Альтернативные хладагенты для холодильного транспорта

Основные сведения. Рефрижераторный транспорт обеспечивает перевозку грузов от места их производства до места розничной продажи. Развитие надежных видов рефрижераторного транспорта привело к расширению сферы его применения. В мире сегодня осуществляется перевозка широкого ассортимента пищевых и непищевых продуктов. Так, по оценке специалистов, только контейнерных рефрижераторов находится в эксплуатации около 400 тыс. Появление специализированных автомобилей-рефрижераторов значительно упростило как межконтинентальную, так и международную транспортировку грузов.

Грузовые суда, имеющие рефрижераторные трюмы, составляют значительную часть рефрижераторного флота, предназначенного для перевозки грузов на дальние расстояния. Аммиак был первым хладагентом, который использовали для этой цели. Однако к 80-м годам он оказался в большей степени заменен R22 в основном из-за того, что работа с аммиаком повышает риск возникновения аварийных ситуаций.

В 70-х годах все новые крупнотоннажные рефрижераторные суда были оборудованы холодильными системами, использовавшими в качестве хладагента R22. В рефрижераторных контейнерах к этому времени уже широко применяли R12. В системах наземных трейлерных перевозок в более поздние годы широкое распространение получил также R502. Поэтапное сокращение производства ХФУ в соответствии с Монреальским протоколом оказало серьезное влияние на промышленность, выпускающую рефрижераторные контейнеры, трейлерные авторефрижераторы и рефрижераторные суда. В настоящее время в качестве хладагента в рефрижераторных контейнерах широко используют R134a.

В последнее время появились сообщения о создании двух новых хладагентов (R413A и R407D), основанных на ГФУ, у которых нет недостатков, характерных для R134a в сравнении с R12. Новый хладагент R407D совместим с полиэфирными холодильными маслами и имеет значительно более высокое давление конденсации, чем R12 или R401B.

Хладагенты, альтернативные R502 и R22. Когда запрет на ХФУ официально вступил в силу, разработка веществ, альтернативных R502, пошла по двум направлениям:

• возврат к R22. Это разработка новых типов компрессоров (включая двухступенчатые). Системы с этими компрессорами дороже и характеризуются меньшей энергетической эффективностью, чем одноступенчатые системы;
• разработка хладагентов-имитаторов R502. Первые такие имитаторы представляли собой смеси хладагентов на основе R22. В связи с тем что для ГХФУ также были установлены сроки поэтапного прекращения производства, эти вещества хотя и были широко распространены в качестве сервисных хладагентов, но в новом оборудовании их больше не используют.

Разработка хладагента R404A, представляющего собой смесь нескольких ГФУ, эксплуатационные характеристики которой сходны с характеристиками R502 (см. таблицу), дала возможность заменить как R22, так и R502 в низкотемпературном холодильном оборудовании.

* В цикле с температурами кипения t₀ = -40 ^oС и конденсации t_K = 50 ^oС.

Некоторым производителям рефрижераторных контейнеров удалось к настоящему времени приспособить R404A в качестве стандартного хладагента для работы в области низких температур. Еще один хладагент R507, сходный с R404A по характеристикам, также может быть использован в подобных условиях. Однако R507 имеет более высокое давление, которое несколько выше, чем стандартное (2,5 МПа при температуре 55 ^oС). Тройные смеси, основанные на R32 и составляющие серию хладагентов R407, пока не приняты ведущими производителями транспортного рефрижераторного оборудования в качестве хладагентов для стандартной заправки.

Новый хладагент на основе ГФУ (R410A) первоначально был разработан для замены R22 в установках кондиционирования воздуха и был представлен на рынке в качестве хладагента для трейлерных авторефрижераторов. Поскольку R410A является хладагентом высокого давления, компоненты холодильных систем должны быть специально рассчитаны на работу при таких условиях.

Хладагенты, альтернативные R12. Большинство различных видов рефрижераторного транспорта работает на ХФУ. Те из них, что используют R12 для поддержания низких температур, сталкиваются с особенно серьезной проблемой, поскольку хладагент R134a, заменяющий R12, имеет существенно более низкие эксплуатационные показатели при низких температурах кипения.

На практике некоторые специалисты принимают компромиссное решение: заменяют R12 на R134a в холодильной установке, первоначально смонтированной в контейнере большего объема, а затем помещают эту холодильную установку в контейнер меньшего объема. Замена же R502 на R404A не связана с необходимостью проведения подобных мероприятий.

В обоих случаях для перевода холодильной установки с хладагента, относящегося к группе ХФУ, на хладагент на основе ГФУ требуется замена минерального масла на синтетическое. Перед заменой тщательно промывают систему с целью удаления остатков масла, так как если они составляют более 5 %, то могут произойти серьезные механические повреждения холодильного оборудования.

Зависимость относительной холодопроизводительности Q0отн (по сравнению с R12) при работе на хладагентах R401B и R134a от температуры кипения: 1-R401B; 2-R134a

В настоящее время для замены R12 в холодильных системах контейнеров используют R401B, который представляет особый интерес вследствие того, что холодопроизводительность его при низких температурах соответствует холодопроизводительности R12 (см. рисунок).

Для ретрофита холодильных систем авторефрижераторов, работающих на R12, применяют R401C, a R402A и R403B используют прежде всего для замены R502. Применение таких сервисных смесей экономически эффективно в рефрижераторных контейнерах, а также в авторефрижераторах старых типов до истечения срока их эксплуатационного ресурса.

R413A, предлагаемый на рынке как совместимый с минеральным маслом сервисный хладагент, предназначенный для замены R12, в своей основе состоит из R134a и в области низких температур имеет эксплуатационные характеристики, присущие этому хладагенту.

В случае принудительной подачи хладагента в испаритель (испаритель затопленного типа) перспективным хладагентом для работы в области низких температур считается R404A. Ожидается, что этот хладагент будет играть все большую роль при охлаждении грузов на судах.

Специфические требования, предъявляемые к рефрижераторному транспорту, включают не только технические аспекты эксплуатационных показателей, но также и не менее важные соображения организации материально-технического снабжения. Это позволяет предположить, что в обозримом будущем R134a, R404A и R407C, отвечающие жестким экологическим и техническим требованиям и доступные во всем мире, займут ведущее положение среди хладагентов для судов-рефрижераторов, контейнеров-рефрижераторов и транспортных средств с охлаждением грузов.

Поэтапное прекращение производства ГХФУ ускорило разработку судовых холодильных установок нового типа. Если для охлаждения груза требуются средние или высокие температуры, используемые в настоящее время холодильные установки с большим объемом заправки заменяются компактными чиллерными установками. В подобных установках наблюдается возврат к использованию аммиака. Аммиачную холодильную установку можно разместить в изолированном помещении, оснащенном скрубберной системой для поглощения возможных утечек аммиака.