Анализ выбора хладагента для тепловых насосных установок по ключевым критериям = Analysis of the choice of refrigerant for heat pumping units according to key criteria

В работе приведен анализ критериев выбора хладагентов (фреонов) для тепловых насосных установок (ТНУ). В настоящее время в мире идет тенденция к внедрению ТНУ в качестве источника тепловой энергии в связи с их эффективностью, отсутствием выбросов вредных веществ в атмосферу и использованием возобновляемых источников энергии. Рассмотрены три основных критерия: 1) степень озонобезопасности; 2) значение энергетической эффективности; 3) стоимость. По степени озонобезопасности существуют 3 вида классификации: озонобезопасные, частично безопасные и особо опасные. Исходя из национальных и международных документов по защите климата следует выбирать хладагенты (фреоны), относящиеся к классификации озонобезопасных. Для выявления наиболее энергетически эффективных хладагентов (фреонов) следует выполнить теплофизический расчет цикла ТНУ. Для проведения расчетов были отобраны 4 марки хладагентов (фреонов) из классификации озонобезопаных: R-32, R-717 (аммиак), R-134a, R-410A. Исходя из результатов исследования, выявлено, что наиболее эффективным хладагентом (фреоном) является марка R-717 (аммиак), коэффициент преобразования электроэнергии которого равен COP = 3,29. Однако из проведенного анализа стоимости следует, что данный хладагент имеет высокую стоимость (11510,5 руб. за 1 кг вещества) ввиду особенностей производства. Хладагенты (фреоны) марки R-410A и R-32 имеют примерно одинаковую стоимость, равную 1400-1550 руб. за 1 кг вещества, и примерно близкую энергетическую эффективность COP = 3,01-3,03. Выявлено, что наиболее оптимальным выбором является хладагент (фреон) марки R-134a, удовлетворяющий всем трем критериям: энергетическая эффективность COP = 3,23, стоимость за 1 кг вещества 2200 руб., классификация озонобезопасный ODP = 0. The paper provides an analysis of the selection criteria for refrigerants (freons) for heat pumping units (HPU). Currently, there is a worldwide trend towards the introduction of HPV as a source of thermal energy due to their efficiency, the absence of harmful emissions into the atmosphere and the use of renewable energy sources. Three main criteria are considered: 1) the degree of ozone safety; 2) the value of energy efficiency; 3) cost. According to the degree of ozone safety, there are 3 types of classification: ozone-safe, partially safe and especially dangerous. Based on national and international climate protection documents, refrigerants (freons) classified as ozone-safe should be selected. To identify the most energy-efficient refrigerants (freons), a thermophysical calculation of the fuel cycle should be performed. 4 brands of refrigerants (freons) from the ozone-free classification were selected for calculations: R-32, R-717 (ammonia), R-134a, R-410A. Based on the results of the study, it was revealed that the most effective refrigerant (freon) is the R-717 (ammonia) brand, whose electricity conversion coefficient is COP = 3.29. However, it follows from the cost analysis that this refrigerant has a high cost (11510.5 rubles per 1 kg of substance) due to the production characteristics. Refrigerants (freons) of the R-410A and R-32 brands have approximately the same cost equal to 1400 ... 1550 rubles per 1 kg of substance and also approximately similar energy efficiency COP = 3.01... 3.03. It was revealed that the most optimal choice is the refrigerant (freon) brand R-134a, which meets all three criteria: energy efficiency COP = 3.23; cost per 1 kg of the substance 2200 rubles; classification ozone-safe ODP = 0.