Okoljske zahteve za kompresorje

Z razvojem industrije onesnaževanje Zemlje postaja vse hujše, varstvo okolja pa je postalo pomembno globalno vprašanje. Preprečevanje uničenja atmosferskega ozonskega plašča in globalnih podnebnih sprememb je pritegnilo široko pozornost držav po vsem svetu in doseglo soglasje med mednarodnimi vladami, ki so podpisale ustrezne sporazume.
kompresor
kompresor
Na področju hlajenja in klimatizacije sta uničenje atmosferskega ozonskega plašča s CFCS in HCFCS ter globalno segrevanje, ki ga povzroča poraba energije, vprašanja, ki ju je treba pri načrtovanju kompresorjev zelo ceniti.
Kot je dobro znano, je izbira hladilnih sredstev eden od mnogih dejavnikov, ki vplivajo na konstrukcijo kompresorja, ki ga je treba zelo ceniti.
Pri razvoju novih kompresorjev, ki uporabljajo alternativna hladilna sredstva, so oblikovalci najprej naleteli na dve težavi:
Prvič, kompresor mora ponovno določiti svojo delovno prostornino, da izpolni zahteve glede tlaka različnih pretokov;
Drugič, obravnavati je treba združljivost med različnimi materiali, ki so v stiku s hladilnim sredstvom v kompresorju, kot sta sintetični kavčuk in mazalno olje.
V pretekli zgodovini je bilo kot hladilno sredstvo uporabljenih več kot petdeset snovi. Po drugi svetovni vojni sta poleg uporabe amoniaka v območju velike hladilne zmogljivosti na skoraj vseh področjih hlajenja in klimatizacije prevladovala haloalkan CFCS in HCFCS. Zamenjava CFCS, določena v Montrealskem protokolu leta 1974, je bila izvedena v industrializiranih državah, medtem ko bo načrt za zamenjavo HCFCS dokončan leta 2020; Za države v razvoju bo ukinjen leta 2010 oziroma 2040. V nekaterih razvitih državah pa so to pripravljeni doseči pred rokom. Slika 6 prikazuje področja uporabe in možne nadomestke CFC-11, CFC-12, HCFC-22 in R502, ki so se prej pogosto uporabljali v Evropi (pod vodoravno puščico).
CFC-11
CFC-11 je nizkotlačno hladilno sredstvo, ki se večinoma uporablja v centrifugalnih hladilnikih, njegov prehodni nadomestek pa je HCFC-123. Poleg tega sta HFC-245ca ali HFC-245fa prav tako nizkotlačna hladilna sredstva, vendar sta vnetljiva. Zato je treba preučiti njihove metode za zmanjšanje izgorevanja in toksičnost, njihova uporaba pa ni tako učinkovita kot CFC-11 in HCFC-123. Zato je veliko podjetij prešlo na uporabo HFC-134a v centrifugalnih hladilnikih.
CFC-12
Zaradi širokega spektra uporabe in težav z uhajanjem v avtomobilskih klimatskih napravah je CFC-12 prvi predmet, ki ga je treba obravnavati kot nadomestek. HFC-134a se lahko uporablja kot nadomestek v gospodinjskih hladilnikih in avtomobilskih klimatskih napravah. HFC-134a ima podobno hladilno zmogljivost in učinkovitost kot CFC-12 v srednjem do visokem temperaturnem območju. Vendar pa pod pogoji delovanja pod -23 stopinjami izgubi svojo privlačnost zaradi nižje hladilne zmogljivosti in učinkovitosti v primerjavi s CFC-12. Čeprav ima HFC-134a vrednost ODP za potencial tanjšanja ozona nič, je njegova vrednost GWP za globalno segrevanje kar 1300 (na podlagi vrednosti GWP CO2), kar bo dolgoročno vplivalo tudi na njegov razvoj in uporaba.
HCFC-22
HCFC{{0}} se pogosto uporablja v komercialnem hlajenju, komercialnih in stanovanjskih klimatskih napravah ter toplotnih črpalkah, pri čemer je vrednost ODP veliko nižja od vrednosti CFC-11 in CFC-12 , samo 0,055. Toda njegova vrednost GWP je precej visoka, približno 1700. Ravno zaradi teh razlogov se nekatere države v Evropi, kot je Nemčija, hitro opuščajo. Obstaja že več mešanih hladilnih sredstev kot nadomestkov za HCFC-22. Ameriško združenje za hlajenje je v svojem programu ocenjevanja zamenjave hladilnega sredstva (AREP) priporočilo štiri vrste: HFC-134a, R407C, R410A in R410B. Vendar ima HFC-134a v primerjavi z ostalimi tremi nižjo hladilno zmogljivost in tlak, zato je za njegovo uporabo kot hladilnega sredstva potrebna precejšnja prenova sistema. Zato se zdi, da je možnost uporabe kot nadomestka za HFCF-22 minimalna, vendar možnost uporabe v večjih hladilnih napravah še vedno obstaja. Neazeotropno hladilno sredstvo R407C bo verjetno nadomestek za obstoječe stroje, saj je najbližje HCFC-22. Po zamenjavi so potrebne minimalne spremembe sistemske opreme, za zamenjavo mineralnega olja pa se uporabljajo kislinska maziva. Pozornost je treba posvetiti tudi prilagajanju velikemu temperaturnemu zdrsu hladilnega sredstva (do 5-7 stopinj). Skoraj azeotropni hladilni sredstvi R410A in R410B sta dve mešanici istega HFCS, razlika pa je le v mešalnem razmerju. R410A je primeren za majhne klimatske naprave split tipa, vendar je njegov izhlapevalni tlak približno 1,5-krat večji od HCFC-22. Zato je treba sistem, ki uporablja to delovno tekočino, popolnoma prenoviti, zato se uporablja samo v novih hladilnih in klimatskih sistemih. Optimizirana zasnova tega sistema lahko poveča njegovo učinkovitost za 5 odstotkov.
R502
R502 se pogosto uporablja v nizkotemperaturnih hladilnih sistemih. AREP priporoča dve možni alternativi: R404A in R507. R404A ima podobno hladilno zmogljivost in učinkovitost kot R502, vendar zahteva več testiranj sistemskih komponent, zlasti kompresorjev, ko bo sprejet. V mešani komponenti R507 je komponenta, ki zavira gorenje in ima podobno učinkovitost kot R502, vendar testiranje strupenosti v Združenih državah še vedno poteka; Toda v Evropi so ga uporabili za hladilno opremo supermarketov.