Milieuvereisten voor compressoren

Met de ontwikkeling van de industrie wordt de vervuiling van de aarde steeds ernstiger en is milieubescherming een belangrijk onderwerp van wereldwijde zorg geworden. Het voorkomen van de vernietiging van de atmosferische ozonlaag en de wereldwijde klimaatverandering heeft brede aandacht getrokken van landen over de hele wereld en heeft geleid tot consensus onder internationale regeringen door relevante overeenkomsten te ondertekenen.
compressor
compressor
Op het gebied van koeling en airconditioning zijn de vernietiging van de atmosferische ozonlaag door CFCS en HCFCS, evenals de opwarming van de aarde als gevolg van energieverbruik, kwesties die hoog in het vaandel moeten staan ​​bij het ontwerpen van compressoren.
Zoals bekend is de keuze van koelmiddelen een van de vele factoren die van invloed zijn op het ontwerp van de compressor en die zeer gewaardeerd moet worden.
Om nieuwe compressoren te ontwikkelen met alternatieve koelmiddelen, stuitten ontwerpers eerst op twee problemen:
Ten eerste moet de compressor zijn werkvolume herdefiniëren om te voldoen aan de drukvereisten van verschillende stroomsnelheden;
Ten tweede moet de compatibiliteit tussen verschillende materialen die in contact komen met het koelmiddel in de compressor, zoals synthetisch rubber en smeerolie, worden aangepakt.
In het verleden zijn meer dan vijftig stoffen gebruikt als koelmiddel. Na de Tweede Wereldoorlog werden, naast het gebruik van ammoniak in het bereik van grote koelcapaciteit, bijna alle koel- en airconditioningvelden gedomineerd door haloalkaan CFCS en HCFCS. De CFCS-vervanging die in 1974 in het Protocol van Montreal is gespecificeerd, is gerealiseerd in geïndustrialiseerde landen, terwijl het HCFCS-vervangingsplan in 2020 zal worden voltooid; Voor ontwikkelingslanden wordt het stopgezet in respectievelijk 2010 en 2040. In sommige ontwikkelde landen zijn ze echter bereid om dit eerder dan gepland te bereiken. Afbeelding 6 toont de toepassingsgebieden en potentiële vervangers van CFC-11, CFC-12, HCFC-22 en R502, die eerder algemeen werden gebruikt in Europa (onder de horizontale pijllijn).
CFC-11
CFC-11 is een lagedrukkoelmiddel dat voornamelijk wordt gebruikt in centrifugale koelmachines, en de overgangsvervanger is HCFC-123. Bovendien zijn HFC-245ca of HFC-245fa ook lagedrukkoelmiddelen, maar ze zijn ontvlambaar. Daarom moeten hun verbrandingsreductiemethoden en toxiciteit worden bestudeerd, en hun gebruik is niet zo efficiënt als CFC-11 en HCFC-123. Daarom zijn veel bedrijven overgestapt op het gebruik van HFC-134a in centrifugale koelmachines.
CFC-12
Vanwege het brede scala aan toepassingen en lekkageproblemen bij airconditioning in auto's, is CFC-12 het eerste object dat als vervanging moet worden overwogen. HFK-134a kan worden gebruikt als vervanging in koelkasten voor huishoudelijk gebruik en airconditioning in auto's. HFC-134a heeft een koelcapaciteit en efficiëntie vergelijkbaar met CFC-12 bij middelhoge tot hoge temperaturen. Onder bedrijfsomstandigheden onder -23 graden verliest het echter zijn aantrekkelijkheid vanwege zijn lagere koelcapaciteit en efficiëntie in vergelijking met CFC-12. Hoewel HFC-134a een ODP-waarde van nul heeft voor het ozonafbrekend vermogen, is de GWP-waarde voor de opwarming van de aarde zo hoog als 1300 (gebaseerd op de GWP-waarde van CO2), wat op de lange termijn ook de ontwikkeling en gebruik.
HCFC-22
HCFC{{0}} wordt veel gebruikt in commerciële koeling, commerciële en residentiële airconditioning en warmtepompen, met een ODP-waarde die veel lager is dan die van CFC-11 en CFC-12 , slechts 0,055. Maar de GWP-waarde is vrij hoog, zo'n 1700. Juist om deze redenen worden sommige landen in Europa, zoals Duitsland, in hoog tempo uitgefaseerd. Er zijn al verschillende gemengde koelmiddelen ter vervanging van HCFC-22. De American Refrigeration Association heeft vier typen aanbevolen in haar koudemiddelvervangingsevaluatieprogramma (AREP): HFC-134a, R407C, R410A en R410B. In vergelijking met de andere drie heeft HFK-134a echter een lagere koelcapaciteit en lagere druk, en het gebruik ervan als koelmiddel vereist een aanzienlijk herontwerp van het systeem. Daarom lijkt de mogelijkheid om het te gebruiken als vervanging voor HFCF-22 minimaal, maar de mogelijkheid om het in grotere koelmachines te gebruiken bestaat nog steeds. Het niet-azeotrope koelmiddel R407C is waarschijnlijk een 'drop-in'-substituut voor bestaande machines, aangezien het het dichtst bij HCFC ligt-22. Na vervanging zijn minimale aanpassingen aan de systeemapparatuur vereist en worden zure smeermiddelen gebruikt om minerale olie te vervangen. Er moet ook aandacht worden besteed aan aanpassing aan de grote temperatuurverschuiving van het koelmiddel (tot 5-7 graden). Bijna azeotrope koelmiddelen R410A en R410B zijn twee mengsels van dezelfde HFCS, met als enige verschil de mengverhouding. R410A is geschikt voor kleine split-airconditioners, maar de verdampingsdruk is ongeveer 1,5 keer die van HCFC-22. Daarom moet het systeem dat deze werkvloeistof gebruikt volledig opnieuw worden ontworpen, zodat het alleen wordt gebruikt in nieuwe koel- en airconditioningsystemen. Het geoptimaliseerde ontwerp van dit systeem kan het rendement met 5 procent verhogen.
R502
R502 wordt veel gebruikt in koelsystemen met lage temperatuur. AREP beveelt twee mogelijke alternatieven aan: R404A en R507. R404A heeft een koelcapaciteit en efficiëntie vergelijkbaar met R502, maar vereist meer testen van systeemcomponenten, met name compressoren, wanneer deze wordt toegepast. Er is een component in de gemengde component van R507 die een vlamvertragende rol speelt, die vergelijkbare prestaties heeft als R502, maar toxiciteitstests zijn nog aan de gang in de Verenigde Staten; Maar in Europa is het toegepast op koelapparatuur voor supermarkten.