Комплексний підхід до переведення існуючих холодильних систем на холодоагенти групи А2L

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2025.01.019
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Випуск Том 28, № 1, 2025 (березень)
Сторінки 19–32

 

Автори

С. М. Мольський, Громадська Спілка «Холодильна асоціація України» (03113, м. Київ, вул. Дружківська, 10, оф. 417), e-mail: kriofor69@gmail.com, ORCID: 0009-0005-4363-8615

О. С. Мольський, Державний біотехнологічний університет (61000, м. Харків, вул. Алчевських, 44), e-mail: molskiyalex@gmail.com, ORCID: 0009-0001-1413-2931

А. Л. Воронцова, Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Комунальників, 2/10), e-mail: vorontsova@ipmach.kharkov.ua, ORCID: 0000-0002-6521-3424

 

Анотація

Сучасні вимоги до холодильної техніки передбачають припинення використання системі з холодоагентами, що руйнують озоновий шар, а також поступове зменшення застосування холодоагентів із високим показником впливу на глобальне потепління. З огляду на сказане актуальним завданням сьогодення є заміна екологічно неприйнятного холодоагенту на нейтральний холодоагент до озону і з низьким потенціалом глобального потепління. Мета даної роботи – розроблення й демонстрація багатоваріантного підходу при аналізі зазначеної проблеми – заміни холодоагентів HCFC та HFC, на холодоагенти групи А2L із потенціалом глобального потепління нижче 500. Особлива увага приділена потенціалу підвищення продуктивності й енергоефективності холодильної системи. У статті розв’язано наступні задачі дослідження: визначено вплив заміни холодоагенту на роботу основних елементів системи; запропоновано засоби і методи підвищення холодопродуктивності холодильної системи при заміні холодоагенту; розроблено методи підвищення енергетичної ефективності холодильної системи. Визначено основні змінення у роботі холодильної машини при заміні на холодоагент групи А2L, а саме встановлено, що при цьому змінюються показники компресора, потребується заміна мастила, необхідно враховувати вплив температурного глайду, а також змінення у роботі конденсатора та випарнику. Для підвищення холодопродуктивності холодильної машини запропоновано наступні засоби і методи: підбір холодоагенту, що може забезпечити необхідну холодопродуктивність; підвищення продуктивності компресора або частотним регулюванням, або встановленням додаткового компресора; мінімізація витрат тиску в трубопроводах гарячої пари і всмоктування; зменшення градієнту температур на конденсаторі й випарнику; зниження температури повітря на вході в конденсатор адіабатним охолодженням; додаткове переохолодження рідкого холодоагенту; оптимізація режимів роботи установки. Встановлено найбільш ефективний метод – зменшення перепаду температур між температурами конденсації та кипіння у найбільшій кількості годин річного циклу.

 

Ключові слова: холодоагент, температурний глайд, холодопродуктивність, потенціалом глобального потепління, адіабатне охолодження.

 

Повний текст: завантажити PDF

 

Література

  1. Харлампиди Д. Х., Братута Э. Г., Шерстюк А. В. Расчет характеристик реверсивного кондиционера-теплового насоса при переводе его на альтернативные хладагенты. Интегрированные технологии и энергосбережение. 2012. № 3. С. 78–83.
  2. Joashi V., Prajapatir S., Bhatt S. B. Experimental performance of air conditioner using refrigerant R410A as alternative for R22. International Journal of Advance Research in Engineering Science & Technology (IJAREST). 2015. Vol. 2. Iss. 4. P. 304–308.
  3. Dang Y., Kim H.-S., Dang C., Hihara E. Measurement of vapor viscosity of R1234yf and its binary mixture with R32, R125. International Journal of Refrigeration. 2015. Vol. 58. P. 131–136. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.06.010.
  4. Elgendy E., Hassanain M., Fatouh M. Assessment of R-438A as a retrofit refrigerant for R-22 indirect expansion water chiller. International Journal of Refrigeration. 2015. Vol. 50. P. 127–136. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2014.07.017.
  5. Hadya B. Simulation of air conditioning system components and comparison of performance for three different refrigerants. International Journal of Research in Engineering and Applied Sciences (IJREAS). 2016. Vol. 6. Iss. 6. P. 69–76.
  6. Ardita I. N., Wirajati I. G. A. B., Susila I. D. M., Sudirman S. Performance analysis of retrofit R410A refrigerant with R32 refrigerant on a split air conditioner. Journal of Applied Mechanical Engineering and Green Technology. 2021. Vol. 2. No. 1. P. 1–4. https://doi.org/10.31940/jametech.v2i1.2459.
  7. Sutandi T., Margana A. S., Sumeru K., Sukri M. F. Experimental study of R32 as a retrofit for R410A refrigerant in a residential air conditioner. Advances in Engineering Research. 2020. Vol. 198. P. 167–170. https://doi.org/10.2991/aer.k.201221.029.
  8. Nagaraju P., Student P. G., Kumar Ch. K. Experimental study on performance parameters for refrigerants R22, R410A, and R404A at various air outlet temperatures. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2015. Vol. 4. Iss. 11. P. 348–352. https://doi.org/10.17577/IJERTV4IS110372.
  9. Aziz A., Thalal A., Mainil A. K. Effect of cooling load on the performance of R22 residential split air conditioner when retrofitted with hydrocarbon refrigerant (HCR22). Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences. 2018. Vol. 48. Iss. 1. P. 100–108.
  10. Макєєва К. М., Книш О. О. Обґрунтування застосування робочих речовин «нового покоління» у випарниках холодильних і теплонасосних установок. Холодильна техніка та технологія. 2019. Т. 55. № 4. С. 211–216. https://doi.org/10.15673/ret.v55i4.1633.
  11. New EU F-Gas Regulation (A-510-1). BITZER: official site. Germany: Kühlmaschinenbau GmbH, 2014. 12 p. https://www.bitzer.de/shared_media/documentation/a-510-1-2.pdf.
  12. ANSI ASHRAE Standard 34-2022 add a-2022. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. (ASHRAE), 2022. https://www.ashrae.org/.
  13. BITZER Software v6.18.0 rev2811. BITZER: official site. 2023. https://www.bitzer.de/websoftware2.
  14. Refrigerant Report – Quick Guide (А-540-2). BITZER: official site. Germany: Kühlmaschinenbau GmbH, 2023. 12 p. https://www.bitzer.de/shared_media/images/topic-stories/2023_refrigerants/part2/Refrigerant-Report-Quick-Guide_2023-10-23.pdf.
  15. Kotzaoglanian P. Manuel pratique de dépannage. Frigorifique, électrique et hydraulique. Manuel du dépanneur. Kotza International, 2006. 846 p.
  16. Coolselector®2. v.5.5.0: Danfoss Software: official site. 2025.
  17. Мольський С. М. Випарний переохолоджувач холодильного агенту: патент на винахід № 126060; заявл. 25.03.2020, № a201809347; опубл. 10.08.2022.
  18. Influence of refrigerant subcooling on the refrigerating plant efficiency “Subcooling, but correctly!”: Gunter Technical Article. Germany: Gunter AG & Co.KG, 2010. 17 p.
  19. Reinders J. A. M. Heat exchange element: International Patent WO/2005/019739 A1. 2003.
  20. Гоголин А. А. Кондиционирование воздуха в мясной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1966. 239 с.
  21. Калюнов В. С., Тушев К. А. Системы холодоснабжения с льдоаккумулторами: реализация трех обязательных условий. Холодильная техника. 2007. Т. 96, № 8. С. 14–19.
  22. ECE /TRANS/WP.6/2022/6. Зарядка электромобилей: анализ выбросов CO2. Записка секретариата Европейской экономической комиссии. 73-я сессия ООН (Женева, 15–17 июня 2022 г.). https://unece.org/sites/default/files/2022-04/ECE-TRANS-WP.6-2022-06r.pdf.
  23. Reay D., Macmichael D. Heat pumps: Design and applications. Oxford: Pergamon Press, 1978.

 

Надійшла до редакції 04.02.2025

Прийнята 28.02.2025