Хладагент — рабочее тело холодильной машины¶

Хладагент — это рабочее тело (вещество), циркулирующее в замкнутом контуре холодильной машины и обеспечивающее перенос тепла от охлаждаемого объекта к окружающей среде за счёт многократного испарения и конденсации. В просторечии хладагент часто называют «фреоном», хотя это торговое название группы фторуглеродных веществ.

¶Принцип работы

Хладагент работает по принципу тепловой машины, работающей в обратном направлении. В испарителе (холодильной камере) вещество переходит из жидкой фазы в газообразную, поглощая при этом теплоту парения из окружающего пространства — температура в камере падает. Далее компрессор сжимает газ, повышая его давление и температуру, после чего газ поступает в конденсатор, где отдаёт накопленное тепло в окружающую среду и снова превращается в жидкость. Цикл замыкается: жидкий хладагент через дроссельное устройство (капиллярную трубку) возвращается в испаритель.

Ключевое свойство хладагента — низкая температура кипения при рабочем давлении. Именно поэтому вещество испаряется уже при отрицательных температурах, забирая тепло из морозильной камеры.

¶Основные требования

К хладагентам предъявляется ряд требований:

• безопасность для человека (отсутствие токсичности и взрывоопасности);
• химическая стабильность и инертность к материалам оборудования;
• низкая температура кипения;
• высокая теплота парения (чем она выше, тем меньше расход вещества);
• экологическая безопасность — нулевой или минимальный озоноразрушающий потенциал (ОДП) и низкий потенциал глобального потепления (ПГП).

¶Классификация

По химическому составу хладагенты делятся на несколько групп:

По номеру в международной номенклатуре ASHRAE хладагенты обозначаются буквой R и цифрами, отражающими химическую структуру вещества.

¶Историческая справка

Первыми хладагентами в промышленных холодильных установках использовались аммиак (R-717), сернистый газ и хлорметан. В 1920-х годах в США были разработаны первые фреоны — хлорфторуглероды (ХФУ), которые считались безопасной альтернативой токсичному аммиаку. Наиболее известным стал дихлордифторметан, получивший обозначение R-12.

Однако в 1974 году учёные Молина и Роуланд обнаружили, что ХФУ разрушают озоновый слой стратосферы. В 1987 году был подписан Монреальский протокол, обязавший страны постепенно отказаться от производства озоноразрушающих хладагентов. В результате ХФУ были заменены на гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), а затем — на гидрофторуглероды (ГФУ), не разрушающие озоновый слой, но обладающие высоким потенциалом глобального потепления.

¶Современные хладагенты

В настоящее время в бытовых холодильниках чаще всего используются изобутан (R-600a) и пропан (R-290) — природные вещества с нулевым ОДП и низким ПГП. В системах кондиционирования применяются ГФУ, такие как R-32, R-410A и R-134a. В промышленном холодильном оборудовании используются аммиак, углекислый газ и сложные фреоновые смеси.

Согласно международным соглашениям (Кигалийская поправка к Монреальскому протоколу, 2016), производство и использование ГФУ с высоким ПГП должно быть постепенно сокращено в пользу более экологичных альтернатив.

¶Хладагент в России

В Российской Федерации обращение хладагентов регулируется техническими регламентами и санитарными нормами. Производство фреонов налажено на нескольких предприятиях, в том числе на «Кушибаевском химическом заводе» и «Полимерхимпласте». В России действуют программы поэтапного сокращения производства и потребления озоноразрушающих веществ в соответствии с Монреальским протоколом, к которому страна присоединилась в 1988 году.

¶Применение

Хладагенты используются в самых разных областях:

• бытовые холодильники и морозильники;
• системы кондиционирования воздуха (сплит-системы, чиллеры);
• промышленные холодильные установки (холодильные склады, рефрижераторы);
• транспортное холодоснабжение (рефрижераторные контейнеры, вагоны);
• системы охлаждения промышленного оборудования;
• тепловые насосы.

¶Интересные факты

• Температура кипения хладагента R-134a при атмосферном давлении составляет −26,3 °C.
• В одном бытовом холодильнике обычно содержится 100–200 граммов хладагента.
• Утечка фреона из старых холодильников и кондиционеров — одна из причин разрушения озонового слоя.

¶Источники

• ГОСТ Р 51460-2008 «Хладагенты. Требования безопасности»
• Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой
• Справочник по холодильной технике