Polacy próbują wyeliminować freony z urządzeń chłodniczych

Naukowcy z Politechniki Śląskiej starają się zastąpić szkodliwe freony w urządzeniach chłodniczych dwutlenkiem węgla(CO2). Novum i istotnym elementem urządzeń chłodniczych z CO2 jest "eżektor". Jak wyjaśnia PAP pracujący nad metodą prof. Andrzej J. Nowak z Instytutu Techniki Cieplnej PŚl, w każdym urządzeniu chłodniczym, np. domowej lodówce, pracuje tzw. czynnik chłodniczy. Najczęściej jego funkcję pełnią freony (czyli chloro- i fluoropochodne węglowodorów alifatycznych) lub amoniak.

"Wszystkie obecnie stosowane czynniki chłodnicze są w różnym stopniu niebezpieczne i szkodliwe dla środowiska. Wiele z nich jest łatwopalnych, trujących i prawie wszystkie przyczyniają się do niszczenia warstwy ozonowej potęgując efekt cieplarniany" - mówi prof. Nowak. Dlatego - zaznacza - niezwykle ważne jest, by w procesie napełniania urządzenia, jego awarii, czy też zwykłej wymiany czynnika, nie wyciekł on do otoczenia. Niestety stosowane obecnie szkodliwe czynniki łatwo ulatniają się do atmosfery z nieszczelnych instalacji.

"Tymczasem właściwości bardzo pożądane z punktu widzenia procesów cieplnoprzepływowych zachodzących w urządzeniach chłodniczych ma dwutlenek węgla" - podkreśla rozmówca PAP.

W dodatku - zapewnia naukowiec - jest on gazem naturalnym, niepalnym i nie jest trujący, o ile występuje w małych ilościach. "Nie poraża naszych organów, choć jego stężenie w powietrzu, którym oddychamy nie może być zbyt wysokie" - zaznacza. Te wszystkie cechy sprawiają, że może być z powodzeniem używany w urządzeniach chłodniczych i pompach ciepła zamiast szkodliwych freonów.

"Dwutlenek węgla, powstający w procesie spalania węgla i produkcji energii w ogromnych ilościach trafia do atmosfery i staje się niepożądanym gazem cieplarnianym. My nie chcemy ani +produkować+ żadnego dodatkowego CO2, ani dopuścić do wprowadzania go do atmosfery. Będziemy go pozyskiwali od tych, którzy go składują - i w ten sposób pomożemy im pozbyć się części kłopotu - lub wytwarzają" - zaznacza prof. Nowak.

Istotnym elementem urządzeń chłodniczych z CO2, nad którymi pracują gliwiccy naukowcy jest "eżektor".

"W tym urządzeniu przepływowym ciekły CO2, płynący z prędkością bliską prędkości dźwięku, miesza się z gazowym dwutlenkiem węgla. Odpowiedni kształt dysz eżektora zapewnia optymalny poziom temperatury i ciśnienia przepływającego CO2" - tłumaczy prof. Nowak.

Wyjaśnia, że zastosowanie eżektora i CO2 w urządzeniach chłodniczych przekłada się także na odpowiednią sprawność urządzenia. "Zużycie energii przez urządzenie chłodnicze z eżektorem jest w większości przypadków mniejsze, co oznacza to, że jego eksploatacja zapewniająca ten sam efekt co rozwiązanie klasyczne, będzie nas mniej kosztować" - zapewnia naukowiec.

"Oszczędność energii w porównaniu do rozwiązań klasycznych bez eżektora zależy od kilku czynników i waha się od paru do kilkunastu punktów procentowych" - dodaje.

Rozwiązania proponowane przez naukowców w przyszłości mogą być wykorzystywane w urządzeniach chłodniczych i klimatyzatorach przemysłowych, mobilnych układach klimatyzacyjnych np. samochodów ciężarowych, w pompach ciepła itp.

"Każde urządzenie chłodnicze czy klimatyzator posiada dwa wymienniki ciepła. Jeden z nich - parowacz - znajduje się w pomieszczeniu chłodzonym/klimatyzowanym. W tym parowaczu oziębiony w eżektorze CO2 pobiera ciepło, ochładzając powietrze w pomieszczeniu. Ciepło to jest następnie transportowane przez czynnik chłodniczy do drugiego wymiennika. Wymiennik ten znajduje się na zewnątrz chłodzonego pomieszczenia - zwykle jest to otoczenie - i tam oddawane jest ciepło. W taki sposób uzyskujemy efekt chłodzenia i/lub klimatyzacji pomieszczeń" - opisuje specjalista.

"Naszym partnerem w projekcie jest SINTEF, największa, niezależna instytucja badawcza w Skandynawii z siedzibą w Trondheim. Cały projekt jest finansowany przez Norwegię w ramach Norweskiego Mechanizmu Finansowego" - mówi prof. Nowak.

Jego zdaniem, są dość duże szanse na to, że zarówno technologia wykorzystania CO2 jako czynnika chłodniczego, jak i stosowanie eżektorów znajdą zastosowanie w praktyce.

"Już w tej chwili partnerzy przemysłowi w Europie - z Włoch i Czech - testują w swoich instalacjach eżektory opracowane w ramach projektu. Czynnikiem roboczym w tych instalacjach jest właśnie CO2. Ciągle jednak czeka nas pewna droga do przebycia" - zaznacza.

PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska
Foto: sxc.hu

Polish scientists are trying to eliminate CFCs from refrigeration equipment

Researchers from the Silesian University of Technology are trying to replace the harmful CFCs in refrigeration equipment with carbon dioxide (CO2). Innovative and important component of CO2 refrigeration is the "ejector". Prof. Andrzej J. Nowak from the Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology who is developing the new method explained PAP that each cooling unit, such as home refrigerator, contains the so-called refrigerant. In most cases this function is performed by CFCs (chlorofluorocarbons) or ammonia.

"All the currently used refrigerants are to some degree dangerous and harmful to the environment. Many are flammable, toxic, and nearly all contribute to the destruction of the ozone layer, thereby increasing the greenhouse effect" - said Prof. Nowak.
Therefore - he noted points - it is extremely important to avoid leakage during the process of filling the device, its failure, or a simple refrigerant replacement. Unfortunately, currently used harmful agents can easily escape into the atmosphere from leaking systems.

"Meanwhile, carbon dioxide has very desirable properties from the viewpoint of the heat flow processes occurring in refrigeration devices" - emphasized Nowak.

In addition - asnsured the researcher - it is a natural gas, inflammable, and it is not toxic if occurring in small quantities. "It does not affect our bodies, although its concentration in the air we breathe can not be too high" - he said. All these properties mean that it can be successfully used in refrigeration devices and heat pumps instead of harmful CFCs.

"Carbon dioxide, generated by combustion of coal and energy production in large quantities goes to the atmosphere and becomes an undesirable greenhouse gas. We do not want to produce any extra CO2, or allowed it to enter the atmosphere. We will obtain it from those who store or produce it, and at the same time help them get rid of the problem" - explained Prof. Nowak.

An important part of CO2 refrigeration developed by scientists from Gliwice is the "ejector".

"In this flow device, liquid CO2, flowing almost at the speed of sound, mixes with carbon dioxide gas. Appropriate shape of ejector nozzles provides optimum temperature and pressure of flowing CO2" - explained Prof. Nowak.

He explained that the use of ejector and CO2 in refrigeration also translates into the appropriate device performance. "The energy consumption of refrigeration appliance with ejector is in most cases lower, which means that its operation providing the same effect as the classical solution, will be less expensive" - assured the researcher.

"Energy savings compared to traditional solutions not equipped with ejectors depends on several factors and varies from a few to several percentage points" - he added.

The solutions proposed by researchers in the future may be used in industrial refrigeration and air conditioning systems, mobile air conditioning systems such as used in trucks, in heat pumps, etc.

"Each refrigeration unit or air conditioner has two heat exchangers. One of them - the evaporator - is in the cooled / air conditioned room. In the evaporator, CO2 cooled in the ejector absorbs heat, cooling the air in the room. The heat is then transported by the refrigerant to the second exchanger. This exchanger is located outside the cooled space - usually on the outside - and there the heat is released. This way a cooling and / or room air conditioning effect is obtained" - described the expert.

"Our partner in the project is SINTEF, the largest independent research organization in Scandinavia, based in Trondheim. The entire project is funded by Norway under the Norwegian Financial Mechanism" - said Prof. Nowak.

In his opinion, there is a fairly good chance that both the technology of using CO2 as a refrigerant, and the use of ejectors can be applied in practice.

"Industry partners in Europe (Italy and the Czech Republic) have already started to test ejectors developed in the project in their systems. The agent working in these system plants is CO2. But we still have some work to do" - he noted.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce