Условия замены R12 на R134a

Основные сведения. При замене (ретрофите) R12 на R134a следует обращать внимание на возможность изменения холодопроизводительности. На рис. 1 показано изменение началь­ной холодопроизводительности установки (модель «L'Unite Нег-metiquc»), работавшей на R12 и переведенной на R134a, в за­висимости от температуры кипения. Как видно из рис. 1, с понижением температуры кипения холодопроизводительность уменьшается. Снижение холодопроизводительности можно пре­дотвратить двумя путями:

• увеличением объема цилиндров компрессора для компенсации падения холодопроизводительности;

• повышением эффективности работы установки с целью восста­новления начальной холодопроизводительности или максималь­ного к ней приближения.

Однако может случиться так, что холодопроизводительность системы при работе на новом хладагенте будет выше холодопроизводительности на старом. В этом случае необходимо ограничивать ее величину, для чего существуют различные приемы.

К холодильным системам, заправляемым хладагентом R134a, предъявляют ряд требований.

Рис. 1. Зависимость относительной холодопроизводительности Q_0отн (по сравнению с R12) при работе на R134a от температуры кипения: 1 - низкое давление кипения; 2 - среднее и высокое давления кипения

1. В действующем компрессоре необходима замена минерального масла на синтетическое полиэфирное. Синтетические масла должны иметь соответствующую вязкость, которая достигается с помощью присадок, и быть стабильными в течение длительного периода времени.

Выбор холодильного масла зависит от нескольких факторов, в том числе от возможности возврата его в компрессор, смазы­вающей способности, а также от совместимости материалов. Полиэфирные масла выпускают, например, фирмы «Кастрол», «Мобил», «Лабризол», «Хегкель» и др. Рекомендации о том, ка­кое масло следует применять в холодильном оборудовании, сле­дует получать на заводе — изготовителе холодильного оборудова­ния. При работе с полиэфирными маслами необходимо соблю­дать особую осторожность в связи с их тенденцией к поглоще­нию влаги, что создает определенную проблему при монтаже и сервисе холодильных установок. Кроме того, они агрессивны по отношению к медным деталям и растворяют медь, которая затем откладывается на других элементах конструкции вследствие об­разования химических соединений. Снижение степени гидрофильности масел позволит одновременно уменьшить агрессив­ность их по отношению к меди.

Необходимо сводить к минимуму соприкосновение масел с воздухом; хранить масла следует в герметичном контейнере. По­лиэфирные масла не смешиваются с минеральными, поэтому при ретрофите оборудования (работающего на R12 и минераль­ном масле) с использованием R134a и полиэфирного масла в це­лях достижения эквивалентной смешиваемости остатки мине­рального масла должны составлять не более 5 % общего коли­чества смазки, введенной в систему. Это требование делает не­обходимым включение в процедуру ретрофита многократной промывки системы, чего не приходится делать при использова­нии сервисных смесей среднего давления и алкилбензольного масла. Допустимое остаточное содержание минерального масла в значительной степени зависит от конструкции системы и ус­ловий эксплуатации. Если в холодильном оборудовании наблю­даются признаки низкой теплоотдачи в испарителе или недоста­точного возврата масла в компрессор, то может возникнуть не­обходимость в дальнейшем уменьшении остаточного содержа­ния минерального масла. Серия последовательных промывок с применением сложных эфиров может, как правило, снизить концентрацию минерального масла до низких уровней.

2. Необходимым требованием является герметичность конструкционных элементов холодильной машины из-за повышенной
текучести R134a.

До настоящего времени не решен вопрос о том, как пре­дотвратить утечку R134a через стенки гибких шлангов трубо­проводов. Покрытие внутренних стенок шлангов пленкой на основе нейлона и эластомера увеличивает их жесткость, что может ухудшить их способность поглощать шумы и вибрации.

Так как R134a более текуч, чем R12, то для установок, работаю­щих на R134a, следует использовать регулирующую аппаратуру с паяными соединениями. Изготовление герметичных холодильных контуров позволяет избежать утечек и благотворно сказывается и на состоянии окружающей среды, и на затратах.

При пайке следует принять меры, чтобы исключить образова­ние оксидов внутри трубопроводов. Для этого во время пайки их продувают азотом. Кроме того, концы труб и другие отверстия должны быть закрыты заглушками вплоть до момента начала монтажа.

3. В теплообменниках воздействие масла на конструкционные материалы, особенно медные, нуждается в экспериментальной проверке.

4. В регуляторы не требуется вносить серьезных изменений, од­нако определение параметров или настройку следует проводить с учетом возможного изменения расхода.

5. Прокладки из материала, используемого для R12, необходи­мо заменять. В настоящее время прокладки, пригодные для при­менения в сочетании с многими хладагентами, изготовляют из по­лиэтиленовой ткани (EFDM) или хлорсодержащего полиэтилена, который характеризуется высокой стойкостью в среде полимер­ных масел и альтернативных хладагентов. Достаточно стойким считают также материал на основе полихлорпренов.

6. Адсорбенты, применяемые в фильтрах-осушителях, должны соответствовать выбранному хладагенту. Так, фильтр-осушитель, работающий с R12, не может полностью обеспечить удаление вла­ги из R134a. У некоторых веществ, появившихся в настоящее вре­мя на рынке, способность к поглощению влаги примерно на 10 % ниже, чем у веществ, применяемых в фильтрах-осушителях для R12. В связи с этим их массу необходимо увеличить приблизи­тельно на 20 % или использовать в системе фильтр-осушитель с адсорбентом — молекулярным ситом, рассчитанным на структуру молекулы R134a.

7. При техническом обслуживании контроль полноты за­правки для систем с R134a более сложен, чем для системы R12, тем более что возможные утечки R134a нельзя обнаружить с по­мощью обычных средств, которые реагируют на хлор. Новые течеискатели должны реагировать на фтор, и для достижения уровня, начиная с которого обнаруживаются утечки, их чув­ствительность должна быть значительно выше чувствительнос­ти обычных детекторов.

8. Действующие установки можно заправить хладагентом R134a вместо R12 без демонтажа основных агрегатов (компрес­сора, конденсатора, испарителя), но с заменой терморегулирующего вентиля, давление в котором должно быть рассчитано на ис­пользование R134a. Маркиров­ка терморегулирующего вен­тиля должна однозначно ука­зывать на то, что он предназ­начен для R134a.

9. В небольших герметичных холодильных установках, работающих на R134a, капиллярная трубка должна быть на 10...15 % длиннее, чем в случае применения R12. Кроме того, при использовании R134a необходимо правильно рассчитать размеры и некоторых других устройств: электроклапанов, обратных клапанов, регуляторов давления, с учетом новых значений расходов и потерь давления. Потери давления в электроклапане EVR6, предназначенном соответственно для R134a и R12. В то же время подавляющее большинство применяемых регулирующих приборов, например прессостаты, термостаты, а
также смотровые стекла, можно использовать и в установках для работы на хладагенте R134a.

10. Перед использованием R134a шкалы манометров должны быть отградуированы под этот хладагент, если холодильная установка работала на другом хладагенте.

Заправочные емкости и принадлежности для слива должны быть новыми и чистыми. Нельзя пользоваться инструментом, у которого был даже незначительный контакт с R12 или минераль­ным маслом. Гибкие шланги для R134a должны иметь повышен­ную герметичность. При монтаже и демонтаже специальные разъемные соединения быстрого действия обеспечивают сохране­ние хладагента в шлангах. Весь инструмент, используемый при техническом обслуживании установок, работающих на R134a и полиэфирных маслах, снабжают соответствующей маркировкой. Эту оснастку и набор принадлежностей рекомендуется использо­вать только для работы с R134a.

Для поиска утечек в контуре, по которому циркулирует R134a, существует несколько способов. Многие разработчики поставляют электронные течеискатели, которые при выявлении утечки пода­ют звуковой сигнал. В других течеискателях используют ультра­фиолетовые лампы. В хладагент добавляют присадку, которая сме­шивается с полиэфирным маслом. В случае утечки вытекающее из контура масло с присадкой в ультрафиолетовых лучах становится видимым. Ультрафиолетовые лампы течеискателей старого образ­ца для R134a не годятся.

Хотя R134a нетоксичен и безвреден для озонового слоя, целе­сообразны (по экологическим и экономическим соображениям) его регенерация и повторное использование. В настоящее время изготовляют передвижные агрегаты для извлечения R134a из контуров при их вакуумировании и восстановления хладагента с целью повторного использования. Агрегат содержит встроенный мощный вакуумный насос, обеспечивающий глубокий вакуум.

Перевод холодильной системы, работающей на R12, на хлад­агент R134a может быть проведен с использованием обычного сервисного оборудования и обычной практики сервисного обслу­живания холодильного оборудования.

Для проведения ретрофита необходимо следующее оборудова­ние: рабочие инструкции; средства техники безопасности (перчат­ки, очки и т. д.); измерительные приборы, размещенные на трубо­проводах; термопары; вакуумный насос; течеискатели; весы; узел для сбора хладагента; мерный цилиндр для заправки холодильной системы; контейнер для сбора масла; масло — заменитель; хлад­агент—заменитель; новый фильтр-осушитель; ТРВ; этикетки с указанием применяемых масла и хладагента.

Далее приведены основные этапы ретрофита холодильных сис­тем при переводе с хладагента R12 на R134a.

Определение рабочих параметров действующей холодильной сис­темы. Определяют и записывают параметры холодильной систе­мы, работающей на R12. В особенности это рекомендуется тем, кто только начинает заниматься ретрофитом оборудования. Дан­ные о давлении и температуре (в испарителе, конденсаторе, дрос­селирующем устройстве, на всасывании и нагнетании компрессо­ра и т. д.) при различных температурах окружающей среды и в ох­лаждаемом объеме могут оказаться полезными для оптимизации работы холодильной системы после перевода на хладагент R134a.

Замена в холодильной системе минерального или алкилбензоль­ного масла на полиэфирное. В большинстве холодильных систем, работающих на R12, используется минеральное или алкилбен­зольное масло. Эти масла не смешиваются с R134a и должны быть заменены на полиэфирное. При замене минерального или алкилбензольного масла в системе оставляют хладагент R12. В системах с небольшими герметичными компрессорами, где нет отверстия для слива масла, для извлечения масла из компрессора может потребоваться его демонтаж. В подобных случаях масло можно слить с линии всасывания компрессора. В большинстве небольших систем таким образом удается удалить до 90...95 % масла. Если система включает маслоотделитель, то все находя­щееся в нем масло сливают.

После этого измеряют количество собранного масла (не менее 50 %) и сравнивают его со значением, приведенным в специфика­ции на оборудование, чтобы убедиться, что основная часть масла слита из компрессора. Записывают, сколько масла удалено из системы.

Затем заправляют компрессор полиэфирным маслом в необходимом количестве, равном количеству масла, удаленному на предыдущем этапе. Если отсутствуют какие-либо дополнительные рекомендации завода-изготовителя, используют полиэфирное масло с той же вязкостью, что и у минерального или алкилбензольного масла (в холодильном оборудовании с R12, работающем в интервале умеренных температур, типичной вязкостью является 32Т0-6м7с). Чтобы добиться смешиваемости, эквивалентной смешиваемости R12 с минеральным или алкилбензольным маслом, остаток минерального или алкилбензольного масла должен составлять не более 5 % общего количества масла, применяемого в оборудовании (1 % по рекомендации фирмы «Danfoss»). Такой остаточный уровень достигается путем многократной промывки полиэфирным маслом; при этом может потребоваться до трех промывок.

Промывка холодильной системы предусматривает:

• слив масла из системы по технологии, описанной выше;
• выбор полиэфирного масла, вязкость которого должна быть равна вязкости минерального или алкилбензольного масла, слитого из системы;
• заправку системы полиэфирным маслом в количестве, равном удаленному минеральному или алкилбензольному маслу;
• включение системы в работу с R12 для тщательного перемешивания полиэфирного и минерального масел. Система должна проработать более 24 ч.

Все перечисленные этапы повторяют еще два раза. При последней промывке заменяют R12 на R134a. На этом же этапе устанавливают на место компрессор, если он был снят с холодильного агрегата для слива масла.

Удаление хладагента R12 из холодильной системы и его утилизация. R12 удаляют из системы и собирают в баллон для сбора хладагента. Существуют различные варианты устройств, позволяющих провести эту процедуру и создать необходимый вакуум в системе (34...67 кПа). На этом этапе взвешивают удаленный хладагент (в особенности если неизвестно количество хладагента, которое рекомендуется заправить в систему). Начальную зарядку сервисной смеси определяют, исходя из количества R12, удаленного из системы. Остаточное содержание R12 в контуре не должно превышать 0,02 %.

Замена фильтра-осушителя и ТРВ. Замена фильтра-осушителя при ретрофите представляет собой обычную процедуру, которую проводят в процессе технического обслуживания холодильной системы. Выбирают фильтр-осушитель с адсорбентом, совместимым с хладагентом R134a (например, типа ХН-9 или ХН-7 фирмы UOP).

ТРВ должен иметь маркировку, отражающую возможность работы на R134a; давление должно быть рассчитано на использование R13. Вакуумирование холодильной системы и проверка ее на герметич­ность. Чтобы удалить воздух и другие неконденсирующиеся газы, систему вакуумируют до давления 0,14 кПа и убеждаются в отсут­ствии утечек в системе. Наилучшего результата можно добиться, используя двухступенчатый вакуумный насос, совместимый с хладагентом R134a. Запрещается применять насосы, которые раньше служили для вакуумирования контуров с хлорсодержащими хладагентами или поочередно использовались для работы с различными хладагентами.

Заправка холодильной системы хладагентом R134a. Систему заправляют хладагентом R134a в газообразном или жидком со­стоянии из баллона. Баллоны с R134a многократного пользова­ния оборудованы погружными трубками. Это создает условия для извлечения жидкости из баллона, находящегося в вертикаль­ном положении. Одноразовые баллоны (13,6 кг) не оснащены погружными трубками.

Масса R134a, требуемая для зарядки холодильной системы, меньше, чем у R12. Оптимальная загрузка зависит от условий эксплуатации, размеров испарителя, конденсатора и ресивера, а также от длины соединительных труб в системе. Для большинства типов оборудования оптимальное количество хладагента составля­ет 75...90 % первоначальной зарядки R12, которую осуществил производитель оборудования.

Заправку системы проводят в несколько этапов. На первом этапе рекомендуется ввести R134a в количестве около 75 % пер­воначальной зарядки R12. Вначале хладагент R134a вводят на линии нагнетания (при этом компрессор не работает); после выравнивания давления в системе и в баллоне заправляют сис­тему остальной частью хладагента через линию всасывания компрессора (при этом компрессор работает). Жидкий хлад­агент никогда не должен поступать через линию всасывания компрессора из-за опасности гидравлического удара в компрес­соре. При необходимости заправки хладагента через линию вса­сывания компрессора можно воспользоваться дросселирующим вентилем, чтобы до поступления в систему жидкость обязатель­но превращалась в пар.

Пуск холодильной системы, регулирование дозы заправки хлад­агента и (или) регулирующих устройств для обеспечения заданного режима работы. Проводят пуск системы. После стабилизации за­писывают значения рабочих параметров. Если значения рабочих параметров свидетельствуют о том, что оборудование недозаряжено, добавляют R134a небольшими порциями (3...5 % первона­чальной зарядки), пока рабочие параметры не достигнут желае­мых значений. Для сравнения давлений и температур на линии насыщения при работе на R134a и R12 можно воспользоваться табл. 26. В целом давление всасывания при работе на R134a будет на 7...12 кПа ниже, чем при работе на R12. При работе на R134a (по сравнению с R12) будут наблюдаться более высокое давление и более низкая температура нагнетания. Типичный рост давления нагнетания составит 103... 172 кПа, а типичное падение температу­ры нагнетания составит 0...5,6 °С.

26. Сравнительные показатели хладагентов R12 и R134a на линии насыщения

Давление, кПа	Температура		Давление, кПа	Температура
	R12	R134a		R12	R134a
25	-59	-53	650	25	24
50	-45	-40	700	28	27
75	-37	-35	750	30	29
100	-30	-26	800	33	31
125	-24	-21	900	37	36
150	-20	-17	1000	42	39
175	-16	-13	1200	49	46
200	-12	-10	1400	56	52
225	-9	-7	1600	62	58
250	-6	-4	1800	68	66
275	-4	-2	2000	73	67
300	-1	1	2200	78	72
325	2	3	2400	82	76
350	4	5	2600	86	79
375		7	2800	90	83
400	8	9	3000	94	86
450	12	12	3200	98	89
500	16	16	3400	101	93
550	19	19	3600	104	95
600	22	22

Контролировать количество заправленного хладагента мож­но также через уровнемеры (смотровые стекла), установленные на жидкостной линии, однако одновременно следует определять рабочие параметры системы (сила тока, потребляемого электро­двигателем компрессора, степень перегрева и т.д.). Попытка заправить систему до уровня, при котором смотровое стекло ока­жется полностью залитым хладагентом, может привести к пере­грузке системы.

Маркировка холодильной системы. После ретрофита марки­руют систему, для того чтобы в последующем для сервиса ис­пользовались те же самые хладагенты и масла. Это необходимо сделать во избежание в дальнейшем смешивания различных хладагентов. Такие смеси могут иметь непредсказуемые термо­динамические характеристики, что приведет к уменьшению холодопроизводительности и падению эффективности работы си­стемы.