Фреон это химическое соединение, которое используется в качестве хладагента для самых разных климатических систем и кондиционирования воздуха. Чиллеры, холодильники, насосы, градирни и так далее – все охлаждается с их помощью.
Понижение температуры работающего оборудования на предприятии, это необходимость, а не удобство. Заводы, нефтехимия, металлургия, разные цеха – фреоны справляются на сто процентов. Но как эти химические вещества обеспечивают бесперебойное функционирование?
Что такое фреон?
Любопытен тот факт, что название «фреон» это не тип летучего вещества из химии. Это коммерческое название для группы хладагентов, имеющих в составе хлор, фтор, углерод, реже бром. Для охлаждения эти используются в качестве циркулирующей жидкости – все благодаря их особенностям и эффективности. Одной из причин, почему они так долго используются, является то, что они не имеют запаха и не представляют опасности для человека при нормальных условиях. Однако их воздействие на атмосферу привело к некоторым ограничениям.
История использования
Их изобрели случайно. Американский химик Томас Миджли, в конце тридцатых годов прошлого столетия, просто искал замену для аммиака. Он синтезировал хлорфторуглерод, который стал фундаментом для новой группы летучих веществ. Однако первое распространение эти соединения получили в холодильных системах в пятидесятых годах прошлого столетия. Тогда были синтезированы безопасные, стабильные и не воспламеняющиеся составы. До этого момента для понижения температуры использовали токсичные вещества, такие как:
- Аммиак;
- Сернистые соединения;
- Двуокись углерода.
Фреоны имеют хорошие термодинамические свойства:
- Низкую температуру кипения;
- Стабильность при изменении давления;
- Безопасность для окружающей среды.
Однако так было не всегда – первые из них наносили серьезный вред озоновому слою. Постепенно от них отказались, или вещества попали под запрет.
Как работает фреон?
Принцип работы этих агентов для охлаждения основывается на их способности менять агрегатное состояние – испаряться и конденсироваться в зависимости от давления и температуры. В этом процессе ключевую роль играет удельная теплоемкость, которая определяет, сколько тепла вещество может поглотить или отдать при изменении своего состояния. Благодаря высокой удельной теплоемкости фреон эффективно поглощает тепло при испарении, а при конденсации передает его в окружающую среду. Это обеспечивает быстрый и стабильный перенос тепла, необходимый для эффективного охлаждения оборудования. Цикл выглядит следующим образом:
- Когда фреон проходит через испаритель, то забирает тепло, после этого он становится паром. Это и есть основной процесс понижения градусов в агрегатах.
- В газообразном состоянии вещество сжимается – так он разогревается еще больше, а его давление увеличивается.
- После того, как его сжало, горячий хладагент попадает в конденсатор, где лишнее тепло улетучивается, а он снова становится жидкостью.
- Проходя через клапан расширения, его давление резко падает, падает и температура.
Этот нехитрый способ позволяет многократно использовать замкнутую систему.
Влияние фреонов на озоновый слой
Первые, «традиционные» вещества, имели высокие показатели негативного влияния на природу – ODP (а также индекс глобального потепления GWP). Это значит, что их использование губит экологию, и, в особенности озоновый слой, который защищает нас от ультрафиолета.
- ODP – характеристика, которая показывает, как сильно состав способен разрушать этот самый слой.
- GWP – потенциал глобального потепления. Он показывает, насколько сильно вещество влияет на парниковый эффект по сравнению с углекислым газом. Например, соединение R-22 имеет индекс в 1810, что в 1810 раз сильнее, чем СО2.
Ближе к концу прошлого века многие страны постепенно отказались от использования хлорфторуглеродов и гидрохлорфторуглеродов.
Современные альтернативы
С осознанием того, какой вред природе был нанесен, разрабатываются более чистые соединения, которые имеют очень низкое влияние на климат. К таким относятся:
- R-32, кой является экологичным. Он получил широкое применение в холодильных установках и кондиционерах.
- R-134a является одним из самых популярных – используется повсеместно, от кондиционирования, до промышленных систем. Однако при длительном использовании он имеет экологические риски.
- R-717 известен как Аммиак. Этот агент нашел применение в крупной промышленности. Он практически не влияет на климат и озон, но является токсичным и опасным веществом.
- Двуокись углерода – натуральное вещество с нулевым влиянием и минимальным GWP.
- Гидрофторолефины – новая группа, которая появилась как альтернатива традиционным веществам. Они практически не оказывают никакого негативного влияния на окружающую среду.
Почему важно переходить на безопасные хладагенты?
За последние двадцать лет экологические требования стали намного жестче. Существуют международные соглашения, которые регламентируют выбросы парниковой среды и запрещают использование вредных хладагентов. Некоторые страны ужесточили требования еще больше – производство обязано использовать агенты с минимальным влиянием на атмосферу. Наконец, использовать такое охлаждение очень выгодно. Они снизят затраты на электричество, повлияют на работу систем лучшим образом.
Как фреоны влияют на выбор оборудования?
Каждый вид климатического оборудования заточен под определенный вид жидкости. Современные агрегаты, например, совместимы с безопасными, экологичными составами (таким, как R-32). Но минус старого оборудования будет только в том, что переход на более совершенные химические составы потребует модернизацию, изменение конструкции, компрессоров, а также других компонентов.
Такие летучие соединения, как фреоны, продолжают активно играть роль в развитии охлаждения. За последнее десятилетие акцент сместился в сторону чистых и безопасных веществ. Использование газа такого рода способствует сохранению окружающей среды и снижению следа углерода. Они останутся неотъемлемой частью промышленного охлаждения, пока не будет синтезировано что-нибудь еще лучше. Их инновации – это будущее, в котором полезность и безопасность для климата идут рука об руку.
