Что такое фреон и зачем он нужен в кондиционере?

Основная задача кондиционера — забирать тепло в помещении и отводить его наружу. Но как это сделать, если температура внутри и так ниже? Исследуя открытый в 1730-м году диэтиловый эфир, физики заметили, что он способен отдавать много тепла при сжатии и, наоборот, эффективно отбирает его из окружающей среды при испарении. На этом принципе были построены первые холодильные установки. На нем же они работают и сейчас, с той разницей, что вместо взрывоопасного и легко воспламеняющегося эфира применяется более стабильный и безопасный фреон для кондиционера.

Система работает следующим образом. Рабочая среда расширяется во внутреннем блоке. Активно испаряясь, она отбирает тепло у воздуха. Далее фреон направляется во внешний блок. Там он принудительно сжимается и переходит в жидкое состояние. В процессе этого полученное тепло отдается в окружающую среду. В жидкой фазе фреон возвращается во внутренний модуль. Замкнутая система обеспечивает сохранность вещества.

Таким образом фреон в кондиционере работает агентом по переносу тепла, или хладагентом.

Почему современные фреоны в кондиционере заменил другие типы хладагентов?

История климатического кондиционирования в промышленных масштабах началась в 1902 году, когда американский инженер Уолтер Шулер создал первый рабочий кондиционер воздуха, а его соотечественник Уильям Карриер придумал, как в качестве движущей силы использовать электричество.

Для транспортировки тепла в основном использовался аммиак. Это не менее опасное, чем эфир, очень летучее вещество с высокой токсичностью для человека часто вызывало несчастные случаи. Покупатели с настороженностью отнеслись к новому изобретению и не спешили в магазины. Нужно было что-то делать

В лаборатории «Kinetic Chemical Company» решили протестировать с этой целью недавно синтезированное вещество — дифтордихлорметан (CCl₂F₂) под названием FREON® от производителя DuPont. Результат оказался отличным. Компания назвала вещество «Refrigerant», сократив имя в кодировке формулы до буквы «R», что вошло в общую практику. Теперь полное название фреонов состоит из торговой марки и общепринятого обозначения — R-22, R-410A и прочие. Слово «фреон» же стало нарицательным и используется инженерами для всего класса хладагентов.

Основные физические и химические характеристики фреона для кондиционера

В отличие от своих предшественников, вещество показало высокую безопасность для применения в холодильных установках. Фреон:

• не горит на открытом воздухе;
• не взрывается даже при контакте с открытым пламенем;
• инертен по отношению к кислотам и щелочам — не реагирует с ними;
• обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью;
• не имеет цвета, запаха;
• хорошо растворим в неполярных органических растворителях (углеводородах);
• при температурах 250°С и выше может вступать в реакцию со щелочными металлами, чистым алюминием и магнием, что приводит к образованию токсичных газов.

Первым промышленным фреоном для кондиционеров и холодильников стал дифтордихлорметан R-12. Однако было обнаружено, что он сильно влияет на экологию. А именно — активно разрушает озоновый слой, защищающий нашу планету от радиоактивного излучения из космоса. Также это вещество способно вызвать отравление человека с серьезными последствиями.

Все это стало причиной разработки нового хладагента — R-22. Впоследствии и он был заменен на гидрофторуглеводороды (HFC) и гидрокарбоны (HC) в рамках действия «Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой» от 1987-го.

Начиная с 2010-го все новые сплит-системы и другое оборудование были переведены на безопасные фреоны. Ученые после многократных исследований пришли к убеждению, что они не несут вреда окружающей среде и озоновому слою в частности, а также безопасны для здоровья людей.

Современные виды фреона для кондиционера

Сейчас промышленность предлагает купить фреон около сорока модификаций. Для заправки кондиционеров обычно используются:

• R-410А;
• R-407С;
• R-32;
• R-22 на моделях приблизительно до 2010-го.

Далее мы рассмотрим их свойства.

Особенности фреона R-407С

Этот хладагент — комбинация из трех простых фреонов R-32, R-125, R-134. Он был разработан компанией MackDown и быстро получил широкое распространение благодаря своим отличным свойствам:

• При нормальных температуре и давлении это бесцветный газ.
• Его энергоэффективность очень близка к R-22 — очень хорошая альтернатива ему.
• Это озонобезопасные типы фреона для кондиционера.
• Обладают высокой температурной стабильностью.
• Не горят и не взрываются на открытом воздухе.
• У них минимальный уровень токсичности.

Техническая особенность — очень высокая скорость испарения, если происходит утечка. Чтобы кондиционер снова заработал нормально, остатки фреона сливаются, а на их место закачивается новый хладагент.

Особенности фреона R-410A

Это композиция из дифторметана R-32 и пентафторэтана R-125. Оба компонента относятся к озонобезопасным хладагентам с нулевым потенциалом истощения озонового слоя. Кроме этого:

• Смесь абсолютно нетоксична для человеческого организма.
• Фреон R-410A очень долго сохраняет эксплуатационные свойства.
• Холодопроизводительность даже больше, чем у 22-го фреона.
• Не воспламеняется и не взрывается на воздухе.

Если происходит утечка рабочей среды, активные вещества уходят равномерно. Поэтому для восстановления нужно просто дозаправить кондиционер фреоном нужного типа.

На данный момент это лучшее решение с точки зрения безопасности окружающей среды.

Особенности фреона R-32

В химической номенклатуре это вещество называется дифторметан. Сначала оно использовалось как составляющая комплексных хладагентов. При этом R-32 показал превосходную эффективность в климатических системах при такой же беспрецедентной безопасности для окружающей среды. Этот фреон в кондиционер имеет огромный потенциал. Его преимущества:

• Очень низкий коэффициент GWP (Global warming potential), показывающий, насколько он влияет на глобальное потепление. Благодаря этому он соответствует экологическим стандартам ЕС.
• Меньшая плотность и вязкость по сравнению с R-410A, R-407C.
• Не воздействует на озоновый слой земной атмосферы.
• Позволяет снизить энергопотребление холодильной техники до 10%.
• Обеспечивает более высокую холодопроизводительность (она почти на 4% выше) в бытовых сплит-системах.
• Может быть переработан.

Материал требует соблюдения техники безопасности при работе. Собственно, как и другие виды фреона. Следует закрыть все углубления в полу, чтобы вещество не скопилось в них, и обеспечить проветривание. Перед началом пайки в помещении не должно остаться его больших концентраций.

R-32 стал революцией в производстве кондиционеров. Новые модели все чаще разрабатываются на его основе.

Особенности фреона R-22

Этот вид фреона для кондиционера также является инертным, взрывобезопасным и негорючим. Однако он относится к группе хладагентов, вызывающих слабое истощение озонового слоя и имеет общетоксическое воздействие на человека. Отравление R-22 проявляется в виде:

• головокружения;
• измождения;
• перевозбуждения;
• и даже потери сознания.

По этой причине в странах ЕС и Северной Америки он запрещен к использованию.

Как повлияло внедрение нового поколение фреонов на производство кондиционеров?

Многие покупатели в свое время заметили резкие скачки цены на сплит-системы от сезона к сезону. Даже возросло число мастеров, изучающих, как самому установить кондиционер. Это было ожидаемо и объясняется следующими факторами:

• У старого R-22 давление конденсации составляло 16 атмосфер.
• Для новых фреонов оно возросло до 26 атмосфер.

Система должна обеспечить и выдержать существенно возросшее давление. Для этого она нуждается в материалах и компонентах, способных работать под возросшей нагрузкой. Производство стало гораздо дороже. Что и отразилось на стоимости кондиционеров, использующих новые типы фреона.

По этой же причине продолжается продажа R-22. Он необходим для обслуживания предыдущих поколений холодильников и климатической техники, которые остаются в рабочем состоянии. Просто так перейти на новый хладагент старая техника не способна. Или замена всего оборудования, или остаемся на том же фреоне.

Стоят ли затраты того, чтобы перейти на новые технологии? Результатом внедрения протоколов Монреаля (1987) и Киото (1997) стало то, что озоновая дыра перестала расти. Озоновый слой играет решающую роль в защите жизни на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца, которое очень опасно для человека и экосистем. Небольшая переплата за кондиционер — совсем небольшая цена, если мы говорим о сохранении экологичного жизненного пространства на нашей планете.