Эволюция холода: хладагенты в современных холодильниках
Хладагент это рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении и в процессе испарения отнимает тепло от охлаждаемого объекта, а затем после конденсации передаёт его окружающей среде.
Современные холодильники в основном компрессионные и, как следует из названия, имеют компрессор (а некоторые модели даже два). Кроме этого, конструкция предусматривает испаритель. Меж ними циркулирует хладагент. Сначала сжатый компрессором хладагент, находясь в газообразном состоянии, поступает в конденсатор длинную зигзагообразную трубку. Там он превращается в жидкость и отдаёт тепло окружающей среде. Через специальный регулирующий вентиль жидкий хладагент поступает в испаритель, который находится внутри теплоизолированной морозильной или холодильной камеры. Там давление падает, он начинает кипеть, испаряется, снова превращаясь в газ, отбирая при этом тепло у окружающего воздуха. Камера холодильника охлаждается. Испарившийся хладагент опять сжимается компрессором и попадает в конденсатор. И так цикл повторяется снова и снова. Этот принцип охлаждения используется в большинстве холодильников уже десятки лет.
1 компрессор; 2 нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор; 4 фильтр-осушитель; 5 капиллярная трубка; 6 испаритель холодильной камеры; 7 испаритель морозильной камеры; 8 всасывающий трубопровод» src=»http://pics.rbc.ru/img/cnews/2008/02/15/1.jpg»>
Схема компрессионного холодильника:
1 компрессор; 2 нагнетательный трубопровод; 3 конденсатор; 4 фильтр-осушитель; 5 капиллярная трубка; 6 испаритель холодильной камеры; 7 испаритель морозильной камеры; 8 всасывающий трубопровод
Однако есть и другой тип холодильников, пусть и менее популярный сегодня, абсорбционные. Циркуляция рабочих веществ: абсорбента (воды) и хладагента (как правило, аммиака), имеющих разную температуру кипения при атмосферном давлении, осуществляется посредством абсорбции. Аммиак поглощается водой, получившаяся смесь подогревается с помощью электрического или газового нагревателя. При этом происходит выпаривание аммиака, который, испаряясь, потребляет теплоту камеры холодильника, то есть способствует её охлаждению. Абсорбционные холодильники в основном маленькие, однокамерные. Яркий пример такой техники великолукские холодильники «Морозко».
Схема устройства абсорбционного холодильника
Как всё начиналось
Серийное производство холодильников в начале XX века активнее всего развивалось в США. Практически во всех машинах того времени в качестве хладагента использовались аммиак, различные эфиры и некоторые другие весьма токсичные и опасные для человека вещества. поломок таких агрегатов и контакта людей, в частности, с аммиаком высокой концентрации нередки были даже смертельные случаи. Поэтому учёные стали искать другие вещества, которые можно использовать в качестве хладагентов. Так появились фреоны.
Один из первых серийных американских холодильников Frigidaire
Воцарение фреонов
Скрытая угроза
Всё шло прекрасно: и производители, и потребители были довольны. К 1976 году объём производства того же достиг почти 340 тысяч тонн. Определённая часть из этого количества предназначалась как раз для холодильных систем, систем охлаждения воздуха, баночек с аэрозолями Но годы прошлого века стали началом «тяжелых времён» для уже привычных фреонов. Ученые, исследовавшие причины нарушения озонового слоя Земли, пришли к выводу, что многие фреоны наносят ему ощутимый вред. Также оказалось, что фреоны участвуют в возникновении парникового эффекта, потому что задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, а следовательно, способствуют глобальному потеплению.
Озоновый слой планеты всё ещё под угрозой, хотя за 20 лет, прошедших с подписания монреальского протокола, есть ощутимые позитивные изменения. Фото сделано спутником NASA
Альтернатива фреонам
Однако и сегодня постоянно ведутся исследования, учёные пытаются синтезировать новые, максимально экологичные, более качественные по своим свойствам хладагенты. Разработкой альтернативных хладагентов озабочены многие государства, вкладывающие значительные финансовые средства в соответствующие исследования. По оценкам специалистов, за последние шесть лет на синтез новых хладагентов было потрачено свыше 2,4 миллиардов долларов.
Синтезированы хладагенты из пропана (R290), этилена (R1150), пропилена (R1270), изобутана (R600a). Производство холодильников, работающих на изобутане, освоили многие производители, причём не только в Европе или в Америке, но и на просторах бывшего СССР. Например, белорусская фирма Atlant предлагает покупателям модель за 15000 рублей, да и остальные свои модели этот производитель «перевёл» на безопасный изобутан.
Примеры моделей с хладагентом R600A:
Объём: 354 литра
Стоимость: 15000 рублей
Объём: 369 литров
Стоимость: 28000 рублей
Объём: 348 литров
Стоимость: 22000 рублей
Фирмой Du Pont был разработан ряд новых смесей хладогентов, известных под марками SUVA MP, SUVA МР39 (R401A), SUVA MP52 (R401C) и некоторые другие.
Увы, пока говорить о идеальном по своим характеристикам хладагенте рано. Сегодня главное то, что удалось разработать хладагенты безопасные для человека и окружающей среды. Именно они и используются в бытовых холодильниках и кондиционерах. Ну, а дальнейшее их совершенствование дело времени.
Фреоны для холодильника: коротко о каждом
Любознательный владелец всегда хочет знать все о своей технике. И это правильно! Ведь при правильной и грамотной эксплуатации ваши приборы будут служить вам долго и преданно.
Если говорить о бытовом холодильнике, то здесь важной информацией являются сведения о том, каким фреоном заправлен ваш агрегат.
Хладагенты, используемые в холодильниках
Хладагент (сокращение от слов «холодильный агент») – это рабочее вещество с низкой температурой кипения (испарения), при помощи которого происходит охлаждение в холодильных установках. Все хладагенты обязаны соответствовать государственным и международным стандартам:
– они должны быть нейтральными к металлам, пластмассам и другим материалам, используемым при изготовлении холодильников;
-при смешивании с маслами и с воздухом они не должны быть взрывоопасными и воспламеняющимися;
– они должны быть безопасными для человека и окружающей среды.
В бытовых и коммерческих холодильных установках в разные времена использовались разные хладагенты.
Существует множество типов хладагентов (они же фреоны, они же хладоны). По мере того, как развивалась техника, химия и физика, устаревшие вещества заменялись новыми, более технически совершенными и безопасными.
Свою историю использования в холодильниках фреоны начали с 1841 года, когда по методу Эванса Джон Гори был построен первый охлаждающий прибор.
Используемые в 19 веке хладагенты были токсичными, и при утечках вызывали отравления. В качестве фреонов применялись следующие газы: R-717 (аммиак); диоксид серы; R-40 (хлорметан). Использовались они некоторыми производителями вплоть до 70-х годов 20 века. Однако самым современным на тот период времени был фреон R12. На него и перешло большинство предприятий, выпускающих холодильники.
Подробнее о хладагентах. Типы
Остановимся подробнее на каждом из типов фреонов по мере их внедрения в промышленность.
При обычных условиях R12 представляет собой газ без цвета и запаха, не представляющий серьезной опасности для здоровья человека. В среднем по размеру холодильнике его меньше 100 граммов, при разгерметизации системы он быстро улетучивается.
Родиной этого хладона являются США, а производство началось в 1931 году.
На этом хладагенте работали старые добрые «Минск», «Смоленск», «Бирюса», «ЗиЛ» и все старые советские холодильники.
Фреон R12- высокоэффективный хладагент. При низкой цене и способности к взаимозаменяемости с другими хладонами у R12 есть более чем существенный недостаток: он имеет высокий потенциал разрушения озонового слоя, поскольку в своем составе содержит хлор. Поэтому он попал под запрет для использования в бытовой технике, что закреплено Монреальским протоколом 1987 года. Данным документом его применение допускается только в качестве средства для тушения пожаров в авиации и на подводном флоте. А использование в качестве фреона в бытовых холодильниках предписано было прекратить к 1996 году. Вопрос о влиянии R12 на озоновый слой планеты до сих пор остается спорным, многие ученые считают степень его опасности сильно преувеличенной. Тем не менее закон суров, но на закон! Поэтому пока не будет доказана абсолютная безопасность фреона для окружающей среды, едва ли он вернется в наши холодильники.
Из минусов фреона стоит отметить также высокий уровень шума и энергопотребления.
R-134a
В качестве замены запрещенному R-12 был разработан фреон R-134a. Его родиной также являются США. Новый озонобезопасный фреон R 134а нельзя было использовать в холодильниках, разработанных для R12. Для перевода производства бытовых холодильников с R12 на R134a нужны были существенные изменения конструкции компрессоров, электродвигателей и всей охлаждающей системы. Такое переоснащение требовало больших финансовых затрат, поэтому внедрение этого хладагента в отечественное производство шло медленно..
Газ обладает высокой холодопроизводительностью. Он не токсичен и не горюч. В отличие от своего предшественника он не причиняет вреда озоновому слою планеты – его потенциал разрушения озонового слоя (ODP) равняется нулю. Однако он не является абсолютно экологичным, так как обладает высоким потенциалом глобального потепления, хоть и в 5,65 раз более низким, чем у предшествующего R12, но все – таки существенным для влияния на парниковый эффект планеты.
При работе в качестве фреона сочетается с синтетическими маслами, более дорогостоящими, чем минеральные.
Помимо фреона для холодильника R134a используется для заправки автомобильных кондиционеров, в качестве растворителя в органической химии, а также в качестве наполнителя аэрозолей.
В России взамен R12 помимо R134a и применялись отечественные хладоны: бутан, диметиловый эфир, пропан, изобутан и их смеси. Российские смеси – хладагенты известны под марками: С-1 (смесь углеводородов и фторуглеродов), С-2, СМ-1 (смесь R134a/R218/R600), Экохол-3.
R600a (изобутан) – тот самый случай, когда все новое- хорошо забытое старое.
В качестве хладона он применялся с начала20 века, но был незаслуженно вытеснен фреоном R12 вплоть до 90-х годов 20 века. Обладает высокой эффективностью производства холода, при этом практически абсолютно экологичен: потенциал разрушения озонового слоя (ODP) равен нулю. Потенциал глобального потепления (GWP) менее 0,001, этим он более выгодно отличается от R-134a.
Его производство налажено в России.
R600a является природным углеводородом, поэтому в качестве хладона долгое время не использовался из-за повышенной пожароопасности. В современных холодильниках доза заправки настолько мала, что практически снимает проблему пожароопасности: даже при полной утечке фреона из холодильника его концентрация в обычной кухне будет ниже допустимой в десятки раз.
При работе в качестве хладона сочетается с минеральными маслами (более дешевый вариант).
Около 10 % бытовых холодильников в мире и более 35 % в Европе (в том числе холодильники «Атлант») работают на R600a.
Единственный, но существенный недостаток этого фреона- горючесть. Из преимуществ изобутана можно добавить низкий уровень шума и низкое энергопотребление. Это стало возможным благодаря использованию компрессоров пониженной мощности.
Законодательство США запрещает использовать газ изобутан в холодильниках по причина его горючести.
Хладон R290 представляет собой газ пропан. Первыми его в качестве хладагента стали использовать в США, он и сейчас там наиболее популярен. В других странах (Германия, Турция, Индия) его стали применять в качестве фреона относительно недавно, с середины 90-х годов 20 века. Используется он как в бытовых, так и в промышленных установках.
Характеристики хладона R290 аналогичны изобутану. Однако он менее экологичен: его потенциал глобального потепления (GWP) равен 3.
При работе в качестве хладона сочетается с полиолэфирными синтетическими маслами. Следите за форсунками!
R290 используется в качестве фреона не только в чистом виде, но и в составе смеси с R600a.
R1234yf (2,3,3,3-тетрафторэтан)
Этот фреон – модифицированная версия R134a (химическое отличие в расположении атомов), который был изначально призван заменить его, чтобы достичь большего показателя экологичности: в результате потенциал глобального потепления (GWP) у хладона R1234yf в 350 раз меньше, чем у R134a и равняется 4.
В настоящее время R1234yf применяется для заправки автомобильных кондиционеров, однако в соответствии с Киотским протоколом 1997 года, ограничивающим выбросы в атмосферу «парниковых газов», страны обязаны докладывать в международный комитет по защите климата Земли о таких выбросах. Поэтому очевидно, что R1234yf в скором времени полностью заменит R134a и в качестве хладона для холодильников.
Как узнать, какой фреон работает в вашем холодильнике?
Тип фреона для потребителей не имеет существенного значения, пока холодильник исправен и нормально работает. Когда появляется необходимость в ремонте вашего агрегата, мастер обязательно уточнит тип хладона. Так или иначе, думаем, информация была полезной для наших любознательных владельцев холодильников.
Как понять, что требуется закачка фреона в холодильник?
Любой сбой в работе или поломка холодильника создает массу неудобств пользователям. При утечке хладагента агрегат работает «впустую», что в итоге вызовет его поломку. Причиной утечки обычно бывают нарушения правил эксплуатации холодильника – механическое повреждение системы при транспортировке, установке, несоблюдении правил обслуживания, непрофессиональная замена хладагента – несоответствие марки вещества может вызвать перепады давления и разгерметизацию.
Принцип работы компрессорного холодильника
К холодильникам подобного типа относятся многие известные марки. Процесс охлаждения в камерах запускается компрессорами. Основными составляющими частями холодильника являются:
Хладагент попадает в испаритель, затем за счет поглощения выработанного тепла нагревается и переходит в газообразное состояние. В этот момент происходит запуск компрессора холодильника, который создает давление, необходимое для движения хладагента в системе. Начиная свое движение, хладагент попадает в конденсатор, где за счет отдачи тепла его температура снижается, а он сам переходит в жидкое состояние. Регулировка температуры в камерах современных холодильников осуществляется механическим или сенсорным терморегулятором. После охлаждения хладагент проходит в фильтр-осушитель, где из него удаляется лишняя влага. Затем хладагент опять поступает в испаритель. Данный цикл будет повторяться несколько раз до достижения в камерах температуры, выставленной регулятором. Когда заданная температура будет достигнута, контроллер посылает сигнал на пусковое реле, отключающее двигатель холодильника.
Виды хладагентов
Хладагент – специальное вещество, циркулирующее по охладительной системе холодильника. Существует несколько видов хладагента, отличающихся по производительности и безопасности.
Фреон 134а – один из первых хладагентов, бесцветный газ, производится без применения хлора. Не горит, не взрывоопасен в любых концентрациях, не содержит хлора, абсолютно безопасен.
Фреон R12 – представитель хлорфторуглеродов. Бесцветный газ, имеет специфический запах, не взрывоопасен, очень текуч, растворяется в масле, не растворяется в воде. Применяется в холодильниках с температурой конденсации не более 75 градусов. В современных моделях его обычно заменяют на более современный хладагент, поскольку R12 запрещен к применению.
R600а – изобутан, природный газ, не разрушающий озоновый слой и не создающий парниковый эффект. Изобутан хорошо горит, в больших количествах взрывоопасен. При использовании изобутана масса хладагента сокращается примерно на треть по сравнению с R12 и R134a. В бытовых холодильниках его количество не превышает 50-100 г. Холодильники с R600а отличаются низким уровнем шума в связи с низким давлением в рабочем контуре хладагента.
Как понять, что хладагент вышел из системы?
Учитывая, что хладагенты – это бесцветные газы, не имеющие запаха, увидеть их «вытекание» нельзя. Если вы увидели, что из холодильника вышла жидкость – это компрессорное масло. В холодильнике оно находится в общей с хладагентом системе. При циркуляции эти вещества смешиваются. Если происходит вытекание масла, значит, нарушилась герметичность системы и необходимо искать утечку хладагента. Такая неисправность будет проявляться и другими проблемами в работе прибора.
Повышение температуры в одной из камер или в обеих сразу
Типичным симптомом утечки хладагента является повышение температуры в холодильной камере, при том, что морозильная камера продолжает морозить до выхода оставшегося хладагента. В двухкомпрессорных холодильниках дефект проявляется в одной камере. Агрегат второй остается герметичным и работает без проблем.
Компрессор не отключается
При снижении уровня хладагента падает давление в контуре всей системы, поэтому компрессор работает, не выключаясь. Если постоянно слышен равномерный шум работающего компрессора, и он не делает паузы через обычные 15-20 минут, значит, холодильник старается компенсировать недостаток хладагента безостановочной работой.
Компрессор остановился и не подает признаков жизни
После того, как холодильник попытался работать, используя остатки хладагента, происходит его полная утечка. При этом процесс охлаждения останавливается, компрессор перестает включаться. Если при этом прикоснуться к конденсатору – решетке на торце холодильника, то она будет холодной. Это признак того, что хладагент в системе закончился.
Что будет делать мастер?
Для устранения данной неисправности необходимо вызвать мастера из сервисного центра. В его задачу входит не только восстановить необходимое количество хладагента, но – в первую очередь – найти и устранить его утечку. Мастер измерит давление в системе охлаждения и проверит ее на наличие утечки. Для обнаружения места утечки мастер сначала осмотрит холодильник на наличие видимых признаков разгерметизации – вздутия или ржавчины. Затем, используя специальный прибор – течеискатель, найдет точное место утечки. Течеискатель работает по принципу газоанализатора, определяя содержание газа в определенном месте. Проверив систему по всей длине, мастер найдет точки обрыва.
Устранение утечки
Для устранения утечки сначала выполняется полный сброс остатков хладагента. После этого обнаруженные трещины запаиваются. Сложность задачи определяется местом утечки:
В некоторых случаях трубки нельзя запаять, они требуют полной замены. Например, микротрещины испарителя запаять очень сложно. В некоторых ситуациях, требующих замены нескольких деталей контура, стоит рассмотреть вопрос покупки нового холодильника.
Заправка хладагентом
Правильная технология заправки системы хладагентом предполагает несколько этапов. При перезаправке обязательно выполняется замена фильтра-осушителя. Это делается для предотвращения попадания частиц влаги в охлаждающий контур. Для проверки герметичности мастер выполняет продувку системы азотом. Заполняя контур азотом, мастер контролирует давление на манометре. Если тест пройдет успешно, газ стравливается и мастер приступает к вакуумированию. Оно выполняется для гарантированного удаления из системы воздуха и влаги. Работа выполняется с использованием специального оборудования. Подключение делают через клапан Шредера. Затем выполняется откачка до получения требуемого уровня вакуума. Заправка нового хладагента также происходит через клапан Шредера. Степень заправки контролируется по манометру или с учетом массы. После окончания работ мастер должен обязательно проверить герметичность системы, используя течеискатель.
Купите новый холодильник от ASKO
Холодильники ASKO станут изысканным дополнением к функциональному оснащению кухни. Все модели отличаются эргономичным дизайном, экономичностью, широким функционалом. В зависимости от модели холодильники оснащены системой NoFrost или Total NoFrost, обеспечивающей автоматическое размораживание холодильного и морозильного отделений. Двойная система охлаждения обеспечивает индивидуальную регулировку микроклимата в каждой камере отдельными температурными регуляторами. Удобный цифровой дисплей на современных моделях показывает текущую температуру в морозильной камере, секции свежих продуктов и в дополнительном выдвижном ящике. Особое внимание производители холодильников ASKO уделили системе безопасности. Современные модели оснащены функциями индикации открытой дверцы и блокировкой от детей. Используемый в агрегатах хладагент R600a (изобутан) имеет природное происхождение и не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.
Многие модели холодильников имеют дополнительные зоны для хранения продуктов. Зона свежести Freshbox увеличивает срок хранения овощей и фруктов, а секция Coldbox с пониженной температурой предназначена для мяса и рыбы. Функция быстрой заморозки Super cool позволит максимально сохранить полезные свойства продуктов. Быстрое замораживание происходит за счет интенсивного обдува холодным воздухом.
Компания ASKO – единственный в мире производитель, выпускающий морозильники с функцией трансформации в холодильное отделение. Конвертируемая камера имеет широкий температурный диапазон, благодаря которому в течение двух часов можно перестроить агрегат на требуемый режим. Холодильники ASKO имеют улучшенную систему теплоизоляции и герметичные двери.
Какие виды фреона использовались в холодильниках
Хладагент в системе холодильника
Как говорилось выше различных фреонов используется и использовалось раньше довольно много. Тип конкретного хладагента зависит от места его применения (бытовые холодильники, промышленные, системы кондиционирования и т.д.). Рассмотрим основные виды фреонов, которые использовались в холодильниках.
Фреон R12
Этот вид фреона широко применялся в бытовых холодильниках вплоть до 1987 года. Во всех советских холодильных аппаратах, в качестве основного рабочего вещества, применялся именно этот хладагент. Так долго его использовали благодаря невысокой цене и довольно большим показателям эффективности. Но в 87-ом году было принято решение запретить его использование, так как считалось, что он негативно влияет на озоновый слой Земли. Впоследствии это утверждение не раз опровергалось в связи с отсутствием прямых доказательств, но фреон R12 так и остался под запретом. Бытует мнение, что его запрет связан с необходимостью ввести на рынок новый продукт с более высокой ценой.
Фреон R134A
Этот тип фреона пришел на смену запрещенному R12. Основной особенностью систем на данном веществе являлось то, что в моторе использовались синтетические масла. Это было как плюсом, так и минусом этих систем. Фреон R134A очень плохо растворял и вымывал масло из системы, что впоследствии приводило к засору капиллярной трубки. Производители бытовых устройств довольно быстро обратили внимание на данный недостаток и отошли от применения этого типа хладагента. Но на сегодняшний день еще можно встретить холодильники, работающие на 134-ом.
Хладагент R600A
Этот вид фреона используется сегодня во всех бытовых холодильниках. Благодаря его применению современные устройства обладают высоким классом энергопотребления. Это связано с тем, что данный газ обладает очень высокой эффективностью и может прокачиваться мотором меньшей мощности. Также системы на R600 работают в вакууме, перед заправкой система вакуумируется. Таким образом давление на входе в мотор ниже атмосферного.
Еще одним достоинством этого революционного вида хладагента является бесшумность работы холодильника. Многие из нас помнят как холодильники старого типа могли разбудить посреди ночи. С современными устройствами такого не происходит. Единственным недостатком данного вещества можно считать его способность к воспламенению. Но, его в системе очень мало и система герметична, поэтому пользователю переживать не стоит даже при появлении утечки.
Купите новый экономичный холодильник Gorenje
Компания Gorenje знаменита на весь мир своей бытовой техникой, которая относится к премиальному сегменту, но при этом имеет весьма демократичную цену. Выбирая холодильник или морозильную камеру «Горенье» вы покупаете высокотехнологичный прибор, который не только будет иметь высокий класс энергоэффективности, но и позволит значительно сэкономить время пользователя.
Холодильное оборудование марки использует только безопасные хладагенты и экономичные компрессоры, которые отличаются низким уровнем шума. Бытовая техника марки работает тихо и практически не мешает сну ребенка. Особенностью холодильников и морозильных камер «Горенье» также является удобство эксплуатации. Ящики и полки внутри камер устройств расположены логично и могут изменять свою высоту. Доступны как однокамерные модели холодильников, так и двухкамерные. При желании посетитель нашего фирменного магазина может выбрать модель типа «Side-by-side» с распашными дверьми. В каталоге можно выбрать модели с льдогенератором или диспенсером для воды, некоторые устройства могут подключаться к водопроводу.
