Перспективы перевода сплит-кондиционеров на ГФУ-410А



В статье рассмотрены перспективы перевода кондиционеров сплит системы, выпускаемые в Узбекистане на экологически чистый хладагенты. Сопоставлены результаты исследования сплит кондиционеров работающего на хладагентах R22 и R410A.

Ключевые слова: сплит кондиционеры, хладагент, озон, холодопроизводительность, холодильный коэффициент

Производство искусственного холода, т. е. достижение температур ниже температуры окружающей среды, и осуществление различных технологических процессов при этих температурах находят все расширяющееся применение во многих отраслях народного хозяйства. Холодильная техника оказалась нужной почти всем областям человеческой деятельности.

В 80 годы прошлого столетия было доказано, что хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) способны разрушать озоновой слой защищающий флору и фауну Земли от губительного действия солнечного ультрафиолетового излучения.

В соответствии с Венской конвенцией «Об охране озонового слоя» от 1985 года и Монреальским протоколом, по веществам, разрушающим озоновый слой от 1987 года и последующими поправками к нему (Узбекистан ратифицировал Монреальский протоколом и его последующие поправки) потребление ХФУ в развитых странах прекращено с 1996 года, а в развивающихся странах прекращено с 1 январю 2010года. Потребление ГХФУ в развитых странах должно быть прекращено к 2020 году, а в развивающихся странах к 2030 году.

В Узбекистане также проводятся научно — исследовательские работы по решению таких глобальных проблем.

Кафедра «Холодильная и криогенная техника» Ташкентского государственного технического университета также проявляет активное участие в проекте развития ООН и проводят научно-исследовательские работы принимая во внимание актуальные проблемы производственных предприятий.

Кафедра установив корпоративное сотрудничество с компании ARTEL, проводит работы по переходу на экологически чистый холодильный агент в сплит кондиционерах которые они производят.

Ниже приведены результаты работ по исследованию сплит кондиционера производительностью 12000 Бту/ч на озона безопасном хладагенте R410 А в виде схем, таблиц и графиков. Для сопоставления приведены данные для озона опасного хладагента R22 которые еще используются в наши дни.

На рис. 1 приведена принципиальная схема сплит кондиционера. Точками на схеме изображены датчики исследовательского стенда. Температурные данные в точках где расположены датчики автоматически выводятся на монитор компьютера в виде таблицы.

Рис. 1. Принципиальная схема сплит кондиционера

В таблице 1 приведены данные исследования сплит кондиционера на хладагентах R410 А и R22 при разных условиях, то есть при различных значениях наружной и внутренней температуры.

Таблица 1

Данные сплит кондиционера на хладагентах R410 Аи R22 при разных условиях

Параметры	=35; =27		=7; =20		=52; =32		=-7; =20
Refregerant	R410a	R22	R410a	R22	R410a	R22	R410a	R22
InDry (℃)	27.05	26.98	24,02	24,6	41,2	41,01	25,01	25,9
InWet (℃)	18.95	18.95	20.03	19.99	32.02	32.00	19.99	20.01
OutDry (℃)	35.0	35.0	14.99	15.00	23.03	23.01	15.00	15.00
OutWet (℃)	24.0	24.0	7.0	7.0	52.0	52.0	-7.0	-7.0
UnitDry (℃)	14.83	13.63	6.0	6.0	32.1	32.1	-7.8	-7.8
UnitWet (℃)	13.41	12.05	35.46	42.46	21.75	21.10	30.33	35.09
Pressure1 (MPa)	0.920	0.907	20.18	22.23	19.45	19.22	18.50	20.01
Pressure2 (MPa)	0.01	-0.03	2.509	2.992	1.111	1.138	2.042	2.342
Voltage (V)	218.1	160.1	220.2	152.3	219.1	191.3	220.8	148.0
Currente (A)	6.46	9.66	5.33	8.70	8.62	10.72	4.66	6.32
Power (W)	1383	1528	1150	1312	1862	2033	1004	931
WindQuantity (m³/h)	634	411	687	407	644	559	686	375
Quantity (W)	3312	2656	3369	2924	2568	2364	2290	1862
EnergyScale (W/W)	2.39	1.74	2.93	2.23	1.38	1.16	2.28	2.00
(℃)	12.4	11.6	37.0	47.2	19.1	19.4	32.6	38.1
= (℃)	10.0	9.3	52.6	65.8	15.7	16.3	41.8	46.1
(℃)	10.8	9.9	39.1	46.1	27.3	23.8	32.3	37.5
(℃)	12.2	11.4	36.4	46.3	18.6	18.9	31.7	37.7
(℃)	16.3	11.7	44.7	54.6	27.2	26.9	34.9	39.8
(℃)	11.0	10.4	51.6	64.9	15.7	16.2	40.6	45.5
= (℃)	51.5	52.1	-0.3	0.2	68.4	68.6	-10.0	-10.1
(℃)	85.0	86.3	61.3	77.5	105.9	109.1	56.4	61.1
(℃)	47.9	49.8	1.1	1.4	66.4	66.9	-9.5	-9.3
(℃)	49.1	50.6	0.2	0.7	67.3	67.7	-11.0	-11.1
(℃)	8.6	8.3	7.3	7.3	52.1	52.0	-6.6	-6.4
(℃)	73.7	74.2	7.1	7.1	52.1	51.8	-5.7	-5.8
(℃)	34.5	34.5	5.7	5.4	92.2	94.6	-8.5	-10.5
(℃)	44.2	46.9	35.7	46.6	22.9	23.1	32.9	38.3
(℃)	10.1	10.4	0.6	1.0	63.2	63.7	-9.9	-9.7

Здесь InDry, InWet, OutDry, OutWet — соответственно показатели сухих и мокрых датчиков внутренних и наружных помещений; UnitDry, UnitWet -показатели сухого и мокрого датчика термометра воздуха, выходящего из внутренней стороны; Pressure1, Pressure2 — давления нагнетания и всасывания компрессора; Voltage -напряжение; Currente — сила тока; Power — мощность; Quantity — производительность холода; WindQuantity — скорость воздуха, выходящего из внутренней части; EnergyScale — коэффициент холода.

Этот опытно-исследовательский стенд состоит из двух комнат — одна из которых обеспечивает наружную температуру, а вторая комната обеспечивает температурой внутренней среды. С помощью этого стенда можно получить для создания среды любого времени года исследовательские данные в выше указанной табличной форме. Ниже приведены результаты исследований в виде графика при значениях наружной температуры 30, 40, 50⁰ С.

На рис 2 приведен график соотношения давления и температуры для хладагентов R22 и R410 А. Видно, что режим работы сплит кондиционера в интервале (20–60⁰С), а давление при R410 А в среднем 1,58 раз выше чем при R22.

Рис. 2. График соотношения давления и температуры для хладагентов R22 и R410 А

Это обстоятельство должно учитываться при переходе сплит кондиционера, работающего на хладагенте R22 на хладагент R410 А, при этом должно учитываться повышение прочности стенок труб тепловых аппаратов. Значит немного высокое давление при работе хладагента R410 А чем хладагента R22 является его одним недостатком.

Рис. 3. График соотношения холодопроизводительности и наружной температуры на хладагентах R22 и R410 А

На рис 3 приведен график соотношения холодопроизводительности и наружной температуры сплит кондиционера холодопроизводительностью 12000 Бту/ч. В этом случае кондиционер в обоих хладагентах имел одинаковое значение температуры кипения, то есть t₀=12⁰С. Для Узбекистана это означает 40–50⁰С в летнее время. Выявлено, что в этом диапазоне производительность двух хладагентов очень близки друг другу. Понижение наружной температуры приводит к повышению производительности кондиционера, работающего на хладагенте R410 А в 1,24 раза. Но в летнее время особой разницы не чувствуется. Значит, такие особенности R410 А не видны в летнее время.

Рис. 4. График зависимости потребляемой энергии сплит кондиционера на хладагентах R22 и R410 А и температуры наружного воздуха

На рис.4 приведен график зависимости потребляемой энергии сплит кондиционера и температуры наружного воздуха. Исходя из результатов исследований выявлено что, при повышении температуры воздуха окружающей среды использование энергии кондиционера работающего на хладагенте R410 А в среднем 1,07 раз больше. Значит хладагент R410 А больше потребляет энергию, чем хладагент R22 и это является еще одним его недостатком. Но при диапазоне 30–35⁰С он более полезный.

Зависимость значения коэффициента холода от наружной температуры приведен на рис 5.

Рис. 5. График зависимости коэффициента холода хладагентов R22 и R410 А от наружной температуры

Суть этого коэффициента холода означает сколько потрачено энергии для получения холода. Значит, чем выше значение этого коэффициента, тем лучше для нас. В нейтральных условиях было выявлено что, коэффициент холода хладагента R410 А выше, чем у хладагента R22 в 1,40 раза. Как видно из графика при летних температурах показатели почти одинаковы. Значит мы можем меньше затратив энергию получить больше холода на R410 А.

Выводы

1. Было проведено исследование сплит кондиционера производительностью 12000 Бту/ч на хладагентах R22 и R410А. Результаты исследования проводились при температуре окружающей среды от 20–60⁰ С.
2. При периоде весна — осень (20–30⁰С) производительность хладагента R410А был выше чем у хладагента R22 на 28 %. В летнее время этот показатель составляет 3 %.

Литература:

1. M. J. Skovrup & H.J. H. Knudsen. lgp-i diagrams, http://www.avisanco.ru. 03.03.13
2. W. Goetzler, T. Sutherland, M. Rassi, J. Burgos, Research & Development Roadmap for Next Generation Low Global Warming Potential Refrigerants. //U. S. Department of Energy. № 77. November 2014.— 10–60 p.
3. Torrella E, Cabello R, Sanchez D, Larumbe J. A. and Llopis R. On-site study of R22 substitution for HFC non-blends (R417A, R422D) on a water chiller of a centralized HVAC system. //Energy and Buildings. № 42. 2014. — 1561–1566 p.
4. Bolaji B. O., Selection of Environment-Friendly Refrigerants and the Current Alternatives in Vapour Compression Refrigeration Systems. Proceedings of Multi-Disciplinary International Conference, Ghana Institute of Management and Public Administration, Ghana: 2012. — 27–39 p.
5. Bolaji B. O., Experimental Analysis of Reciprocating Compressor Performance with Eco- Friendly Refrigerants. //Journal of Power and Energy. № 224. 2012–781–786 p.