Рабочие агенты компрессионных теплонасосных установок и их свойства

В теплонасосных установках, в качестве рабочего тела, используются холодильные агенты с нормальной температурой кипения t_sн = -30…+80 °С.

Использование привычных нам фреонов и азеотропных смесей, как озоноразрушающих, запрещено Монреальским протоколом в 1987 г. и Киотским протоколом, как вызывающих глобальное потепление, запрещено в 1997 г.. Поэтому, в настоящее время, в тепловых насосах используются природные хладагенты, которые имеют не только нулевой озоноразрушающий потенциал ODP = 0, но и минимальный, почти нулевой, потенциал глобального потепления GWP = 0…3 (табл. 10.2), т.е., они соответствуют выполнению условия "double zero" и являются экологически безопасными.

Таблица 10.2 – "Природные" хладагенты

Обозначения	Формула	tsн, оС	tкр, оС	Ркр×10-5, Па	ODP	GWP
Диоксид углерода R711	СО2	-78,47	31,05	73,83
Аммиак R717	NH3	-33,3	132,2	113,4
Пропан R290	С3Н8	-42,38	96,7	42,48
Изобутан R600a	СН(CH3)3	-11,9	134,7	36,4
Н-Бутан	С4Н10	-0,88	152,0	37,96
Пентан	С5Н12		197,0	32,4
Пропилен R1270	С3Н6	-47,7	91,8	46,1
Воздух	-	-194,6	-40,6	37,9

Эффективность использования природных хладагентов в теплонасосных установках не ниже эффективности фреонов. Кроме того, они обладают рядом преимуществ:

- природные хладагенты технологичны, широкодоступны, менее дорогие, производство их не монополизировано, сохраняется практически без изменения сервисная служба.

- природные хладагенты являются экологически безопасными;

- пропадает необходимость рециркулирования и уничтожения хладагентов, обязательная для синтетических хладагентов по стандартам ISO;

Из углеводородов чаще используется изобутан. Высокая критическая температура и низкие давления в цикле способствуют созданию бесшумной, эффективной и безопасной системы.

Природные хладагенты, в отличие от синтетических, токсичны, пожаро- и взрывоопасны, имеют резкий запах. Поэтому требуют специального пожаровзрывобезопасного исполнения оборудования, максимальной герметичности систем, обязательным оснащением их мощной вентиляцией, сигнализацией и т. д.

Минимизировать количество природного хладагента, обладающего потенциально опасными свойствами, можно, применяя бинарные системы с промежуточными хладоносителями. Для этого можно использовать растворы формиата калия и ацетата калия, которые имеют лучшие свойства, чем растворы хлорида кальция.

В качестве теплоносителя или рабочего тела можно использовать азеотропный 80-ти %-й водный раствор н-пропанола, который является хорошим антифризом, т.к. не замерзает при температуре 40 °С.