Нове покоління ущільнень для холодоагентів

Регламент F-Gas 2014 спрямований на зменшення викидів фторвмісних газів із систем кондиціонування повітря, оскільки вони значною мірою сприяють глобальному потеплінню. Альтернативою цьому є природні холодоагенти, такі як CO2 або аміак, але з ними працювати набагато складніше. Для їх використання потрібні, зокрема, більш потужні ущільнювальні матеріали, оскільки система охолодження з природними холодоагентами вимагає значно більшого тиску, а холодоагенти більш агресивні.

Фторовані гази дуже шкідливі для клімату

Синтетичні холодоагенти на основі фторвуглеців ідеально підходять для охолодження: їх можна стискати й, таким чином, зріджувати з невеликими зусиллями та витягувати теплову енергію з навколишнього середовища, коли вони випаровуються. Однак гази легко виходять із звичайних систем охолодження, оскільки стандартні ущільнювачі мають низький клас герметичності, що призводить до постійних витоків. Проте те, що на перший погляд не шкідливо для людини, серйозно впливає на навколишнє середовище. На відміну від природних холодоагентів, синтетичні сполуки стабільні і не розкладаються протягом сотень років, залишаються в атмосфері і таким чином прискорюють глобальне потепління. У рамках поступового скорочення в рамках Регламенту F-Gas доступна кількість цих холодоагентів поступово обмежується, що робить їх використання дорожчим і, отже, економічно непривабливим.

• Здається трохи дивним, що CO2 розглядається як екологічно чиста альтернатива в цій області. Однак фторовані гази у багато разів шкідливіші для клімату ніж CO2. У порівнянні з часто використовуваним тетрафторетаном (R134a) у 1300 разів (потенціал глобального потепління, GWP). Класичні CFC (хлорфторвуглеці) навіть мають GWP 13 900. При цьому значення GWP для аміаку, як природного холодоагенту, дорівнює нулю.

Природні холодоагенти більш вимогливі у використанні

Тому метою є створення природних холодоагентів у довгостроковій перспективі. Однак підводні камені у роботі з цими альтернативними холодоагентами полягають у їхніх істотно відмінних властивостях, напр. через тиск пари та ентальпію випаровування. Наприклад, R134a може бути зріджений при кімнатній температурі під тиском близько 7 бар, тоді як для R744 (CO2) потрібен тиск близько 70 бар. Тому системи повинні витримувати значно вищий робочий тиск у процесі охолодження. Природні холодоагенти, такі як аміак, також є набагато більш хімічно агресивними. Системи мають бути механічно міцнішими в цілому. Оскільки природні холодоагенти також можуть бути шкідливими для здоров’я, необхідно забезпечити, щоб ці гази ні за яких обставин не виходили.

Андреас Вілл, голова відділу досліджень і розробок компанії Frenzelit, зазначає наступне: «Вимоги щодо зменшення викидів парникових газів вітаються та є правильними; однак вони також мають бути здійсненними та спочатку потребують нових технічних рішень. З нашим новим поколінням ущільнень, ми маємо ефективну відповідь на підвищені вимоги до операторів холодильних систем, інакше доведеться переобладнати системи, щоб запобігти витоку агресивних охолоджувачів». Ущільнювальний матеріал Novapress 850 дозволяє здійснити необхідні технологічні зміни до кліматичних холодоагентів простішим і економічно ефективнішим способом.

Новий матеріал відповідає класам герметичності, яких раніше не можна було досягти за допомогою звичайних волоконних ущільнень. Це означає, що матеріал можна використовувати для виготовлення надійних систем ущільнення навіть при низькому поверхневому тиску. Ущільнення в 10 000-100 000 разів щільніше стандартних виробів. Ущільнювальний матеріал поєднує в собі властивості волокнистих ущільнювачів і еластомерних ущільнень: адаптивний, як еластомерний ущільнювач, але механічно стабільний, як волокнистий ущільнювач. Ущільнення можуть витримувати навантаження, викликані високим тиском, що виникає внаслідок використання природних холодоагентів протягом тривалого часу. У той час як природні холодоагенти впливають на звичайні ущільнювальні матеріали та роблять їх пористими, новий матеріал є хімічно стійким. Щоб забезпечити відповідність цим вимогам, виробник проводить ретельні тести та перевірки матеріалів. Для цього була створена спеціальна система холодного випробування, яка може працювати з будь-яким холодоагентом.

Власне випробувальне обладнання для ретельної перевірки

На основі певних стандартів і специфікацій замовника експерти з ущільнювачів проводять різні стрес-тести, щоб підтвердити ефективність ущільнювального матеріалу. Наприклад, необхідний стрес-тест, під час якого матеріал контактує з відповідним холодоагентом і промивається навколо нього протягом кількох тижнів. Враховуються такі параметри:

• Тестування зрідженого холодоагенту (замість «нешкідливого» газоподібного стану),
• Експозиція середовища при реальному робочому тиску,
• Тестування на основі стандарту ASTM F146, але зі значно довшим часом впливу (7 або 14 днів замість 5 годин),
• Включення агресивних компресорних масел - ключове слово "викид масла" (відповідно до специфікацій оператора), як правило, з часткою 5% порівняно з 2-3% у реальності.

Перевіряються такі критерії:

• Зміна ваги,
• Зміна товщини,
• Візуальна оцінка зміни кольору, тріщин або інших пошкоджень, таких як липкість, розшарування, розчинення, утворення пухирів і усадка,
• Можлива флокуляція холодоагенту/компресорного масла.

«Той факт, що ми можемо надати докази заздалегідь завдяки нашій власній системі тестування, високо цінується проектувальниками, оскільки це дозволяє нам пришвидшити та спростити весь дорогий і трудомісткий процес», — говорить Андреас Вілл. Це передбачає як модернізацію існуючих систем, але все частіше також і абсолютно нові конструкції, щоб віддати належне дбайливому поводженню з природними холодоагентами. Варто залучити експертів з ущільнювачів до планування на ранній стадії, щоб оптимально адаптувати ущільнювальні матеріали до відповідного застосування. Завдяки величезній герметичності, яку досягає новий ущільнювальний матеріал, він також цікавий для інших застосувань і галузей промисловості: наприклад, він також використовується в газопостачаннях для забезпечення необхідної герметичності та вимог безпеки. Відповідні допуски та сертифікати вже є. Іншими сферами застосування високоефективного ущільнюючого матеріалу є використання питної води або харчових продуктів і напоїв, наприклад, пивоварні системи.

Unternehmen

Frenzelit GmbH

Frankenhammer 7
95460 Bad Berneck
Germany