodný pro malé klimatizace splitového typu, ale jeho odpařovací tlak je asi 1,5krát vyšší než tlak HCFC-22. Proto je třeba systém využívající tuto pracovní kapalinu zcela předělat, takže se používá pouze v nových chladicích a klimatizačních systémech. Optimalizovaná konstrukce tohoto systému může zvýšit jeho účinnost o 5 procent.
R502
R502 je široce používán v nízkoteplotních chladicích systémech. AREP doporučuje dvě možné alternativy: R404A a R507. R404A má chladicí kapacitu a účinnost podobnou jako R502, ale vyžaduje více testování systémových komponent, zejména kompresorů, když bude přijat. Ve smíšené složce R507 je složka, která hraje roli zpomalovače hoření, která má podobnou účinnost jako R502, ale ve Spojených státech stále probíhá testování toxicity; Ale v Evropě byl aplikován na chladicí zařízení supermarketů.