ЭКОЛОГИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

ECOLOGY OF REFRIGERATION PLANTS

Danis Israphilov

associate professor, candidate of science, associate professor, Power Engineering and IT Development Division Kazan Federal University - Naberezhnye Chelny Institute

Russia, Naberezhnye Chelny

Ilnur Mukhamatdinov

Student of master’s program, Power Engineering and IT Development Division Kazan Federal University - Naberezhnye Chelny Institute

Russia, Naberezhnye Chelny

АННОТАЦИЯ

В данной статье говориться о разрушительном воздействии на природу, которую оказывают холодильные установки. Сравниваются различные способы снижения этого вреда.

ABSTRACT

This article speaks about the destructive impact on nature due to refrigeration plants. Data are given about ways to reduce harm to the environment.

Ключевые слова: Холодильные установки, окружающая среда, машина Стирлинга.

Keywords: Refrigeration plants, environment, Stirling machine.

Введение

Холодильная промышленность представляет собой огромную отрасль. Она включает в себя холодильные и криогенные установки, торговое холодильное оборудование, бытовые холодильники и кондиционеры. Эта отрасль имеет влияние на экономику, промышленность, экологию и социальную сферу, поэтому использование искусственного холода требует особого внимания. Сегодня, когда искусственный холод присутствует  практически  в каждом доме, эта отрасль потребляет четверть, генерируемой во всем мире, электроэнергии [3]. Во многих странах развитие этой отрасли находится под контролем государства.

Экологический вред холодильных установок

Использование искусственного холода причиняет огромный вред всей планете. Основные ее аспекты это разрушение озонового слоя земли и парниковый эффект.

1. Разрушение озонового слоя

Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 20 до 25 км от Земли. Этот слой защищает  от смертельно опасной ультрафиолетовой радиации. Разрушение озонового слоя на 50%  приводит к увеличению ультрафиолетовой  радиации в 10 раз, что пагубно повлияет  на все живые организмы. Полное разрушение озонового слоя может привести к исчезновению жизни на Земле[4].

Основной причиной разрушения озонового слоя является образование хлора вследствие разложения хлорсодержащих фреонов, которые широко используют в холодильной технике.

2. Парниковый эффект

Повышение средней температуры на планете оказывает губительное воздействие на качество жизни живых организмов.

Основной причиной парникового эффекта является увеличение выбросов в атмосферу таких газов как водяной пар и углекислый газ. Ученые предполагают, что появлению глобального потепления повлияла деятельность человека.

Создание искусственного холода требует большого количества энергии. А в процессе производства этой энергии выделяется огромное количество СО₂.

Помимо огромного выброса углекислого газа , так же увеличивают парниковый эффект хладагенты, используемые в холодильной технике. Например, выброс 1кг фреона R134a  оказывает столько же вреда, сколько 1300кг углекислого газа[4].

Способы решения экологических проблем холодильных установок

1) Монреальский протокол и Парижское соглашение

В 1987 году для сокращения выбросов веществ, разрушающих озоновый слой, был введен Монреальский протокол. Страны подписавшие протокол обязались ограничить производство и потребление озоноразрушающих веществ.

Монреальский протокол предусматривал сокращение озоноразрушающих веществ на 20% к 1993 году, а к 1998 году на 30%.

Монреальский протокол значительно снизил мировое производство веществ разрушающих озоновый слой, но полностью его не прекратил.

Парижское соглашение, с которым связаны основные надежды в сфере борьбы с глобальным изменением климата, вступило в силу 4 ноября 2016 года для стран, присоединившихся к договоренности. К 24 ноября документ ратифицировали 139 государств. Цель соглашения - не допустить повышения средней температуры на планете к 2100 году более чем на 2 градуса Цельсия по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые полагают, что более значительный рост температуры может привести к необратимым последствиям для экологии.

2) Применение природных хладагентов

На сегодняшний день это направление интенсивно развивается в западной Европе. В качестве хладоносителя используют дешевые природные вещества, такие как аммиак, пропан, двуокись углерода. Все указанные вещества экологически чисты и не требуют больших мощностей для промышленного получения.

Однако использование этих веществ в холодильной технике требует специальных мер предосторожности. Например использование ядовитого аммиака требует наличия особого уровня гермитичности холодильной машины. Как правило, холодильное оборудование, использующее природные холодильные агенты, имеет более высокую стоимость. Дополнительных затрат требуют изменения конструкции холодильного оборудования, которая необходима, чтобы обеспечить безопасность при работе с аммиаком, взрывозащиту при использовании углекислоты и пожаробезопаснось при использовании пропана.

3) Совершенствование экологически чистой холодильной техники, основанной на низкоэффективных принципах получения холода.

К данной категории холодильного оборудования относятся пароэжекторные, воздушные, сорбционные холодильные машины, устройства, использующие эффект Пельтье, Ранка и т.д. Цель работ данного направления - повысить эффективность получения холода.

Энергетически неэффективные холодильные машины не разрушают озоновый слой, но для нормальной работы требуют огромного количства электроэнергии. Производство энергии для данного оборудования увеличит глобальное потепление Земли.

4) Разработка новых принципов получения холода.

К новым принципам получения холода относятся разработанные недавно «звуковые компрессоры» и «холодильные чипы. В первом случае для получения холода используют звук, исследованиями в данной области занимается компания "Marco Sorix Co"(США). Разработкой «холодильных чипов» занимается компания "Бореалис Техникал". Данная технология основана на термоионном охлаждении. Согласно оценкам специалистов этот тип охлаждения в 2 раза эффективнее  компрессорных систем [2].

Однако, в настоящее время цена на холодильное оборудование, работающее на этих принципах, значительно превышает стоимость парокомпрессионного оборудования.

5) Производство холодильных машин Стирлинга умеренного холода.

На сегодняшний день в мире созданием машин Стирлинга занимается около 140 компаний и научно-исследовательских центров, многие из которых уже вышли на серийное производство. Уже в ближайшее время в Южной Корее планируется массовый выпуск бытовых холодильников, использующих цикл Стирлинга. Полученные результаты исследований показывают, что машины Стирлинга умеренного холода в 1,5 раза эффективнее лучших образцов парокомпрессионных холодильных машин, а массогабаритные характеристики меньше на 25%-30%.

Заключение

На сегодняшний день для достижения экологической безопасности при эксплуатации холодильных машин необходимо разработать документы, способствующие продвижению на рынке прогрссивных технологий в данной области, а так же использовать экологически безопасные хладагенты. Особое внимание следует уделить производству и эксплуатации холодильных машин Стирлинга, так как именно этот метод производства холода способен решить  экологические проблемы  связанные с холодильной промышленностью.

Список литературы:

1. Бабакин Б. С.,  Показеев К. В., Выгодин  В. А., Чаплина Т. О. Экология и холодильная техника. Издательство Артикул, 2009 г. —220 с.
2. Гимранов  Ф.М. Обеспечение производственной, промышленной и и экологической безопасности компрессорных и холодильных машин и установок: методические к разработке выпускной клификационной работы .: Изд-во Казань гос. технол. ун-т. Казань, 2007. —53с.
3. Пушкаш А. Ю.  Дешевый и безопасный холод // Новостной портал ITMO.news —2016— [электронный ресурс] — Свободный доступ.—  URL:http://news.ifmo.ru/ru/science/life_science/news/5745  (8.03.2017)
4. Роль холодильной промышленности в экономике  — 2017 — [электронный ресурс] — Свободный доступ. — URL:http://refy.ru/114/363032-rol-holodilnoy-promyshlennosti-v-ekonomike.html (4.03.2017)
5. Тимофеевский Л.С. Холодильные машины: Учебник для студентов вузов специальности «техника и физика низких температур»:  Политехника, 1997. —193 с.