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, R32 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 (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
Название вещества |
Пыль растительного и животного происхождения |
Табак | Спирт этиловый | Фреон-22 |
Величина ПДК, мг/м3 |
2 | 3 | 1000 | 3000 |
Класс опасности | III, IV | III | IV | IV |
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, R-410A, R-32. 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
Обозначение хладагента |
ПБ 09* ДК, г/м3 |
СНиП ДАК, г/м3 |
ASHRAE*** RQL, г/м3 |
EN 378*** PL, г/м3 |
R-134a | 310 | 250 | 250 | |
R-22 | 300 | 310 | 150 | 300 |
R-407C | 310 | 310 | ||
R-410A | 310 | 440 |
* ПБ 09-592-03 – Правила устройства и безопасной эксплуатации холодильных си- стем. ** СниП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». *** ANSI/ASHRAE Standard 15-2007 (USA) «Safety Standard for Refrigeration Systems». **** EN 378:2000 EUROPEAN STANDARD «Refrigeration systems and heat pumps – Safety and environmental requirements». |
Таблица 3
Пример анализа применимости систем кондиционирования для помещений различной площади
Площадь помещения, м2 | 2 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
Максимальное количество фреона в системе, кг | 1,5 | 3,9 | 7,7 | 11,6 | 15,5 | 19,3 | 23,2 |
Тип системы непосредственного охлаждения | Split |
Split Multi-split Sky |
Split Multi-split Sky |
Split Multi-split Sky VRV |
Split Multi-split Sky VRV |
Split Multi-split Sky VRV |
Split Multi-split Sky VRV |
Таблица 4
Количество фреона в чиллерах DAIKIN (данные приведены для отдельных моделей чиллеров)
Тип | Холодопроизво-дительность, кВт | Хладагент | Масса, кг | Удельное кол-во хладагента, кг/кВт | Удельная холодопроизво-дительность, кВт/кг |
С водяным охлаждением | 2093 | R-410A | 130 | 0,062 | 16,10 |
1620 | R-410A | 130 | 0,080 | 12,46 | |
546 | R-134a | 76 | 0,139 | 7,18 | |
123 | R-134a | 18 | 0,146 | 6,83 | |
1893 | R-134a | 292 | 0,154 | 6,48 | |
334 | R-134a | 53 | 0,159 | 6,30 | |
1050 | R-134a | 290 | 0,276 | 3,62 | |
С воздушным охлаждением | 605 | R-134a | 70 | 0,116 | 8,64 |
1650 | R-134a | 240 | 0,145 | 6,88 | |
790 | R-134a | 120 | 0,152 | 6,58 | |
1109 | R-134a | 172 | 0,155 | 6,45 | |
478,7 | R-134a | 78 | 0,163 | 6,14 | |
1056 | R-134a | 184 | 0,174 | 5,74 | |
1253 | R-134a | 240 | 0,192 | 5,22 | |
184 | R-134a | 36 | 0,196 | 5,11 | |
121 | R-134a | 26 | 0,215 | 4,65 | |
255 | R-134a | 76 | 0,298 | 3,36 | |
321 | R-134a | 96 | 0,299 | 3,34 |
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.