Пропан VS R22
При разработването на производствен модел на битов климатик, работещ с пропан, трябваше да се сблъскат с редица трудности, свързани както с изискванията за безопасност, така и с необходимостта от подобряване на енергийната ефективност.
Количество хладилен агент във веригата
Ограничаването на количеството хладилен агент в климатичната верига, определено от стандарта EN 378, се превърна в значителен проблем за разработчиците. Документът установява допустимото максимално количество хладилен агент, използвано от оборудването, инсталирано в помещението, съгласно следната формула:
mmax = 2,5 x LFL 5/4 x h0 x A 1/2,
където A е площта на помещението в m 2, LFL е долната граница на запалимост в kg / m 3, h0 е височината на монтаж на оборудването в m.
За типична сплит система от 5 kW максималното количество хладилен агент (ако се използва пропан) ще бъде:
mmax = 2,5 x 0,038 5/4 x 2,3 x 14 1/2 = 361 g.
В същото време сравнителните тестове показаха, че при използване на пропан охлаждащият капацитет на устройството се намалява с 6% (в сравнение с използването на HCFC-22), COP се увеличава с 14%, а консумацията на енергия се намалява със 17,8%. Хладилната верига изисква 50% по-малко хладилен агент за зареждане – средно 575 g.
Ако заредите пропан към климатик с компресор с 10% по-висока мощност от климатик, зареден с HCFC-22, резултатите ще изглеждат така:
- Охлаждащият капацитет на климатика с пропан е с 4,3% по-висок;
- COP е със 7% по-висок;
- Консумацията на енергия е по-ниска с 3,5%;
- Количеството на хладилния агент е 51% - средно 585гр.
И в двата случая зареденото количество пропан надвишава стойността, определена от EN 378.
Един от начините за решаване на проблема беше да се използва кондензатор с по-малък диаметър на тръбата - 5 mm вместо 7 mm. В същото време, охлаждащият капацитет на пропан климатик, в сравнение с неговия аналог HCFC-22, намалява само с 0,5%, COP се увеличава с 21%, консумацията на енергия се намалява с 18%, а количеството на хладилния агент във веригата е 355 g.
Има обаче проблем с наличието на кондензатори с тръби с диаметър 5 мм, тъй като ги произвежда само една фирма.
Вторият начин е използването на микроканални топлообменници. Използването на 50-канален кондензатор заедно с по-ефективен компресор води до следното:
- Охлаждащият капацитет е с 3% по-нисък;
- COP нагоре с 16,5%;
- Консумацията на енергия е с 20% по-ниска;
- Количество хладилен агент средно 360 g.
Безопасност при разработване и производство
Тъй като пропанът е силно запалимо вещество, изследователската лаборатория, която проучваше употребата му в битови климатици, взе следните предпазни мерки:
- сензори, способни да откриват изтичане на газ във всяка част на изпитвателната камера; автоматично активирана изпускателна система, способна да намали концентрацията на газове до безопасно ниво за по-малко от 10 минути;
- електрическото оборудване е взривобезопасно, заземяването се използва за защита от статично електричество, вратите са оборудвани с гумени уплътнения;
- в случай на пожар в помещението са монтирани водна пожарогасителна система, както и пожарогасители с въглероден диоксид;
- В лабораторията са поставени предупредителни етикети и инструкции за безопасност.
В производството газови сензори и системинабор от предупреждения за течове:
- В склад за охлаждаща течност
- На линията за зареждане на хладилен агент
- В камерата за тестване на продукта
- В сервиза
Освен това има система за принудителна вентилация в линията за зареждане на хладилен агент, в камерата за изпитване на продукта и в сервиза.
Анализ на риска и смекчаване
Симулацията на течове показа, че в най-лошия случай само 65-75% от хладилния агент напуска веригата. Когато уредът е изключен, ако сензорът за газ, който включва вентилатора на вътрешното тяло, когато концентрацията на пропан е 20% от долната граница на запалимост, се активира, рискът от пожар ще бъде избегнат.
Използването на електромагнитни вентили за спиране на линията за течен хладилен агент може да намали изтичането с до 20% от общото количество пропан във веригата.
Сравнителна характеристика на климатици за HCFC-22 и R-290
| Оценена сила | 5,19 kW | 4,83 kW |
| Номинален COP (охлаждане) | 3.08 | 3.60 |
| Тип изпарител | Оребрена тръба | Оребрена тръба |
| Обем на изпарителя | 5.45 л | 5.45 л |
| Брой тръби на изпарителя, кръгове | 32.3 | 32.3 |
| Въздушен поток на изпарителя | 850 m3/h | 850 m3/h |
| Тип кондензатор | PFC | PFC |
| Обем на кондензаторния блок | 6.06 л | 6.03 л |
| Обем на компресора | 5,27 m3/h | 5,39 m3/h |
| Брой кондензаторни тръби | 52 | 52 |
| компресор COP | 3.10 | 3.38 |
| Капилярна тръба | 0,8 м, 3,0 мм | 0,65 м, 3,2 мм |
| Зареждане с хладилен агент | 0,75 кг | 0,36 кг |
С повишаване на външната температура разликата в охлаждащия капацитет на климатиците на HCFC-22 и пропан се увеличава: ако при 35 ° C охлаждащият капацитет на климатик с пропан е 7% по-малък от този на модела на HCFC-22, то при 52 ° C той вече е 10%. Също така, с повишаване на температурата, предимството на COP на климатиците с пропан намалява.
Пропанът осигурява приемлива ефективност на климатизацията, докато рисковете от запалимост могат да бъдат сведени до минимум.
Тестовете на климатици с пропан показват, че при високи температури COP и производителността на моделите R290 са сравними с тези на моделите HCFC-22, което потвърждава възможността за използване на пропан като хладилен агент в страни с горещ климат.