Фреон це хімічна сполука, яку використовують як холодоагент для найрізноманітніших кліматичних систем і кондиціонування повітря. Чилери, холодильники, насоси, градирні тощо — все охолоджується з їхньою допомогою.
Зниження температури обладнання що працює на підприємстві, це необхідність, а не зручність. Заводи, нафтохімія, металургія, різні цехи — фреони справляються на сто відсотків. Але як ці хімічні речовини забезпечують безперебійне функціонування?
Що таке фреон?
Цікавим є той факт, що назва «фреон» це не тип леткої речовини з хімії. Це комерційна назва для групи холодоагентів, що мають у складі хлор, фтор, вуглець, рідше бром. Для охолодження їх використовують як циркуляційну рідину — все завдяки їхнім особливостям та ефективності. Однією з причин, чому вони так довго використовуються, є те, що вони не мають запаху і не становлять небезпеки для людини за нормальних умов. Однак їхній вплив на атмосферу призвів до деяких обмежень.
Історія використання
Їх винайшли випадково. Американський хімік Томас Міддлбрук, наприкінці тридцятих років минулого століття, просто шукав заміну для аміаку. Він синтезував хлорфторвуглець, який став фундаментом для нової групи летких речовин. Однак першого поширення ці сполуки набули в холодильних системах у п’ятдесятих роках минулого століття. Тоді було синтезовано безпечні, стабільні та незаймисті склади. До цього моменту для зниження температури використовували токсичні речовини, такі як:
- Аміак;
- Сірчисті сполуки;
- Двоокис вуглецю.
Фреони мають хороші термодинамічні властивості:
- Низьку температуру кипіння;
- Стабільність при зміні тиску;
- Безпеку для навколишнього середовища.
Однак так було не завжди — перші з них завдавали серйозної шкоди озоновому шару. Поступово від них відмовилися, або речовини потрапили під заборону.
Як працює фреон?
Принцип роботи цих агентів для охолодження ґрунтується на їхній здатності змінювати агрегатний стан — випаровуватися і конденсуватися залежно від тиску та температури. У цьому процесі ключову роль відіграє питома теплоємкість, яка визначає, скільки тепла речовина може поглинути або віддати при зміні свого стану. Завдяки високій питомій теплоємкості фреон ефективно поглинає тепло під час випаровування, а під час конденсації передає його в навколишнє середовище. Це забезпечує швидке і стабільне перенесення тепла, необхідне для ефективного охолодження обладнання. Цикл має такий вигляд:
- Коли фреон проходить через випарник, то забирає тепло, після цього він стає парою. Це і є основний процес зниження градусів в агрегатах.
- У газоподібному стані речовина стискається — так вона розігрівається ще більше, а її тиск збільшується.
- Після того, як її стисло, гарячий холодоагент потрапляє в конденсатор, де зайве тепло випаровується, а він знову стає рідиною.
- Проходячи через клапан розширення, його тиск різко падає, падає і температура.
Цей нехитрий спосіб дає змогу багаторазово використовувати замкнуту систему.
Вплив фреонів на озоновий шар
Перші, «традиційні» речовини, мали високі показники негативного впливу на природу – ODP (а також індекс глобального потепління GWP). Це означає, що їхнє використання губить екологію, і, особливо озоновий шар, який захищає нас від ультрафіолету.
- ODP – характеристика, яка показує, як сильно склад здатний руйнувати цей самий шар.
- GWP – потенціал глобального потепління. Він показує, наскільки сильно речовина впливає на парниковий ефект порівняно з вуглекислим газом. Наприклад, сполука R-22 має індекс у 1810, що в 1810 разів сильніше, ніж СО2.
Ближче до кінця минулого століття багато країн поступово відмовилися від використання хлорфторвуглеців і гідрохлорфторвуглеців.
Сучасні альтернативи
З усвідомленням того, якої шкоди природі було завдано, розробляються чистіші сполуки, які мають дуже низький вплив на клімат. До таких належать:
- R-32, який є екологічним. Він набув широкого застосування в холодильних установках і кондиціонерах.
- R-134a є одним із найпопулярніших — використовується повсюдно, від кондиціонування, до промислових систем. Однак при тривалому використанні він має екологічні ризики.
- R-717 відомий як Аміак. Цей агент знайшов застосування у великій промисловості. Він практично не впливає на клімат і озон, але є токсичною і небезпечною речовиною.
- Двоокис вуглецю — натуральна речовина з нульовим впливом і мінімальним GWP.
- Гідрофторолефіни — нова група, яка з’явилася як альтернатива традиційним речовинам. Вони практично не мають жодного негативного впливу на навколишнє середовище.
Чому важливо переходити на безпечні холодоагенти?
За останні двадцять років екологічні вимоги стали набагато жорсткішими. Існують міжнародні угоди, які регламентують викиди парникового середовища і забороняють використання шкідливих холодоагентів. Деякі країни посилили вимоги ще більше — виробництво зобов’язане використовувати агенти з мінімальним впливом на атмосферу. Нарешті, використовувати таке охолодження дуже вигідно. Вони знизять витрати на електрику, вплинуть на роботу систем найкращим чином.
Як фреони впливають на вибір обладнання?
Кожен вид кліматичного обладнання заточений під певний вид рідини. Сучасні агрегати, наприклад, сумісні з безпечними, екологічними речовинами (такими, як R-32). Але мінус старого обладнання буде тільки в тому, що перехід на більш досконалі хімічні склади потребуватиме модернізації, зміни конструкції, компресорів, а також інших компонентів.
Такі леткі сполуки, як фреони, продовжують активно відігравати роль у розвитку охолодження. За останнє десятиліття акцент змістився в бік чистих і безпечних речовин. Використання газу такого роду сприяє збереженню довкілля і зниженню сліду вуглецю. Вони залишаться невід’ємною частиною промислового охолодження, поки не буде синтезовано що-небудь ще краще. Їхні інновації — це майбутнє, в якому корисність і безпека для клімату йдуть рука об руку.
