Современные хладагенты и проблемы экологии
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
? запущены в промышленное производство озонобезопасные хладагенты на основе ГФУ, которые и сейчас в основном применяются в коммерческом холоде и климатическом оборудовании.
Наиболее удачной заменой для R12 можно считать ГФУ-134а. Однокомпонентный хладагент, использование которого хотя и несколько снижает удельную холодопроизводительность, но позволяет не задумываться об изменении состава рабочего вещества при дозаправке системы.
Таким образом, благодаря Монреальскому протоколу, а также мерам, принимаемым для разработки новых озонобезопасных хладагентов, проблема защиты озонового слоя Земли должна найти свое решение в недалеком будущем. Новое поколение хладагентов - фреоны R134a, R125, R152a, R32, R23, смеси R404A, R407C, R410A, R507, R508 - не разрушают озонового слоя Земли. Тем не менее, в Киото в декабре 1997 г. в числе парниковых газов были названы и озонобезопасные синтетические хладагенты.
хладагент озоновый температура холодильный
Глобальное потепление
Вторым негативным фактором воздействия хладагентов на атмосферу Земли является парниковый эффект. Им обладают абсолютно все синтетические хладагенты без исключения, в том числе и не относящиеся к озоноразрушающим веществам. Этот эффект возникает вследствие того, что определенные газы поглощают инфракрасное излучение, исходящее от поверхности Земли, задерживая его в атмосфере. В результате у поверхности Земли сохраняется температура, пригодная для зарождения и развития жизни. Такой способностью поглощения обладают пары воды, имеющиеся в нижних слоях атмосферы в больших количествах, и диоксид углерода - один из основных составляющих компонентов окружающего нас воздуха. Кроме того, человек синтезировал химические вещества, которые, находясь в атмосфере, поглощают инфракрасное излучение в тысячи раз эффективнее, чем диоксид углерода. К таким веществам относятся ХФУ и ГХФУ. Их эмиссия в атмосферу приводит КУРЬЕРОМ глобальному потеплению климата на Земле.
Успешный ответ на проблему разрушения озонового слоя остро контрастирует с ситуацией, касающейся изменения климата (рис. 3). С 1850 г. 11 из 12 самых теплых лет пришлись на период 1995-2006 г. Исключение составляет только 1996 г., а 1998 г. был самым теплым за этот период с аномальным отклонением температуры +0,58 оС.
К 2015 г. эмиссии CFC, HCFC, HFC и PFC составят около 18 Гт СО2 в эквиваленте при общей оценке эмиссий парниковых газов в 55 Гт СО2. Только эмиссии R22 и сопутствующего его производству R23 оценивают к 2015 г. в 1 Гт СО2. В 1970 г. эмиссии парниковых газов составляли 28,7 Гт в эквиваленте СО2.
Вместе с тем, хотя R22 разрешен до 2030 и даже 2040 гг., эти рамки сдвинуты на 10 лет вперед. Задача - избежать увеличения температуры атмосферы Земли более чем на 2 оС к 2050 г. Рост эмиссии СО2 идет сегодня главным образом в Африке, Китае, Индии и Бразилии. Промышленно развитые страны в такой ситуации пытаются компенсировать этот рост, что фактически означает снижение эмиссии в пересчете на диоксид углерода к 2050 г. на 50% в сравнении с уровнем 1990 г. Китай начал планировать снижение эмиссий парниковых газов к 2010 г. на 20% от уровня 2005 г.
Рис. 3. Глобальный рост температуры: анализ изменения годичных колец деревьев, коралловых рифов, ледников и других показательных факторов приводит к заключению, что 1990-е годы были самым теплым десятилетием в последнем тысячелетии, а ХХ в. - самым теплым веком
Потребление синтетических хладагентов в 1991 г. оценивалось в полмиллиона тонн, причем одна треть этого количества использовалась для заполнения новых холодильных систем. Евросоюз вводит запрет на применение HCFC- и HFC-хладагентов. Франция, сегодня расходующая 16 тыс. т хладагентов, собирается снизить этот уровень до 2 тыс. т в год. С января 2008 г. вводится ограничение на эмиссию хладагентов из автомобильных кондиционеров. ЕС собирается просто преследовать по закону любые виды эмиссии синтетических хладагентов в атмосферу. Запрещается применение в автомобилях хладагентов с GWP>150. Все эти меры необходимы, но не достаточны для успешного решения проблемы глобального потепления. Для этого, я считаю, нужны кардинальные решения, одним из которых, как мне представляется, является использование природных хладагентов.
Использование природных хладагентов
В сложившейся ситуации важным фактором становится использование природных хладагентов: воздуха, воды, углеводородов, диоксида углерода и аммиака. Диоксид углерода (R744) стал применяться в тепловых насосах для систем горячего водоснабжения. Япония купила соответствующую технологию у норвежцев и, пользуясь государственной системой субсидий, предполагает к 2010 г. эксплуатировать 5 млн. подобных систем. Идея Г. Лоренцена об использовании СО2 в автомобильных кондиционерах уже реально воплощена в Норвегии. У диоксида углерода высокие показатели теплообмена, объемная холодопроизводительность почти на порядок выше, чем у любого синтетического хладагента, и в 5 раз выше, чем у аммиака. Системы на СО2 компактны, проблем с его утечками, рециклированием и тем более с возгоранием нет. R744 используют в нижних ветвях каскадов с аммиаком, R404А, R410А, углеводородами - в верхних. Благодаря усилиям МГУИЭ, МЭИ и НПО Гелиймаш в России создается мощный (до 20 МВт) тепловой насос на СО2. Диоксид углерода в цикле, где теплота подводится при переменной температуре (например, при нагреве воды от 50 до 90 оС), оказывается энергетически выгоднее синтетических хладагентов.
Диоксид углерода перспективен также для щадящей сушки термолабильных материалов. Си