Вопросы безопасного применения холодильных систем и установок

В большом количестве промышленных холодильных установок в Российской Федерации используется в качестве хладагента аммиак (NH3). Для поставленных целей этот бесцветный газ с характерным резким запахом обладает рядом неоспоримых достоинств: он химически нейтрален, экологически безопасен и имеет уникальные термодинамические характеристики, благодаря которым обеспечивается высокая эффективность холодильных систем.

Холодильные системы на аммиаке: преимущества использования
В мире накоплен богатый опыт эксплуатации безопасного и эффективного использования систем на аммиаке, кроме того российская школа проектировщиков и монтажников хорошо знакома с такими системами. Важным преимуществом аммиака является то, что он производится на территории России и его поставки не зависят от санкций, курса валют и пр. Даже неприятный запах аммиака — это достоинство, так как он позволяет обнаруживать сверхмалые утечки хладагента (менее 3 мг/м3). Однако помимо достоинств имеются и факторы, сдерживающие распространение аммиака. В первую очередь, это отсутствие в РФ государственных программ поддержки и продвижения природных хладагентов, излишняя зарегулированность и контроль применения систем с аммиаком (правила безопасности аммиачных холодильных установок ПБ 09-595-03). Административный контроль систем с гидрохлорфторуглеродами (ГХФУ) и гидрофторуглеродами (ГФУ) менее жесткий, что создает определенный перекос в применении экологически безопасных хладагентов.
Решением проблемы может стать аммиачная холодильная установка с косвенным охлаждением. В системе с косвенным охлаждением (рис. 1) имеются два холодильных контура: чиллера, работающего на хладагенте (аммиаке) и вторичного контура с промежуточным хладоносителем (как правило, водным раствором гликоля). Этим она отличается от системы с непосредственным охлаждением, имеющим только один контур с компрессорным агрегатом (рис. 2).
Представители Россоюзхолодпрома выдвинули предложение к Ростехнадзору о последовательном смягчении режимов проверки Ростехнадзором аммиачных холодильных установок. Эта инициатива должна стимулировать интерес эффективных собственников к инвестициям в современную аммиачную холодильную технику.
Использование систем косвенного охлаждения позволяет уменьшить количество аммиака в системе, но предъявляет повышенные требования к промежуточному хладоносителю. Он должен быть экологически малоопасен, обладать химической нейтральностью по отношению к конструкционным материалам, используемых в холодильных установках, а также иметь высокие удельные характеристики.

Представители Россоюзхолодпрома выдвинули предложение к Ростехнадзору о последовательном смягчении режимов проверки Ростехнадзором аммиачных холодильных установок. Эта инициатива должна стимулировать интерес эффективных собственников к инвестициям в современную аммиачную холодильную технику.

Что представляют собой безопасные хладоносители?
В современных условиях одним из важных требований, предъявляемых к хладоносителям, можно считать экологическую безопасность их основных компонентов. Она оценивается по средней летальной концентрации компонентов в воде, вызывающих гибель 50 % живых организмов. Чем меньше эта величина, тем опаснее компонент. Из диаграммы на стр. 31 видно, что наиболее безопасным основным компонентом хладоносителей является пропиленгликоль.
Пропиленгликоль — это бесцветная жидкость со слабым характерным запахом. Плотность жидкости — 1,036 г/ см3. Как основной компонент хладоносителя пропиленгликоль обладает рядом достоинств: высокой температурой кипения (187,4 °C); высокой температурой самовоспламенения (421 °C); низкой температурой замерзания ( -60 °C); хорошо смешивается с большинством низкомолекулярных соединений. Это, а также ряд других физико-химических характеристик объясняют повышенный интерес разработчиков холодильной техники к пропиленгликолю. На основе пропиленгликоля создан ряд перспективных экологичных и энергоэффективных тепло- и хладоносителей серий ХНТ. Экологическая безопасность этих хладоносителей подтверждается тем, что монопропиленгликоль допущен к использованию как пищевая добавка (Е-1520). Поэтому даже при попадании небольшого количества (менее 0,25 %) хладоносителя в продукты из-за утечки не приводит к ухудшению качества пищевых продуктов. Согласно действующим нормативам (ГОСТ 12.1.007-76) тепло- и хладоносители серии ХНТ на основе пропиленгликоля отнесены к IV классу опасности.
По сравнению с водными растворами солей тепло- и хладоносители на основе пропиленгликоля обладают более выгодными параметрами коррозионной активности. Это позволяет использовать для изготовления холодильного оборудования более дешевые и доступные марки сталей.
Важной характеристикой тепло- и хладоносителей серии ХНТ является нейтральность к полимерам и неполярным резинам. При эксплуатации вторичного контура холодильного оборудования использование пропиленгликоля не приводит к повреждению уплотнений, например, из широко распространенного этилен-пропиленового каучука (EPDM).
Оптимальный подбор комплекса низкотоксичных присадок позволяет дос­тичь в хладоносителях оптимальных параметров динамической вязкос­ти, пенообразования, защитить систему от замерзания и кавитации, а также предотвратить набухание и растворение уплотнений. Ориентировочный срок эксплуатации ХНТ составляет 15 лет.

Энергоэффективность хладоносителей
Суммарное энергопотребление используемого в РФ холодильного оборудования превышает 100 млрд кВт·часов в год. Это предъявляет повышенные требования не только к экологическим характеристикам оборудования, но и к их энергоэффективности. Для энергоэффективного использования оборудования необходимо учитывать условия эксплуатации и рекомендуемый температурный диапазон хладоносителей. Эксплуатация за пределами рекомендуемой температуры допустима, но не оптимальна по теплофизическим свойствам.
Использование экологически безо­пасных хладоносителей с пониженной вязкостью, например, серий ХНТ-СНВ и Spektrogen S-LV на основе пропиленгликоля, позволит решить сразу несколько проблем: снизить аммиакоемкость холодильных машин, повысить экологическую безо­пасность предприятия, уменьшить мощность насосной группы, снизить расход электроэнергии и затраты на техническое обслуживание холодильного оборудования, а также увеличить срок его службы.