разное

Экологические свойства

Теория разрушения озона заявляет, что некоторые газы, попадая в атмосферу, вследствие химических реакций активизируют процесс разрушение озона и, таким образом, нарушают озоновый баланс атмосферы как по процентному содержанию, так и по времени создания. Известный Монреалький протокол 1987 года (с поправками 1990 года) и последующее за ним 1997 года Соглашение Киото наложили строжайшие запреты на использование, в первую очередь, рабочих веществ, в состав которых входят атомы С1 как наиболее активного вещества, способствующего разрушению озонового слоя. Таким образом наиболее широко применявшееся рабочее вещество R-12, обладающие неоспоримым энергетическим преимуществом перед другими рабочими веществами HFC - и HCFC-типа, в течение короткого время превратилось в главный объект нападок со стороны экологической общественности в мире. Перед холодильной техникой встала одна из серьезнейших проблем - немедленный перевод разрабатываемых, выпускаемых и, по возможности, находящихся в эксплуатации, холодильных машин и тепловых насосов на так называемые альтернативные или экологически чистые рабочие вещества.

Строгость и скорость выполнения нормативных актов по внедрению экологически чистых рабочих веществ, в основном, зависела от давления общественного мнения в каждой стране и регионе мира, а также способности ученых совместно с практиками выполнить поставленные задачи. Если учесть, что до середины 1970-х годов подобные проблемы вообще не рассматривались, то, следова­тельно, и не существовало фундаментальных разработок в этом направлении. Проблема перевода холодильной техники на эколо­гически чистые рабочие вещества поставила три задачи:

• разработать понятие «экологически чистое рабочее вещество»;

• создать научные основы синтеза экологически чистых рабочих веществ, которые имели бы свойства, близкие к применявшимся, но запрещенным к использованию рабочим веществам, для возможности эксплуатировать уже имеющееся оборудование;

• создать новое поколение холодильных машин (тепловых насо­сов), в которых возможно было бы эффективно применять экологи­чески чистые рабочие вещества, а также создать машины, способные работать при минимально возможном количестве циркулирующего рабочее вещества.

Идея возврата к широкому применению натуральных рабочих веществ: воды (R-718), воздуха (R-729), С02 (R-744) и NH3 (R-717), повлекла за собой не менее сложную проблему создания новых высокоэффективных термодинамических циклов, в которых возможно было бы использование этих рабочих веществ*.

Задача минимизации количества рабочего вещества, заправ­ляемого в холодильную машину (тепловой насоса), также оказалась более сложной, чем предполагалось первоначально. Причина заклю­чается в необходимости создания нового типа теплообменного обору­дования и, что более сложно, нового конструктивного исполнения известных типов компрессоров.

Сравнительно недавно появились многочисленные исследова­ния, в которых количество заправляемого рабочего вещества стало функцией оптимизации холодильной машины (теплового насоса), вытеснив оптимизацию по энергетическим или экономическим пока­зателям. Так например, в результате исследований, проводимых в КТН (Швеция), для среднетемпературного теплового насоса тепло- производительностью 5кВт количество заправляемого рабочего веще­ства (R-290) от нескольких килограмм удалось снизить до 200 грамм путем использования малоемких по рабочего веществу новых типов теплообменных поверхностей. Дальнейший прогресс в этой работе зависит от возможности усовершенствовать имеющиеся типы комп­рессоров. Аналогичные исследования проводятся и в промышлен­ности, однако результаты представляют коммерческую тайну.

Подобные разработки, несомненно, актуальны, однако на сегодня они входят в конфликт с принципами создания и выбора холодильного оборудования для абсолютного большинства коммер­циализированных потребителей, так как для внедрения результатов исследований в практику неизбежным является замена или модер­низация дорогостоящей технологической базы заводов-изготовителей холодильного оборудования.

Итак, рассмотрим некоторые «оценочные» экологические факторы, которые были созданы для определения степени экологи­ческой чистоты рабочих веществ.

Выдающуюся роль в пропаганде возврата к использованию натуральных рабочих веществ сыграл Г. Лорентцен (Норвегия). Задача оказалась настолько сложной, что не все научных группы, с энтузиазмом принявшиеся за эти исследования в середине 1980-ых годов, смогли предложить реальные пути ее решения.

LCCP (Life Cycle Climate Performance - жизненный цикл климатического преобразования) описывает срок пребывания рабоче­го вещества в атмосфере до разложения на другие химические соединения. Исследования показали, что для различных рабочих веществ эта величина колеблется от 5 до 20 ООО лет. Понятно, что практическое использование этого критерия весьма ограничено.

TDODP (Time Dependent Ozone Depletion Potential ~ зависимое время потенциала разрушения озонового слоя) равно нулю, если в химических формулах рабочих веществ отсутствуют атомы хлора, которые и разрушают озон при попадании в атмосферу. Этот критерий используется, в основном, только для описания тех рабочих веществ, для которых TDODP = 5... 50 лет, для остальных рабочих веществ эта информация не приводится.

Таблица 6.3

Рабочее вещество

LCCP

GWP

R123

1,5

85

R-125

29

3450

R-134a

14

1300

R-143a

52

4300

R-J52a

1,4

122

R-227ea

34,2

3500

R-236ea

10

1350

Рабочее вещество

LCCP

GWP

R11

70

3500

R12

130

10000

R22

15

1800

R-23

264

11700

R-32

5,0

550

R-41

2,6

97

R-113

85

6000

GWP (Global Warming Potential - потенциал глобального потепления) основан на прямом влиянии рассматриваемого рабочего вещества на атмосферу и описывает, насколько данная масса рабочего вещества вносит вклад в глобальное потепление за определенный период времени по сравнению с той же самой С02. GWP=1 для С02. Существуют публикации, в которых авторы утверждают, что рабочие вещества с GWP-0 при попадании в атмосферу улучшают ее состояние. Химические процессы «улучшения» атмосферы не описываются, поэтому принимать достоверно эту информацию, скорее всего, не следует. Кроме того, сравнение рабочих веществ по значению GWP корректно только при условии, что для этих рабочих веществ TDODP = 5... 50 лет, при более высоких значения TDODP использовать критерий GWP также не рекомендуется.

Значения факторов GWP и LCCP для некоторых рабочих веществ представлены в таблице 6.3. Многочисленные научные груп­пы в мире и комитеты по стандартизации занимаются определением и уточнением этих данных, поэтому необходимо данные, приведенные в таблице 6.3, рассматривать только лишь как ориентировочные.

ODP (Ozone Depletion Potential - потенциал разрушения озонового слоя) ODP=0, если в химических формулах компонентов веществ отсутствуют атомы хлора, которые разрушают озон при попа­дании в атмосферу. В качестве «эталона» принято ODP-1 для Rl 1.

Озон (03) образуется в стратосфере при разрушении ультрафиолетовой радиацией двухатомной молекулы кислорода (02) и последующего взаимодействия атома кислорода с его молекулами. Молекулы озона, в свою очередь, разрушаются под действием ультрафиолетовых лучей, образуя 02 и О, благодаря этому обратному процессу поддерживается определенный баланс содержания 03, 02 и О в стратосфере. Появление в ней несвойственных химических соединений (продуктов деятельности человека на Земле), таких как С1, различных соединений с окислами азота и прочих нарушает это равновесие в сторону уменьшения содержания озона.

С точки зрения химии, процесс разрушения озонового слоя описывает системой, состоящей из двух уравнений

О3 + х->о2 + хо хо + о —»о2 + X,

Где некоторое вещество X (=ОН, NO, CI, Вг) вступает в химическую реакцию с озоном, образуя соединение ХО (= 02Н, N02, СЮ, ВгО), которое впоследствии вступает в химическую реакция с атомарным кислородом, таким образом препятствуя образованию озона.

Значения фактора ODP (по Монреальскому протоколу) для некоторых рабочих веществ представлены в таблице 6.4.

Исследования экологических свойств рабочих веществ мета­нового и этанового рядов (рис.6.1), в которых атомы С1 заменены атомами Вг, показали, что отсутствие атомов СІ в составе молекул рабочего вещества не гарантирует ODP<l, мало того, существенно различаются данные, полученные в различных лабораториях, именно по этому типу рабочих веществ - Таблица 6.5.

Таблица 6.4

Рабочее вещество

ODP

Рабочее вещество

ODP

Рабочее вещество

ODP

R-10 1,1 R-U 1,0 R-12 1,0 R-13 1,0 R-22 0,05 R-111 1,0 R-112 1,0 R-113 0,8 R-114 1,0

R-115 0,6 R-123 0,02 R-134a 0 R-140a 0,1 R-211 1,0 R-212 1,0 R-213 1,0 R-214 1,0 R-215 1,0

R-216 1,0 R-217 1,0

R-1211

(CF2ClBr)

R-1301

(CF3Br)

R-2402

(C2F4Br2)

Таблица 6.5

Рабочее вещество

ODP

Рабочее вещество

ODP

Рабочее вещество

ODP

CHFBr2 1,0 CHF2Br 0,74 CH2FBr 0,73 C2HFBr4 0,3-0,8 C2HF2Br3 0,5-1,8

C2HF3Br2 0.4-1,6 C2HF4Br 0,7-1,2 C2H2FBr3 0,1-1,1 C2H2F2Br2 0,2-1,5 C2H2F3Br 0,7-1,6

C2H3FBr2 0,1-1,7 СгВДЗг 0,2-1,1 C3HFBr6 0,3-1,5 C2H4FBr 0,07 - 0,1

TEWI (Total Equivalent Warming Impact - полный эквивалент глобального потепления) учитывает кроме прямого воздействия на атмосферу Земли рабочих веществ еще и побочный эффект, отражающий эффективность оборудования, производящего началь­ную энергию.

TEW1 является единственным критерием, для которого имеются расчетные зависимости. Существуют два направления, по которым рабочие вещества холодильных машин (тепловых насосов) вносят вклад в парниковый эффект:

• прямой - через утечки в атмосферу;

• косвенный - через потребление электроэнергии, производство которой связано с эмиссией С02.

Рассмотрим методики определения TEWI для комплекса: рабочее вещество, оборудование, холодильная машина (установка)

TEWI=[(GWP)r і п +(GWP)r m^lap)+(GWP)B n E fi (6.12)

Где т - масса хладагента, кг; I - норма утечки, принимаемая 5% его массы; п - время эксплуатации холодильной машины (установки), год; Е - годовые затраты электроэнергии, кВт ч/год; а - коэффициент возв­рата использованного оборудования (в странах ЕЭС принят а= 0,75; (3 - масса С02, выделяющаяся при производстве электроэнергии на электростанции, кг СО^кВтч, для стран ЕЭС среднее значение /3=0,513. Индекс R относится к рабочему веществу; индекс В - к рабо­чему веществу-вспенивателю.

Первое слагаемое учитывает утечки рабочего вещества; второе - утечки при невозврате использованного оборудования; третье - утечки вспенивающего рабочего вещества при производстве изоля­ции; четвертое - выделение С02 при производстве электроэнергии на электростанциях, которая используется для привода холодильной машины (теплового насоса). Первые три слагаемых ур.(6.12) представ­ляют прямой вклад в TEWI, четвертое слагаемое (энергетическая составляющая) - косвенный вклад.

Результаты некоторых исследований относительно прямой и косвенной эмиссии приведены на рис.6.9. Малые абсолютные значения эмиссии для предельных и непредельных углеводородов создают иллюзию однозначного определения этих величин, в то время как данные для R-134a демонстрируют сильную зависимости (абсо­лютную и относительную) от начальных данных, принятых для расчетов.

Выражение для определения TEWI изменяется в зависимости от типа холодильной машины:

TEWI = (GWP) -(mR + тв ) + n-E-fi (6.13)

• для абсорбционной холодильной машины с горелочным устройством

TEWI = (GWP)'тв + пф-у, (6.14)

Где у - масса С02, выделяющаяся при сгорании 1 кг топлива (кг С02/кг топлива); /?- годовой расход топлива, кг/год.

Существуют исследования, в которых фактор TEWI принят в качестве критерия оптимизации как для синтеза новых рабочих веществ, так и для выбора рабочего вещества холодильной машины (теплового насоса). Очевидно, что это направление оптимизации является ошибочным, в связи с чем неоднократно и обоснованно подвергалось критике. Многие переменные, участвующие в опреде­лении TEWI, не могут быть определены со 100% гарантией для конкретного района города, не говоря о масштабах страны (например, данные по R-134a, приведенные на рис.6.9). Фактор TEWI может быть использован, например, для сравнения экологического ущерба при использовании теплонасосной и традиционной систем отопления.

Таким образом можно констатировать, что исследования в области определения экологической чистоты рабочих веществ пока не дали желаемых однозначных результатов, которые могли бы исполь­зоваться в инженерной практике[18].

разное

Качественная автономная канализация для загородного дома от грамотных специалистов фирмы «Дом Экологии»

Квалифицированные инженеры, работающие в компании «Дом Экологии», советуют владельцам частных домов либо коттеджей заказать услугу по установке автономной канализации, которая требует минимального обслуживания. Уже многие клиенты, посетившие раздел http://www.osk-ekoline.com.ua/avtonomnaja-kanalizacija-polijetilen.html, смогли …

Преимущества зеркальных шкафов в интерьере

Не секрет, что шкаф-купе — мебель довольно габаритная, так как его объемы должны предусматривать размещение множества вещей. Однако зачастую это отрицательно сказывается на визуальном восприятии небольшого помещения.

Дизайнерские радиаторы из чугуна от radimaxua.com

Интернет-магазин radimaxua.com предлагает широкий ассортимент дизайнерских радиаторов из чугуна, выпускаемых под брендом RETROstyle. Изготовлением декоративных радиаторов занимаются европейские заводы.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.