Yaroslavl AO Kholodmash: Refrigeration hermetic compressors on R600a
- Authors: Beregovich I.N.1
-
Affiliations:
- AO Kholodmash
- Issue: Vol 91, No 7 (2002)
- Pages: 21-22
- Section: Articles
- URL: https://freezetech.ru/0023-124X/article/view/105753
- DOI: https://doi.org/10.17816/RF105753
- ID: 105753
Cite item
Full Text
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