Фреон

Фреоны обладают уникальными свойствами: они химически инертны, взрыво- и пожаро-безопасны, нетоксичны и благодаря этому широко используются в промышленности.Фреоны используются как хладагенты в бытовых холодильниках и кондиционерах, как распылители в упаковках аэрозолей различного назначения, как вспениватели при производстве пенопластов, как реагенты при производстве интегральных схем в электронике, широко применяются фреоны и в системах газовогопожаротушения.

В настоящее время значительно обострился интерес к безопасности фреонов. А если учесть, что фреоны в качестве хладагентов применяются в большинстве типов систем кондиционирования, то вопрос о безопасности применения фреонов всегда был и остается очень важным. Фреоны применяются как в бытовых кондиционерах типа Split, так и в чиллерах большой производительности.

Рассмотрим вопрос о том, насколько опасны фреоны при воздействии на человека.

В соответствии с ГОСТом 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» фреоны относятся к веществам IV класса опасности. К этому классу отнесены малоопасные вещества. (Самые опасные вещества относятся к первому классу опасности.) В табл. 1 приведены некоторые вещества и их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны.

Напомним, что ПДК – концентрация вещества, которая при длительном воздействии в рабочее время в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний и отклонений в состоянии здоровья человека. ПДК устанавливает Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации. Трудно объяснить почему, но в настоящее время не для всех фреонов установлены значения ПДК. В ГОСТе не определены ПДК для широко используемых фреонов R-134a, R-407C, R-410A и компонентов этих фреонов.

Как видно из табл. 1, фреон существенно менее опасен, чем пыль, табак и спирт. Однакофреон не имеет запаха и его трудно обнаружить. Поэтому некоторые люди могут опасаться отравления фреоном при использовании бытовых приборов. Покажем, что эти опасения лишены оснований.

Например, каждый человек имеет бытовой холодильник дома. В нем содержится около 500 г фреона (цифра умышленно завышена). При площади квартиры 50 м2 ее объем равен примерно 135 м3. Если весь фреон мгновенно попадет из холодильника в воздух помещений, то концентрация фреона составит 3,7 г/м3 (3 700 мг/м3) и несколько превысит значение ПДК (3 000 мг/м3). Однако наличие естественной вытяжной вентиляции воздуха в квартире с нормированным значением расхода воздуха 47 м3/ч (кратность воздухообмена 0,35) позволит в течение часа понизить концентрацию фреона ниже предельно допустимого значения.

Фреон содержится также и в бытовых кондиционерах. В бытовом кондиционере типа Split содержится около одного килограмма фреона. При полном вытекании фреона в воздух помещения концентрацияфреона в течение двух часов снизится до допустимого значения.

Интересно отметить, что многие лекарственные препараты (к примеру, дозированные аэрозольные ингаляторы), одобренные Минздравсоцразвития РФ(свободно продаются в аптеках и в том числе отпускаются без рецепта врача), содержат фреон в качестве распылителя. Итак, мы наглядно подтвердили, чтофреоны малоопасны при прямом воздействии на человека.

Таблица 1
Примеры веществ различных классов опасности

Многие читатели этой статьи будут искренне удивлены тому факту, что значение ПДК вообще никак не используется при проектировании систем кондиционирования. Это связано с тем, что человек без вреда для собственного здоровья может кратковременно переносить концентрацию вредных веществ, значительно превышающую ПДК. Многие согласятся с этим утверждением хотя бы на примере такого вредного вещества, как этиловый спирт.

А ведь именно кратковременное повышение концентрации фреона возможно при аварийной разгерметизации холодильных машин и систем кондиционирования.

Поэтому для оценки опасности кратковременного воздействия на человека в СНиПе 41-01-2003 введен новый параметр – ДАК – допустимая аварийная концентрация фреонов. Для всех марок фреонов установлено одно значение ДАК – 310 г/м3 (табл. 2). Это очень мудрое решение, поскольку фреонов много и не для всех марок известны значения ДАК. Правда, в СНиПе сделана оговорка о возможности использования других значений ДАК по информации от завода – производителя фреона. Трудно сказать, как реально можно воспользоваться этим правом, поскольку у иностранных производителей используется другая терминология, и не очень ясно, какой документ от иностранного производителя может иметь официальный статус, подтверждающий новое значение ДАК для конкретного фреона.

Кстати, в нашей стране нет единого подхода к терминологии и значениям для ДАК. Так, в «Правилах устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем» ПБ 09-592-03 параметр, аналогичный ДАК, назван «практически допустимой концентрацией паров хладагента при аварийных ситуациях – ДК». В этом документе ДК определен индивидуально для каждой марки фреона. Проблема только в том, что в число этих фреонов не вошли широко используемые в настоящее время фреоны R-134a, R-407C и R-410A. Как использовать этот документ по отношению к этим фреонам – непонятно.

Не ясно также и то, каким образом в СНиПе и в «Правилах» получены значения ДАК и ДК.

Анализ табл. 2 показывает, что эти значения могли быть заимствованы из существующих в мире стандартов. Так, в американском стандарте ASHRAE в качестве ДАК используется параметр «Quantity of Refrigerant per Occupied Space», значение которого имеет конкретное обоснование. Для каждого хладагента этот параметр определен либо по концентрации хладагента, которая уменьшает концентрацию кислорода в воздухе до 19,5 %, либо, например, для фреона-22 принимается на уровне 80 % от предела кардиологической чувствительности человека.

Как нам кажется, наиболее четко и полно нормативы по безопасности фреонов прописаны в европейском стандарте EN 378. Во-первых, здесь приведены сведения для всех хладагентов. Во-вторых, четко указаны критерии определения «Practical limit» (PL), который является аналогом ДАК. Так, для фреонов, указанных в табл. 2, величина концентрации PL определяется либо на уровне 50 % от предела концентрации хладагента, вызывающей эффект удушья от недостатка кислорода, либо принимается на уровне 80% от предела кардиологической или наркотической чувствительности человека за короткий промежуток времени.

Обратим внимание на некоторые вопросы, которые надо учитывать при проектировании фреоновых систем кондиционирования, чтобы они были полностью безопасными для людей. В СниПе 41-01-2003 указано, что системы непосредственного охлаждения (Split, Multi-split, Sky и VRV) разрешается использовать, если масса фреона при аварийном выбросе его из всего контура циркуляции в меньшее из обслуживаемых помещений не превысит допустимой аварийной концентрации ДАК 310 г/м3. Это требование легко учесть при проектировании. Для этого надо провести анализ помещений и определить допустимую массу фреона в системе, обслуживающей каждое помещение. Пример такого анализа приведен в табл. 3. После этого необходимо выбрать систему, которая будет обслуживать каждое конкретное помещение. Как видно из табл. 3, помещения с площадью более 15 м2 могут обслуживаться всеми типами существующих фреоновых систем кондиционирования. Помещения небольшой площади целесообразно оснащать системой кондиционирования с небольшой холодопроизводительностью и малой массой фреона.

Таблица 2
Допустимые концентрации фреонов, применяемые в проектировании в различных странах

Таблица 3
Пример анализа применимости систем кондиционирования для помещений различной площади

Таблица 4
Количество фреона в чиллерах DAIKIN (данные приведены для отдельных моделей чиллеров)

Следует отметить, что европейский стандарт EN-378 значительно мягче трактует требования к проектированию фреоновых систем кондиционирования. Так, в офисных и административных зданиях без круглосуточного пребывания людей можно проектировать фреоновые системы с любым количеством фреона в системе.

В «Правилах устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем» ПБ 09-592-03 большое значение для проектирования имеет «наполнение единичных холодильных систем хладагентами по массе», или, проще говоря, количество фреона в системе. Понятно, что чем меньше фреона в системе, тем она безопаснее. Необходимо отметить, что в чиллерах используется различное количество фреона в зависимости от многочисленных факторов, к которым относятся холодопроизводительность системы, марка фреона, конструктивное исполнение теплообменных аппаратов, тип компрессора и другие факторы. В табл. 4 приведены примеры количества фреона в чиллерах DAIKIN.

Как видно из этой таблицы, компания DAIKIN производит чиллеры на фреоне R-410A с рекордно низким количеством фреона в системе. Чиллер холодопроизводительностью 2 000 кВт содержит лишь 130 кг фреона, что позволяет разместить его, например, в торговом центре в машинном отделении внутри здания. В этом случае «Правила…» требуют, чтобы в системе было менее 250 кг фреона.

В заключение еще раз хочется подчеркнуть, что правильное проектирование с учетом действующих нормативов обеспечивает полную безопасность для людей при использовании фреона в системах кондиционирования.