В Советском Союзе, на больших холодильниках, в качестве холодильного агента применялся, в основном, аммиак. А так как системы камерного охлаждения состояли из пристенных и потолочных батарей, это вызывало значительное увеличение аммиакоемкости а, следовательно, пожаровзрывоопасности системы.
Наиболее эффективным и сравнительно дешевым холодильным агентом является аммиак. Он всегда был лучшим выбором для крупных промышленных установок. Однако повсеместное применение аммиака в качестве холодильного агента иногда ограничивается некоторыми характеристиками, среди которых можно выделить ядовитость, горючесть, пожароопасность.
Одним из возможных решений, обеспечивающих повышение безопасности холодильных установок, является снижение их аммиакоемкости. Одним из способов снижения является применение, в качестве холодильного агента двуокиси углерода (СО2)
В настоящее время активно создаются каскадные холодильные установки на NH3 и СО2. Подобные каскады могут использовать до 10 раз меньше аммиака, чем системы полностью на аммиаке. Это, в свою очередь, позволило в Китае смонтировать каскадные системы в густонаселенных районах. В целом можно отметить, что каскадные установки – это перспективное направление. В последнее время, часто рассматривается каскадная холодильная установка, в нижней ветви которой может использоваться диоксид углерода, а в верхней ветви – аммиак.
Особенно интересен и эффективен комбинированный вариант с использованием аммиака и углекислого газа для температур ниже -40°C.
Преимущества CO2 при эксплуатации холодильных установок:
- экономия средств на покупку и утилизацию;
- в установках на основе CO2 могут применяться меньшие по объемам компоненты холодильной установки. Эти компоненты имеют невысокую цену покупки и хорошо доступны на рынке;
- поскольку CO2, как природный хладагент, не загрязняет окружающую среду, то его утилизация и вторичное использование не предписаны законом.
CO2 обладает положительными свойствами для холодильной техники, которые можно оптимально использовать для повышения эффективности холодильной установки:
- высокая холодопроизводительность по объемному расходу (в 5—7 раз выше, чем у аммиака) и, как следствие, небольшой рабочий объем компрессора и небольшие диаметры труб;
- высокий теоретический холодильный коэффициент (COP) при температурах конденсации ниже критической температуры CO2;
- низкая вязкость и связанные с этим малые потери давления, которые приводят только к незначительным падениям температуры в теплообменнике;
- низкое соотношение давления между ступенями низкого и высокого давления холодильной установки и, следовательно, очень высокий относительный КПД компрессора;
- высокий коэффициент теплопередачи при испарении и конденсации;
- хорошая совместимость материалов с широко используемыми материалами и рефрижераторными маслами
При применении каскадной холодильной установки R744/R717 аммиак присутствует только в пределах машинного отделения и конденсаторной установки (источника холода). В помещениях холодильника (потребителя холода) его нет! Предлагаемое решение обеспечивает работу системы при минимально допустимом количестве заправляемого аммиака, т. е. в условиях максимальной безопасности.
***
Аммиак безопасен для окружающей среды и не входит в список веществ, регулируемых Монреальским и Киотским протоколами.