Анализ выбора хладагента для тепловых насосных установок по ключевым критериям

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.

1. Рынок тепловых насосов. URL: https://www.researchnester.com/ru/reports/heat-pumpmarket/4834 (дата обращения: 21.05.2025).

2. Рынок промышленных тепловых насосов вырастет на 754,8 млн долларов к 2029 году. URL: https://holodindustry.ru/news/issledovaniya-rynka/rynok-promyshlennykh-teplovykhnasosov-vyrastet-na-754-8-mln-dollarov-k-2029-godu/ (дата обращения: 21.05.2025).

3. Гритчин Р.Д., Иванков Д.И. Воздушный тепловой насос как эффективный источник тепла для жилого дома. Молодой ученый. 2016;112(8):199-202.

4. Классификация озоноразрушающих веществ. URL: https://www.ozoneprogram.ru/ozon_sloi/ozonorazrushajuwie_vewestva/klassifikacija_orv/ (дата обращения: 21.05.2025).

5. Реев В.Г., Гунасекара У.Д.С. Анализ перспективы внедрения тепловой насосной установки в систему теплоснабжения в условиях Республики Саха (Якутия). Грозненский естественнонаучный бюллетень. 2023;8;34(4):107-112.

6. Трубаев П.А., Гришко Б.М. Тепловые насосы. Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова; 2010:142.

7. Реев В.Г., Гунасекара У.Д.С. Расчет цикла теплового насоса при различных источниках низкопотенциального тепла в условиях Арктики Республики Саха (Якутия). Вестник СевероВосточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2023;20(2):25-34.