Хладагенты

Напрямую связать объемную производительность компрессора и мощность, которую можно получить от ТН все же не получится. Виноват посредник в теплообмене между испарителем и конденсатором - хладагент.
Разные хладагенты имеют разную теплоту испарения, разные давления при
одинаковой температуре кипения, разную вязкость, которая влияет на теплоотдачу и на энергозатраты по перекачке. Для определённых диапазонов температур удобно применять одни хладагенты, для других иные.
Кроме того, случается, что и интересы транснациональных химических корпораций надо учесть, которые выпускают на рынок сбыта новые хладоны.
Далеко не факт, что экологичнее старых. Но уж дороже точно.
Тогда идут в ход кампании по защите озоновых дыр, влияние хладонов на которые, после прошествии десятков лет, так и осталось под сомнением…
К счастью для нас, или к несчастью, но в ТН можно использовать далеко не все хладагенты.

Практически любое вещество можно использовать в качестве теплоносителя, даже жидкий металл. Например, отлично зарекомендовал себя в некоторых установках расплавленный натрий. Нам же надо что-то попроще.

Вода (R718) очень эффективный хладон, теплота испарения 2250 кДж/кг,
можно получить прирост СОР на 20-30%, но установка должна работать
под вакуумом и нельзя использовать отрицательные температуры кипения.

Аммиак (R717), 1370 кДж/кг, эффективен, но жутко вонючий, при утечке
все мыши из дома сбегут, для теплообменников нельзя медь, не растворяется
в масле. Для использования в быту все же неудобен.

R12 – удобный, эффективный, безвредный в быту, нетоксичный, негорючий, не вызывающий коррозию, дешевый в производстве. Но запрещенный..

Небольшая выдержка из статьи про DuPont:

Довольно долго фреон производила только DuPont, но в конце концов право выпускать его получили и другие. С появлением конкуренции рынок насытился, спрос упал, а вместе с ним упали и доходы DuPont. Решением проблемы мог стать переход на новые запатентованные концерном газы, каковыми стали Suva (R134a) для холодильников и кондиционеров и пропеллент Dymel для аэрозолей. Правда, у них были недостатки по сравнению с фреоном - они были в несколько раз дороже и при этом хуже. Как следствие, покупать их не особенно хотели.
И вот тут вдруг неожиданно выяснилось, что фреон страшно вреден для окружающей среды.
Были опубликованы исследования американских учёных, что именно этот газ виновен в возникновении обнаруженной в 1957 году озоновой дыры. Потребительские организации начали призывать обывателей бойкотировать аэрозольные дезодоранты, «зеленые» пикетировали химкомбинаты, государства подписывали пакты о снижении применения фреоносодержащих веществ. В 1985 году была подписана Венская конвенция об охране озонового слоя, спустя два года - Монреальский протокол об озоноразрушающих веществах. В 1990 году в отношении фреона было введено полное торговое эмбарго.
Но инициатором создания Монреальского протокола была компания DuPont. В результате его действия фирма:
а) мигом обанкротила огромное количество мелких конкурентов, занимавшихся производством фреона;
б) наладила сбыт более дорогой и более прибыльной продукции;
в) заставила весь мир менять холодильники и кондиционеры, утилизируя фреоновые и покупая «экологически чистые».

Какие же хладагенты мы имеем для использования в тепловых насосах ?

R134a (Suva от DuPont) Хуже по характеристикам, чем R12, дороже, применяется только с синтетическим маслом. Используется в автомобильных кондиционерах.

R22 – отличный, недорогой в производстве, хладон для кондиционеров и холодильного оборудования, и хотя для озона менее вреден, зато по мнению экологов сильно влияет на парниковый эффект. Постепенно должен быть запрещен везде.
В Евросоюзе применять нельзя уже с 2010 года.

R407с – озонобезопасный заменитель R22, состоит из смеси, один из компонентов которой, вышеупомянутый R134 от DuPont (52%), R125 (25%) и R32 (23%). Дорогой естественно.
Теперь становится понятно, почему запрещают R22.
Используется только с синтетическими маслами, имеет температурный глайд 5 градусов.
Самая большая неприятность для потребителя, это неравномерная потеря компонентов смеси при утечке, что ведет к необходимости полной перезаправки системы.
Зато радость для производителя.

R410a - запатентованный озонобезопасный продукт компании Honeywell, смесь R125 (50%) и R32 (50%). Не из дешевых. Лицензия все-ж.
Используется только с синтетичеким маслом.
Часто в рекламе пишут, что по термодинамическим характеристикам лучше чем R22 или R407c на 50%. Так то оно так, но что это приносит нам, потребителям?
Пусть для той же холодопроизводительности нужно перекачивать на 50% меньше хладона.
Зато в результате возросших давлений увеличились затраты на перекачку.
В результате СОР почти не вырос, ну может быть чуть-чуть, зато производитель может уменьшить размеры компрессора. Цену при этом почему-то увеличивая.
Кроме того, прочнее должны быть теплообменники, ну и дороже естественно.
Все для потребителя…
И хотя при небольшой утечке можно дозаправить жидкой фазой, первоначальных характеристик это не гарантирует. При большой утечке надо перезаправлять полностью.

Есть ещё несколько, но хороших хладагентов, на смену запрещенным, в результате так и нет!
Тем более и эти имеют приличный GWP, более 1500, по парниковому эффекту и скорее всего в ближайшем будущем тоже попадут под эмбарго.
Недаром ведущие производители начали использовать R744 (СО2), да R290 (пропан).
Промышленные стали поглядывать в сторону аммиака.

Для самодельного теплового насоса использовать СО2 пока вряд ли оправдано, R290 можно, если осторожно.
Но лучше R22 для самодельного теплового насоса пока нет. До 2030 года уж точно.
Не радует только рост его стоимости.
Лет пять назад R22 стоил по 500 руб за 13 кг, R12 уже тогда был 3000 руб.
Сегодня за 5000р. Но ведь и R407с не дешевле, при всех его минусах.