Requisits ambientals per als compressors

Amb el desenvolupament de la indústria, la contaminació de la Terra és cada cop més greu i la protecció del medi ambient s'ha convertit en un tema important de preocupació mundial. La prevenció de la destrucció de la capa d'ozó atmosfèrica i el canvi climàtic global ha atret l'atenció generalitzada de països de tot el món i ha arribat a un consens entre els governs internacionals, signant acords pertinents.
compressor
compressor
En l'àmbit de la refrigeració i la climatització, la destrucció de la capa d'ozó atmosfèrica per CFCS i HCFCS, així com l'escalfament global provocat pel consum d'energia, són qüestions que haurien de ser molt valorades en el disseny del compressor.
Com és sabut, la selecció de refrigerants és un dels molts factors que afecten el disseny del compressor que s'hauria de valorar molt.
Per tal de desenvolupar nous compressors amb refrigerants alternatius, els dissenyadors van trobar primer dos problemes:
En primer lloc, el compressor ha de redefinir el seu volum de treball per satisfer els requisits de pressió de diferents cabals;
En segon lloc, cal abordar la compatibilitat entre diversos materials en contacte amb el refrigerant del compressor, com ara el cautxú sintètic i l'oli lubricant.
En la història passada, s'han utilitzat més de cinquanta substàncies com a refrigerants. Després de la Segona Guerra Mundial, a més de l'ús d'amoníac en el rang de gran capacitat de refrigeració, gairebé tots els camps de refrigeració i aire condicionat estaven dominats pels haloalcans CFCS i HCFCS. La substitució de CFCS especificada al Protocol de Mont-real el 1974 s'ha realitzat als països industrialitzats, mentre que el pla de substitució d'HCFCS es completarà el 2020; Per als països en desenvolupament, s'interromprà el 2010 i el 2040, respectivament. Tanmateix, en alguns països desenvolupats, estan preparats per aconseguir-ho abans del previst. La figura 6 mostra els camps d'aplicació i els possibles substituts de CFC-11, CFC-12, HCFC-22 i R502, que abans s'utilitzaven habitualment a Europa (a sota de la línia de fletxa horitzontal).
CFC-11
El CFC-11 és un refrigerant de baixa pressió que s'utilitza principalment en refrigeradors centrífugs, i el seu substitut de transició és l'HCFC-123. A més, HFC-245ca o HFC-245fa també són refrigerants de baixa pressió, però tenen inflamabilitat. Per tant, cal estudiar els seus mètodes de reducció de combustió i la seva toxicitat, i el seu ús no és tan eficient com el CFC-11 i l'HCFC-123. Per tant, moltes empreses han passat a utilitzar HFC-134a en refrigeradors centrífugs.
CFC-12
A causa de la seva àmplia gamma d'aplicacions i problemes de fuites en l'aire condicionat d'automòbils, CFC-12 és el primer objecte a considerar com a substitut. L'HFC-134a es pot utilitzar com a substitut a les neveres domèstiques i als aparells d'aire condicionat dels cotxes. L'HFC-134a té una capacitat de refrigeració i una eficiència similars al CFC-12 en el rang de temperatura mitjana a alta. Tanmateix, en condicions de funcionament inferiors a -23 graus , perd el seu atractiu a causa de la seva menor capacitat de refrigeració i eficiència en comparació amb CFC-12. Tot i que l'HFC-134a té un valor de PAO zero per al potencial d'esgotament de la capa d'ozó, el seu valor de GWP per a l'escalfament global és de fins a 1300 (segons el valor de GWP del CO2), que a la llarga també afectarà el seu desenvolupament i utilitzar.
HCFC-22
L'HCFC{{0}} s'ha utilitzat àmpliament en refrigeració comercial, aire condicionat comercial i residencial i bombes de calor, amb un valor ODP molt inferior al de CFC-11 i CFC-12 , només 0,055. Però el seu valor de GWP és força elevat, uns 1700. És precisament per aquests motius que alguns països d'Europa, com Alemanya, s'estan eliminant ràpidament. Ja hi ha diversos refrigerants barrejats com a substituts de l'HCFC-22. L'Associació Americana de Refrigeració ha recomanat quatre tipus en el seu programa d'avaluació de substitució de refrigerants (AREP): HFC-134a, R407C, R410A i R410B. Tanmateix, en comparació amb els altres tres, l'HFC-134a té una capacitat i una pressió de refrigeració inferiors, i utilitzar-lo com a refrigerant requereix un redisseny important del sistema. Per tant, la possibilitat d'utilitzar-lo com a substitut de l'HFCF-22 sembla ser mínima, però encara existeix la possibilitat d'utilitzar-lo en refrigeradors més grans. És probable que el refrigerant no azeotròpic R407C sigui un substitut de les màquines existents, ja que és el més proper a l'HCFC-22. Després de la substitució, es requereixen modificacions mínimes a l'equip del sistema i s'utilitzen lubricants àcids per substituir l'oli mineral. També s'ha de prestar atenció a l'adaptació al gran lliscament de temperatura del refrigerant (fins a 5-7 graus). Els refrigerants gairebé azeotròpics R410A i R410B són dues mescles del mateix HFCS, amb l'única diferència en la relació de mescla. L'R410A és adequat per a aparells d'aire condicionat petits de tipus dividit, però la seva pressió d'evaporació és aproximadament 1,5 vegades la de l'HCFC-22. Per tant, el sistema que utilitza aquest fluid de treball s'ha de redissenyar completament, de manera que només s'utilitza en nous sistemes de refrigeració i aire condicionat. El disseny optimitzat d'aquest sistema pot augmentar la seva eficiència en un 5 per cent.
R502
R502 s'ha utilitzat àmpliament en sistemes de refrigeració de baixa temperatura. AREP recomana dues alternatives possibles: R404A i R507. L'R404A té una capacitat de refrigeració i una eficiència similars a l'R502, però requereix més proves dels components del sistema, especialment els compressors, quan s'adopten. Hi ha un component en el component mixt de R507 que té un paper retardant de flama, que té un rendiment similar al R502, però les proves de toxicitat encara estan en curs als Estats Units; Però a Europa, s'ha aplicat als equips de refrigeració de supermercats.