Yaroslavl AO Kholodmash: Refrigeration hermetic compressors on R600a

Cover Page

Cite item

Abstract

Development of refrigeration equipment is now under the influence of three interrelated factors defined by ecological problems: requirements of Montreal Protocol about cessation of consumption of substances destroying ozone layer, requirements of Kyoto Protocol to the "UN Framework Convention on Climate Change" about regulation of greenhouse gas emission, traditional requirement to increase energy efficiency of all kinds of refrigeration equipment. Use of isobutane (R600a) seems to be a perspective direction for ensuring full ecological safety of refrigeration equipment, first of all, domestic and commercial equipment with small refrigerant charges. 

Full Text

Развитие холодильной техники в настоящее время находится под влиянием трех определяемых экологическими проблемами взаимосвязанных факторов:

•    требований Монреальского протокола о прекращении потребления веществ, разрушающих озоновый слой (в первую очередь широко распространенного хладагента R12) и о временном и количественном ограничении применения веществ переходной группы, имеющих малый потенциал разрушения озонового слоя (ОDP);

•    требований Киотского протокола к «Рамочной конвенции ООН об изменении климата» о регулировании эмиссии парниковых газов (веществ, имеющих высокий потенциал глобального потепления - GWP), к которым относятся широко применяемый хладагент Rl34a и многие другие вещества, используемые в холодильной технике;

•    традиционного требования к повышению энергоэффективности всех видов холодильной техники, что обусловлено растущей конкуренцией на российском рынке и положениями Федерального закона «Об энергоэффективности», а в сфере бытовой техники - еще и требованиями ГОСТ Р 51565-2000 об обязательном определении и информировании потребителей о классе энергоэффективности холодильников и морозильников.

Анализируя наиболее известные, разработанные в различное время в нашей стране и за рубежом хладагенты заменители R12, можно убедиться, что у каждого из них имеются уязвимые места с точки зрения выполнения перечисленных требований (табл. 1). Поэтому в перспективе все они могут оказаться объектами разного рода экологического регулирования, которое в конечном итоге сведется к запретам их производства и потребления.

 

Таблица 1. Характеристики хладагентов — заменителей R12

Характеристики

RI2

Альтернативные хладагенты

R134a

R401A

R401B

R409A

Смесь

С1 ОМ1

C10

MILE

C1

R600a

Компоненты смесевых хладагентов

 

 

R22/ R152A/ R124

R22/ R152A/ R124

R22/ R124/ R142B

R22/ R142b

R22/ R142b/ R21

R22/ R21

R22/ R142b/ R21 + +присадка

R152a/ R600a

-

Потенциал разрушения озонового слоя

0,90

0

0,030

0,035

0,050

0,050

0,050

0,050

0,050

0

0

Потенциал глобального потепления (GWP)

8500

1300

1120

1230

1530

1700*

1700*

1700*

1700*

98

0

Горючесть

Негорючий

Горючий

Примечание. GWP указан для компонента, имеющею в смеси наибольшее содержание.

 

Кроме того, для осознанного применения альтернативных веществ в производстве новой техники и сервисе эксплуатируемого парка холодильного оборудования необходимо иметь достаточно большой объем информации о термодинамических свойствах этих веществ, их взаимодействии с другими материалами и веществами в холодильной машине, а также данные о санитарно-гигиенических свойствах и т.д. Эти сведения не всегда имеются для предлагаемых на рынке веществ, в том числе и отечественных.

Немаловажными факторами успешного внедрения новых хладагентов являются также наличие отечественного производства как самих веществ, так и компрессоров, предназначенных для работы на них, и возможность экспорта холодильной техники, работающей па таких веществах.

С учетом всего перечисленного перспективным направлением обеспечения полной экологической безопасности холодильного оборудования, в первую очередь бытового и торгового с малыми заправками хладагента, представляется применение изобутана (R600a). В пользу такого решения говорят следующие доводы.

  • В Европе в настоящее время уже более 35% бытовых холодильников выпускают на R600a, в целом в мире 10% этой техники работает на углеводородах; в некоторых странах, например в Великобритании, наблюдается тенденция использования углеводородов также и в торговой холодильной технике (прилавки, шкафы, витрины).
  • Изобутан (R600a) — природное вещество, совместимое с минеральными маслами. Его состав определен нормативно-техническими документами, производство освоено на российских предприятиях. Так, ожиженный изобутан, производимый на опытно-экспериментальной базе ВНИИ ГАЗ по ТУ 51-945-90, в целом соответствуем требованиям, предъявляемым к хладагенту для бытовых холодильников.

    Изобутан, выпускаемый по ТУ 38.101492—75 на ПО «Киришнефтеоргсинтез» (Ленинградская обл.) и АО «Нефтехимический комбинат» (г. Новокуйбышевск), после доведения в нем содержания изобутана до 99.5% тоже может быть использован в холодильной технике. Кроме того, на Белорусском ГПЗ планируется производство R600a для завода бытовых холодильников «Атлант».

  • Теоретические расчеты и практическое применение показывают, что изобутан имеет несколько больший энергетический КПД, чем R12 или RI34a: его значения находятся в диапазоне 5 — 10% (в зависимости от уровня давления), а при оптимизации холодильной системы в целом он может быть доведен до 15%. При этом следует иметь в виду хорошие энергетические показатели R600a при высоких температурах окружающей среды.

Изобутан - горючее вещество, и до недавнего времени препятствием для его использования в бытовой холодильной технике был запрет на применение горючих хладагентов, установленный действовавшим стандартом, но с выходом новой редакции ГОСТ Р МЭК 66035-2-24-2001 это препятствие устранено.
На Ярославском АО «Холодмаш» производится компрессоры для работы на изобутане с безыскровой пускозащитной аппаратурой в двух исполнениях (в зависимости от примененной электрической схемы: средней эффективности - RS1R или повышенной эффективности — RSCR). Кроме того, готовятся к производству перспективные высокоэффективные модели.

Электрические схемы компрессоров даны на рисунке, технические характеристики приведены в табл. 2. (Габаритные и присоединительные размеры компрессоров серии Р приведены в статье автора «Современные компрессоры Ярославского А О «Холодмаш» для торговых и промышленных холодильных установок» - «Холодильная техника» № 8/2001.)

 

Электрические схемы компрессоров с двигателями RSIR, RSCR.

 

Таблица 2. Характеристики компрессоров серии Р, предназначенных для работы на хладагенте R600a

Модель

Объем цилиндра, см3

Масса, кг

Тип двигателя

Холодопроизводительность Q, потребляемая мощность N и холодильный коэффициент ε

Q, Вт

N, Вт

ε

Компрессоры средней эффективности

RHP10AA

9,93

10,0

RSIR

137

112

1,23

RHP12AA

12,10

10,4

RS1R

174

149

1,17

RHP14AA

14,31

10,7

RSIR

200

169

1,18

RHP16AA

16,14

10,9

RS1R

222

186

1,19

Компрессоры повышенной эффективности

RHP10AH

9,93

10,0

RSCR

137

105

1,3

RHP12AH

12,10

10,4

RSCR

174

139

1,25

RHP14AH

14.31

10,7

RSCR

200

158

1,26

RHP16AH

16,14

10,9

RSCR

222

175

1,27

Компрессоры высокоэффективные (перспективные модели)

RHPY10AA

9,93

10,0

RSIR/RSCR

148

104/97

1,43/1,50

RHPY12AA

12,10

10,4

RSIR/RSCR

192

134/128

1,43/1,50

RHPY14AA

14,31

10,7

RSIR/RSCR

220

154/147

1,43/1,50

RHPY16AA

16,14

10,9

RSIR/RSCR

240

167/157

1,44/1,53

Примечания: 1. Род тока - переменный однофазный (напряжение 220 В, частота 50 Гц); пуск обеспечивается при минимальном напряжении 187 В.
2. Холодопроизводительность, потребляемая мощность и холодильный коэффициент определены при температуре кипения - 23 °С, конденсации 55 °С, жидкости перед терморегулирующим вентилем, газа на всасывании и окружающей среды 32 °С.

 

Таким образом, можно сказать, что материально-техническая и нормативная база по переходу бытовой холодильной техники в России на применение изобутана в качестве хладагента имеется.

Термодинамические свойства изобутана R600a в состоянии насыщения представлены в табл. 3.

 

Таблица 3. Термодинамические свойства R600a на линии насыщения

Температура, К

Давление, МПа

Удельный объем, м3/кг

Плотность, кг/м3

Энтальпия, кДж/кг

Удельная теплота парообразования, кДж/кг

Энтропия, кДж/кг

Т

p

ν'» 103

ν" 103

ρ'·10-3

ρ"

i’

i’’

r

s’

s’’

230

0,02405

1,5941

1347,3

0,62732

0,74221

219,99

614,36

394,37

3,1791

4,8938

240

0,03989

1,6211

843,2

0,61687

1,1859

241,43

627,44

386,00

3,2744

4,8783

250

0,063153

1,6496

551,11

0,60622

1,8145

263,38

640,72

377,34

3,3590

4,8683

260

0,095995

1,6798

37,38

0,59532

2,6753

285,84

654,16

368,32

3,4463

4,8629

270

0,14081

1,7119

261,69

0,58413

3,8214

308,82

667,70

358,88

3,5322

4,8614

273

0,15698

1,7220

236,43

0,58071

4,2297

315,82

671,77

355,95

3,5577

4,8616

280

0,20020

1,7464

188,22

0,57261

5,3130

332,34

681,29

348,95

3,6169

4,8631

290

0,27686

1,7835

138,54

0,56069

7,2184

356,42

694,86

338,44

3,7004

4,8674

300

0,37365

1,8238

103,99

0,54832

9,6162

381,09

708,36

327,27

3,7830

4,8739

310

0,49344

1,8678

79,371

0,53539

12,599

406,40

721,71

315,31

3,8649

4,8820

320

0,63921

1,9164

61,430

0,52181

16,279

432,42

734,84

302,42

3,9463

4,8914

330

0,8140

1,9707

48,083

0,50743

20,797

459,22

747,66

288,44

4,0276

4,9016

340

1,0210

2,0322

37,962

0,49208

26,342

486,93

760,04

273,11

4,1089

4,9122

350

1,2636

2,1031

30,142

0,47548

33,177

515,67

771,81

256,14

4,1907

4,9225

360

1,5457

2,1869

23,985

0,45728

41,693

545,63

782,69

237,06

4,2733

4,9318

370

1,8719

2,2891

19,038

0,43686

52,526

577,12

792,26

215,14

4,3574

4,9389

380

2,2479

2,4203

14,967

0,41317

66,812

610,60

799,77

189,17

4,4442

4,9420

390

2,6820

2,6043

11,500

0,38399

86,960

647,07

803,66

156,59

4,5357

4,9373

400

3,1862

2,9196

8,3329

0,34251

120,01

689,59

799,64

110,05

4,6394

4,9145

408*

3,6549

4,46

0,224

224

752.5

0

4,791


Примечания: 1. * - критическая точка.
2. ' и " - соответственно жидкость и пар в состоянии насыщения.


Исходя из изложенного, в качестве наиболее подходящего из известных хладагентов для использования в бытовых холодильниках может быть рекомендован изобутан R600а с содержанием изобутана 99,5%, пропана не более 0,4%, n-бутана не более 0,2%, других примесей не более 0,01 %. Наличие воды недопустимо. 

×

About the authors

I. N. Beregovich

AO Kholodmash

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Electrical diagrams of compressors with RSIR, RSCR motors.

Download (1MB)

Copyright (c) 2002 Beregovich I.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies