В настоящее время компания Daikin использует в выпускаемом оборудовании три холодильных агента: R134a, R407c, R410a. Все эти современные хладагенты являются озонобезопасными и имеют хорошие термодинамические характеристики. К сожалению, идеального хладагента, удовлетворяющего всем критериям, не существует, поэтому разработчики для каждого оборудования индивидуально выбирают хладагент. На выбор хладагента оказывают большое влияние те качества, которые являются определяющими для проектируемого оборудования, но поскольку всегда хочется создавать оборудование и энергоэффективное, и компактное, и дешевое, и надежное, то конечный выбор хладагента всегда является компромиссом. Фреон HFC134a успешно применяется в чиллерах Daikin средней и большой производительности как с воздушным, так и с водяным охлаждением. У этого хладагента много достоинств. Прежде всего, это азеотропный (однокомпонентный) и озонобезопасный хладагент. Поэтому эксплуатация оборудования с таким хладагентом не вызывает проблем. В случае утечки из системы хладагент можно дозаправлять, не нарушая характеристик оборудования. Но, пожалуй, самым важным достоинством фреона HFC134a является его энергоэффективность. На рис. 1 представлены данные для определения холодильного коэффициента: EER = (i6 – i5)/(i2 – i1). Как видно из приведенных данных, холодильный коэффициент для фреона R134a выше на 14 %, по сравнению с R410a, и на 6 % выше, чем у фреона R407c (см. табл. 1). Необходимо однако учитывать, что эти значения характерны для условий работы холодильных машин с воздушными конденсаторами. Еще важно понимать, что мы сравниваем теоретические циклы холодильных машин на разных хладагентах при одинаковых условиях (температура кипения и конденсации). Не удивляйтесь, если у реальной холодильной машинына фреоне R410a окажется холодильный коэффициент даже выше, чем у машины такой же производительности на фреоне R134a. Это объясняется тем, что за счет увеличения размеров конденсатора и испарителя можно увеличить температуру кипения и уменьшить температуру конденсации и тем самым повысить холодильный коэффициент. Но такое увеличение в большей степени определяется разными режимными параметрами, а не свойствами хладагентов. Для холодильных машин с водяными конденсаторами разность значений холодильных коэффициентов уже не так существенна. Так, холодильный коэффициент для фреона HFC134a имеет значение 6,24, а для фреона HFC410a — 6,04. То есть разница сократилась с 14 до 3,5 %. Поэтому самые энергоэффективные чиллеры Daikin (рис. 2) производятся на фреоне HFC134a. Модельный ряд чиллеров EWWD с водяным конденсатором и испарителем «затопленного вида» очень широк — от 390 до 1100 кВт. В чиллерах используются уникальные одновинтовые компрессоры Daikin с плавным регулированием производительности. К достоинствам применения фреона R134а для холодильных машин с воздушным конденсатором следует отнести низкое давление конденсации и меньший перепад давлений (рис. 3). Казалось бы, все говорит о преимуществах использования фреона HFC134а для холодильных машин с воздушным конденсатором, однако есть большое «НО». Дело в том, что у фреона HFC134а низкая удельная объемная производительность. Это означает, что для достижения одинаковой холодопроизводительности холодильных машин на фреоне HFC134а и фреоне HFC410a требуется, чтобы объемный расход хладагента HFC134а был бы почти в два раза больше (рис. 4). Это приводит к большим размерам основных элементов холодильной машины, а также увеличивает ее стоимость при прочих равных условиях. На рис. 4 видно, как меняется холодопроизводительность компрессоров при работе на различных хладагентах. Иными словами, если в чиллере используется фреон HFC410a и объемная производительность одного используемого компрессора равна 100 %, то чиллер на фреоне HFC134a равной холодопроизводительности должен иметь либо два компрессора с объемной производительностью по 100 % каждый, либо один большой компрессор с объемной производительностью 200 %. При этом два компрессора на фреоне HFC134a будут работать эффективнее (меньше потреблять электроэнергии), чем один компрессор на фреоне HFC410a. Фреон HFC410a применяется для систем VRV, чиллеров небольшой производительности с воздушным конденсатором и чиллеров средней и большой производительности с водяным охлаждением конденсатора. Компания Daikin является крупным производителем фреона HFC410a и первой в Японии стала активно внедрять его в системы кондиционирования. HFC410a является смесью двух фреонов: 50 % фреон R32 + 50 % фреон R125. На практике зеотропность HFC410a мало сказывается при эксплуатации системы. Изменение температуры кипения в испарителе крайне незначительно (0,2 °К), и им можно пренебречь. Главным достоинством этого фреона является благоприятное сочетание двух важных характеристик: высокой термодинамической эффективности и высокой объемной производительности. Такое сочетание позволяет создавать компактное оборудование высокой эффективности. Именно по этой причине хладагент активно используется в бытовых кондиционерах Daikin, а также в системах VRV и чиллерах. Однако его применение требует от производителя решения сложных технических проблем. Дело в том, что давление конденсации и перепад давлений у этого хладагента существенно выше, чем у других (см. рис. 3). Следовательно, необходимо сконструировать компрессор, который бы надежно работал при повышенных нагрузках. Компания Daikin успешно решила эту задачу и разработала уникальный «орбитальный» спиральный компрессор (рис. 5). «Орбитальный» компрессор существенно отличается от традиционного спирального компрессора. Прежде всего это относится к магнитоэлектрическому электродвигателю, запатентованному фирмой Daikin. Магнитоэлектрический электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами из редкоземельного металла неодима развивает высокие крутящие моменты, которые достаточны для нормальной работы компрессора во всем диапазоне эксплуатационных параметров. При этом данный электродвигатель имеет самую высокую эффективность среди подобных электродвигателей, за что отмечен многочисленными наградами на международных выставках. Еще одно отличие заключается в том, что в зазор между подвижной и неподвижной спиралью подается под давлением масло, которое значительно уменьшает потери на трение и снижает перетечки хладагента. Масляная «подушка» нейтрализует отрицательное воздействие высокого перепада давлений на работу компрессора. «Орбитальный» компрессор отличается от традиционного и тем, что охлаждение электродвигателя производится горячим паром на стороне нагнетания, а не холодными парами на всасывании. Это объясняется более высокой оптимальной температурой обмоток электродвигателя. С другой стороны, это позволяет устранить избыточный перегрев пара на всасывании. Компактность кондиционеров на фреоне HFC410a объясняется еще и тем, что выигрышные теплофизические характеристики позволяют минимизировать площадь и размеры теплообменников. Преимущества HFC410a особенно очевидны для систем с водяным охлаждением конденсатора. Это относится и к «водяной» VRV, и к чиллерам. В недалеком будущем появятся мощные компрессоры для HFC410a, и тогда он будет эффективно использоваться в чиллерах средней и большой производительности. Для систем с водяным охлаждением конденсатора давление конденсации HFC410a не превышает давления конденсации на других хладагентах с воздушными конденсаторами. Поэтому эффективность систем на HFC410a возрастает. Конечно, все оборудование, использующее HFC410a, является недешевым, поэтому разработчикиоборудования ищут и более экономичное решение для систем компактных и эффективных. Фреон HFC-407c применяется для систем небольшой производительности как с воздушным, так и с водяным охлаждением конденсатора. Этот фреон обеспечивает экономичное решение для реализации тех достоинств, которыми обладают HFC410a и HFC134a. Системы с фреоном HFC407с имеют компактные размеры и высокую эффективность. При этом параметры хладагента позволяют использовать обычные спиральные компрессоры. Но у HFC407с имеется существенный недостаток, который препятствует его более широкому применению. Фреон HFC407с состоит из трех фреонов: 23 % R32 + 25 % R125 + 52 % R134a. Температура кипения такой смеси зависит от процентного соотношения компонентов и в процессе кипения в испарителе значительно (около 5 К) изменяется. В случае утечки хладагента необходимо либо полностью заменить весь хладагент в системе, либо анализировать состав оставшегося хладагента и восстанавливать исходные концентрации, добавляя компоненты по отдельности. Компания Daikin производит модульные чиллеры с водяным конденсатором EWWPKAW1N на фреоне HFC407с холодопроизводительностью от 13 до 195 кВт. Суммируя сказанное, можно сделать следующие выводы: ❏ Для систем большой производительности с воздушным и водяным охлаждением конденсатора предпочтительно использовать фреон HFC134a. ❏ Компактные и эффективные системы используют фреон HFC410a. ❏ Для экономного варианта систем небольшой производительности подходит фреон HFC407с.