Küresel sürdürülebilirliğe doğru iten küresel itki, endüstriyel soğutma sektörü, benzeri olmayan bir şekilde monte edildi. Geleneksel ısı transfer sıvıları - kloroflorokarbonlar (CFCs), Hidrokarbonlar (HCFCs), ve hidroflorokarbonlar (HFCs) - ozon-güvenli, küresel ısınma-küretim, ve soğutma sürecine sahipken, çevresel tonlar karbonsuzluğu azaltıcı bir şekilde yeniden birleştiriliyor: CFCs ve HCFCs, en az sayıdaki değişiklikleri tekrarladı.
Geleneksel Coolants'ın çevresel etkisi
Emisyonları incelemeden önce, 1970'lerde konvansiyonel serinleştiricilerin mirasını anlamak önemlidir. CFCs, 1920'lerde ilk ticarileşmiş, istikrarları için ödüllendirildi, küresel bir uyanma çağrısı yaptı. 1970'lerde bilim adamları, bu bileşiklerin ozonun düşmesine neden oldu, HFC'nin iki katına çıkmasıyla birlikte, RFL'nin değiştirilmesini sağladılar.
Doğrudan emisyonların ötesinde, bir soğutma sisteminin enerji verimliliği kritiktir. Yüksek GWP ile serin bir tasarım alanı vardır, ancak aynı zamanda sistemin performansı (COP) katını korumak veya geliştirmek için net bir iklim avantajına sahip olabilir.
Eco-Friendly Coolants için Anahtar Kriterleri
sürdürülebilir bir ısı transfer sıvısı geliştirmek, birden fazla performans ve çevresel özellikleri dengelemek gerektirir. Aşağıdaki kriter modern araştırma ve ticarileştirme çabalarına rehberlik eder:
Düşük Küresel Isınma Potansiyeli (GWP)
GWP'nin 150'nin altında olan Coolants genellikle düşük GWP olarak kabul edilir.Bir sonraki nesil soğutucular GWP değerleri 10 altında hedef alır, Kigali Değişikliğin fazı programıyla uyumlu hale getirir. GWP, üretim sırasında meydana gelen doğrudan iklim etkisini azaltır, operasyon ve son derece hayattaki tasarruf sağlar.
Zero Ozone Depletion Potansiyel (ODP)
Tüm ecofriendly coolants'in bir ODP'si sıfır olması gerekir. Bu, Montreal Protokolüne uygun temel gerekliliktir. Doğal soğutucular ve çoğu sentetik alternatifler (HFOs, bazı HFC karışımları) bu kriteri doğal olarak karşılar.
Termal Stability ve Kimyasal Inertness
Soğuk bir şekilde, metalik veya toksik ürünlerle ilgili olarak uygun olmayan işletim sıcaklık aralığı üzerinde stabil kalmalıdır. Yüksek termal istikrar ayrıca kasvetli formasyon oluşumunu önler ve kompresörlerin ömrünü uzatmalıdır. Örneğin, amonyak (R-717) termal olarak stabildir, ancak bakır bileşenlerin korozyonundan kaçınmak için dikkatli malzeme seçimi gerektirir.
Başarısızlık veya Azaltılmasız Flammability
Güvenlik çok önemlidir. Birçok düşük GWP soğutucular uygun mühendislik kontrolleriyle güvenle kullanılabilir ( ASHRAE tarafından A2L olarak sınıflandırılmış) anlamına gelir, bu da daha düşük bir yanma limiti ve düşük ısısı vardır.A2L soğutucular güvenli bir şekilde doğru mühendislik kontrolleriyle kullanılabilirken, uygun olmayan seçenekler retrofit uygulamaları ve yoğun nüfuslu ortamlar için tercih edilir.
Biyodegradability ve Low Toxicity
Açık hava sistemleri veya yanlışlıkla salıverilen uygulamalar için toprak veya su ile temasa geçebilir - jeotermal ısı pompaları veya endüstriyel soğutma kuleleri gibi - Biyo bazlı soğutucular, bitkisel yağlardan elde edilen biyo temelli serinleştiriciler, uzun vadeli ekosistem riskini azaltabilir. ek olarak, soğuk algınlığı işçileri ve halkları korumak için düşük akut ve kronik toksisiteye sahip olmalıdır.
Mevcut Altyapı ile uyumluluk
Yeni serinlerle mevcut soğutma sistemlerinin iyileştirilmesi, malzemeler (gazketler, mühürler, karıncalar, yağlar) uyumlu olup olmadığını yüksek çözünürlükte yüksek maliyetlere sahiptir. Örneğin, R-290 (propane) doğal bir reaktif elektrik bileşenleridir, ancak yüksek flammability (A3 sınıflandırması nedeniyle patlamaya dayanıklı elektrik bileşenleri gerektirir.
Yüksek Cilt Soğutma Kapasitesi
Volumetrik soğutma kapasitesi, kompresör ve ısı değiştiricilerinin boyutunu belirler. Yüksek kapasiteli serin bir şekilde daha küçük, daha kompakt sistemlere izin verir, malzeme kullanımını azaltır ve soğutucu şarjı. Bu parametre özellikle otomotiv ve mobil HVACde önemlidir, uzay ve ağırlık kısıtlamaları şiddetlidir.
Eko-Friendly Coolants'teki Son Gelişmeler
Son on yılda, sürdürülebilir serinler arayışı hızlandırılmış, birkaç umut verici sıvıya sahip olmakta ve bu, doğal soğutucular, hidroflorolefinler (HFOs), ve nano-enhanced sıvılar ısı transfer performansı sınırlarını zorlamaktadır.
Doğal Petrollerden Biyoyasal Coolants
Bitkisel yağlar, şekerleme ve Hindistan'da, ısı transfer sıvıları, güneş ısı sistemlerindeki ısı transfer sıvıları gibi incelenmiştir. yüksek flaş noktaları, biyodegradability ve düşük toksisiteler onları çekici hale getirir. Ancak, nispeten düşük ısı iletkenliği, mineral yağ limitleri ile kıyaslanabilir. Son araştırma kimyasal değişiklikler üzerinde yoğunlaşmıştır - örneğin, ısı geçişi veya transkriptikasyonu artırmak için - ısıl stabilite ve vizor indeksi geliştirmek. Örneğin, til esterler, soya yağından elde edilen daha iyi düşük ısı iletkenliği sağlar.
Hidroflorolefins (HFOs) ve Low-GWP Refrigerants
HFOs, R-1234yf ve R-1234ze (E) gibi başarılı bir şekilde atmosferde hızla kırılan, 1. R-1234yf (GWP = 4), HFC'lerin küçük miktarlarıyla (GWP = 1.430) bir araya getirilmesinde yaygın olarak kullanılır.
Nanofluidler: Nanopartikül-Enhanced Heat Transfer
Nanofluidler nanopartiküllerin (tipik olarak 1-100 nm) su gibi temel sıvılarda, alkali glycol veya biyo-kampiyonel nanopartiküllerin eklenmesi, metal oksitlerin (alumina, titania), karbon nanotüpler) yükleyicilerin yüksek ısıtılması ve daha yüksek ısı geçişinin arttırılmasına olanak sağlar. Örneğin, grafiksel nanofluidler iletkenliği artırmaktadır.
Uygulamaları Across Industries
Eko dostu serinler tek bir boyuta sahip değildir. Farklı sektörler sıcaklık aralığı, basınç, güvenlik ve sistem tasarımı açısından eşsiz gereksinimleri vardır. Aşağıdaki alt bölümler en yeni serin teknolojiler için umut verici uygulamaları özetliyor.
HVAC ve Refrigeration
Soğutma sektörü, küresel olarak en büyük soğutucular tüketicidir. Ticari soğuk ve çatı birimleri HFO bazlı karışımlara geçiş yapıyor (örneğin, R-513A, R-515B), 10-15% GWP, aynı kapasiteyi ve verimliliği korumak için kıyasla daha düşük GWP sağlar. Supermarket zincirleri, yüksek basınçlı havalimanları ve düşük ısı pompası için yüksek ısıtıcı sistemleri gerektirir.
Otomotiv Isı Yönetimi
Otomotiv kliması (MAC) sistemleri büyük ölçüde R-1234yf'e geçti, model yılı 2013'te Avrupa'da araçlarını korumak için batarya-S. EPA'nın HFC'lerin fazı yüksek şarj / kesinti oranlarına göre sınırlı ısı transferleri sunuyor. Araştırmacılar, yüksek kabinli ısıtılmış sıvıları temizleyebilirler, bu da bataryalı ısı pompasına ek olarak ısıtılabilir.
Endüstriyel Süreçler ve Veri Merkezleri
Endüstriyel soğutma - yüksek enerjili sebze yağı gibi kimyasal yağlar için, yüksek ısıtıcılar veya üretim makineleri için - hava soğutma merkezlerinde aşırı talepler yapılır. Çevrede birçok endüstriyel ısı transfer sıvıları kullanan sentetik yağlardır. Yüksek dozlu sebze yağı gibi, orta sıcaklık prosesleri (300 °C'ye kadar) düşük GWP ve mükemmel bir dielektrikli sıvı soğutma teknolojileri, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte bulunan toplam enerji ayak izi ile başa çıkmak için ortaya çıkmaktadır.
Düzenleme
Politika çerçeveleri, çevre dostu serinlemelerin benimsenmesi için birincil sürücüdür. Montreal Protokolü, Kigali Değişikliği aracılığıyla, gelişmiş ülkeler için 2047 tarafından HFC tüketiminde% 80 indirimi görev alıyor. Bölgesel olarak, Avrupa Birliği'nin F-Gas Yönetmeliği, HFC'lerin kullanımını sadece 15 yıldan fazla kısıtlayan bir aşamaz.
Meydanlar ve Gelecek Yollar
İlerlemeye rağmen, CO2 gibi birkaç engel, mevcut yağlarla mükemmeliyet gerektirir. Örneğin, bazı HFO'lar genellikle HFC'lerden daha pahalıdır (POE) ancak mineral yağları ile ilgili olarak, nanopartiküller için yüksek miktardaki üretim için gerekli olan bir miktar azaltılabilir.
Biyo bazlı soğutucuların uzun süreli stabilitesi tekrarlanmış termal bisiklet altında ve nem ve oksijenin varlığı, aktif bir araştırma alanıdır. Oxidasyon inhibitörleri ve gelişmiş temel petrol işlemesi hizmet ömrünü uzatabilir, ancak çok yıllık süreler boyunca alan verileri sparse.
Gelecek araştırma, nanofluid'in düşük ısı transfer özelliklerini korumak için HFC'nin küçük bir kesimle birlikte, düşük genel GWP. Makine öğrenimi ve moleküler simülasyonu, termodinamik ve çevresel özellikleri için binlerce soğutucu molekülü harmanlayan, keşif. Katkıda bulunan bir HFO kombinasyonu, nano kanal ısı değiştiricileri özellikle nanofluidasyon ve ısı transfer özelliklerini azaltmak için tasarlanmış küçük bir kombinasyondur. sonuçta, hedef “cirsel” bir serinlemedir: bir şekilde geri dönüştürülemez, geri dönüşüm, biyokanıtımı güvenli bir şekilde geri dönüşüme neden olabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Eko-dost serinlerin gelişimi basit bir alt kurum değildir - bu durum, biyo-yaratıcı yağlardan HFO'ya soğutma ve nano-enhanced sıvılarına kadar, her inovasyonun belirli bir çevresel etkiyle ilgili olarak ele alınmasıdır: ozon kesinti, küresel ısınma, düzenleyici baskının yakınlaştırılması ve tüketicinin bilimsel olarak daha uzun bir süre boyunca sürdürülebilirlik talep etmesi ve malzemelerdeki ilerlemeler hızla evrimleşmeye yardımcı olur.