АММИАК – ЭТО нитрид водорода, его химическая формула - NH3. В обычных условиях аммиак представляет собой бесцветный газ с резким характерным запахом. Это вещество получают главным образом посредством синтеза водорода и азота в присутствии катализатора.
Ежегодный объем оборота аммиака в природе составляет, как минимум, 3 миллиарда тонн. Человек в процессе жизнедеятельности производит около 17 граммов аммиака в сутки, корова - 1 тонну в год. Промышленным способом ежегодно получают около 150 миллионов тонн аммиака, из которых в качестве хладагента используется лишь около полумиллиона тонн.

Аммиак является одним из наиболее экономически выгодных и благоприятных для климата хладагентов.

• Потенциал разрушения озонного слоя: ODP (Ozone Depletion Potential) = 0
• Потенциал глобального потепления: GWP (Global Warming Potential) = 0
• Высокая энергоэффективность
• Экономическая выгода: низкая цена, соответственно, низкие капитальные затраты
• Доступность: аммиак можно легко купить в любой стране

Сравнение рабочих характеристик установок холодопроизводительностью 1000 кВт на различных хладагентах:

	R 134a	R 717 (аммиак)	R 718 (вода)
Температура охлажденной воды (вход/выход), °C	12/6	12/6	12/6
Температура испарения/конденсации, °C	4,3/27,1	3,0/27,0	5,0/25,0
Перепад давления	2,1	2,2	3,6
Массовый расход хладагента, кг/с /в % по отношению к R134a	6,2	0,9/15	0,4/ 6
Объемный расход хладагента, м3с/ в % по отношению к R717	1,320/161	822	220,115/26,778
Потребляемая мощность, кВт	141	125	101
Холодильный коэффициент СОР	7,1	8,0	9,9
Мощность по вакууму, кВт	0	0	12
Полная потребляемая мощность, кВт	141	125	113
Полный СОР/ в % по отношению к R134a	7,1	8,0/ 113	8,9/ 125

Обычно в качестве холодильного агента применяется чистый аммиак (99,98%), не разбавленный водой и не загрязнённый примесями.

В последнее время появляются новые смеси, созданные на основе аммиака. Они позволяют понизить температуру нагнетания, снизить перепад давлений в компрессоре и повысить холодопроизводительность установки. Например, следует упомянуть смесь R723, состоящую из 60% аммиака и 40% диметилового эфира, которую в будущем планируют применять в тепловых насосах.

Да, при условиях соблюдения техники безопасности. В любой холодильной системе неизбежны утечки, кроме того, не все холодильные агенты имеют запах, поэтому факт утечки опасного для здоровья персонала и окружающей среды хладагента не всегда можно зафиксировать сразу.

К счастью, в случае с аммиаком опасность снижена до минимума. Аммиак используют в качестве хладагента по всему миру, и его надежность подтверждается 150 годами активного применения.

Вот некоторые из главных преимуществ использования аммиачных установок:

• Плотность аммиака
• Характерный запах, который сигнализирует о самых мелких утечках даже при концентрациях, уровень которых значительно ниже опасного значения
• Очень ограниченный диапазон воспламеняемости
• Новые технологии в области безопасности
• Использование малоёмких пластинчатых теплообменников
• Секционное разделение трубопроводов на отсеки
• Возможность автоматического перекрытия отсеков
• Система обнаружения утечек и оповещения персонала

Таким образом, аммиак практически безопасен для человека и окружающей среды.

Аммиак трудно воспламеняется и обладает крайне узким диапазоном воспламеняемости. Самовоспламенение аммиака возможно при температуре свыше 651°C. Он воспламеняется только при высоких концентрациях и в весьма редких случаях. Аммиак не горит сам по себе, воспламенение паров аммиака требует непрерывного внешнего источника пламени. Для воспламенения аммиака требуется гораздо больше энергии, чем для возгорания других горючих веществ (14 мДж против 0,26 мДж для метана, этана и пропилена и 0,02 мДж для газообразного водорода). Энергии разрядов в трехфазных электрических системах напряжением 440 Вольт недостаточно для воспламенения аммиака, и это является причиной отсутствия каких-либо требований по взрывобезопасности электрооборудования холодильных аммиачных систем. Аммиак способен гореть только в замкнутых пространствах, в силу чего определяется как неогнеопасный при использовании на открытом воздухе. Скорость распространения пламени при горении аммиака составляет всего лишь 8 см/с, это гораздо меньше, чем у других огнеопасных холодильных агентов и этого недостаточно для возникновения серьезных проблем.

Таким образом, правильно спроектированный аммиачный холодильный цех, хорошо проветриваемый и без источников возможного возгорания, находится в безопасности.

Да, в больших концентрациях аммиак токсичен для человека. Однако в связи с тем, что даже малейшие следы аммиака могут быть легко обнаружены в воздухе (см. таблицу ниже), то можно произвести безопасный и быстрый ремонт системы. Более того, легко ощутимый резкий запах будет стимулировать людей покинуть помещение. Еще одним явным преимуществом аммиака является то, что он в 1.7 раз легче воздуха, и таким образом легко вентилируется в атмосферу.

Физиологическое воздействие аммиака на организм человека.

Концентрация газа, ppm	Воздействие на человека без средств защиты	Реакция организма	Продолжительность воздействия и установленные уровни воздействия
5*	Пороговое значение для обнаружения аммиака. Зависит от температуры - выполнение задачи облегчается при низкой температуре и в сухой воздушной среде	Не опасен	Не ограничено
20	Большинство людей чувствуют характерный запах	Не опасен	В большинстве стран - не ограничено
25-35	Характерный запах	Не опасен	Предельно допустимая концентрация в большинстве стран. В США - предельно допустимая концентрация в воздухе производственного помещения
50	Явно ощутимый запах. У непривыкшего человека возникает желание покинуть производственный участок	Не опасен	Во многих странах разрешен 8-часовой рабочий день. В ряде стран 50 ppm являются предельно допустимой концентрацией
100	На здорового человека неблагоприятного воздействия не оказывает. Неприятный запах может вызвать панику у не привыкшего к нему человека	Не опасен	Не следует находиться в помещении дольше, чем необходимо
200	Сильный запах	Не опасен	Предельная ядовитая концентрация, установленная в рамках Программы управления рисками (EPA RMP), США
300	Человек, имеющий опыт работы с аммиаком, стремится покинуть производственный участок	Не опасен, но опытный персонал считает неприемлемым продолжение работы	В США концентрация считается представляющей непосредственную опасность для жизни или здоровья. При концентрациях ниже этого предела использование защитных масок в США не является обязательным.
400-700	Мгновенное раздражение глаз и дыхательной системы. Даже привыкший человек не может оставаться в помещении	Не опасен, но опытный персонал считает неприемлемым продолжение работы	В нормальных условиях какого-либо серьезного вреда здоровью нет, даже при продолжительности воздействия 30 минут
1700	Кашель, спазм голосовых связок, серьезное раздражение слизистой носа, глаз и дыхательной системы	Опасен	При продолжительности воздействия 30 минут - опасность для здоровья, оказание срочной медицинской помощи
2000-5000	Кашель, спазм голосовых связок, серьезное раздражение слизистой носа, глаз и дыхательной системы	Опасен	При продолжительности воздействия 30 минут и даже менее возможен смертельный исход
7000	Потеря сознания, дыхательная недостаточность	Опасен	Летальный исход

* - Концентрацию в 2-5 ppm (миллионных долей) можно обнаружить по запаху; воздействие зависит от индивидуальных особенностей организма, температуры и влажности воздуха. Преимущество низкого порога чувствительности к аммиаку состоит в том, что благодаря ему возможна своевременная эвакуация из опасной зоны. Даже люди, не чувствующие запаха, ощущают его болевое воздействие на слизистые оболочки и влажные участки кожи.

Нет. Аммиак не оказывает абсолютно никакого негативного влияния на озоновый слой Земли.

Нет. При выпуске в атмосферу аммиак сразу же перерабатывается. Использовать аммиак в качестве хладагента означает действовать в соответствии с международными соглашениями по сокращению глобального потепления и истощению озонового слоя.

Каждый год утечки хладагентов составляют 10%-25% от полной заправки системы. Учитывая, что потенциал глобального потепления для аммиака равен 0, в то время как для фреона R22 он составляет 1700, а для R404а - 3260, можно сделать вывод, что применение аммиачных систем вместо фреоновых позволяет снизить количество парниковых газов в атмосфере.

Также важно отметить, что аммиак приводит к снижению косвенных выбросов парниковых газов за счет максимизации энергоэффективности оборудования, в котором он используется. Это связано с рядом факторов, в том числе с его высокими термодинамическими характеристиками. В результате аммиачные системы используют меньше первичной энергии по сравнению с другими широко используемыми хладагентами. Косвенное влияние аммиака на глобальное потепление является одним из самых низких среди всех хладагентов.

Нет. Аммиак был впервые использован в качестве хладагента в 1850-х годах. Первые патенты на аммиачные холодильные машины были поданы в 1870-е годы. Из всех хладагентов, используемых в промышленности, только аммиак сумел завоевать серьезное доверие потребителей на долгие годы.
Даже после появления галоидоуглеводородов аммиак во многих странах мира остался наиболее часто используемым в промышленных целях хладагентом.

Аммиак способен поглощать большое количество тепла при испарении. Из доступных хладагентов аммиак является наиболее эффективным для промышленного холодильного оборудования. Это, в свою очередь, приносит значительную выгоду потребителям, т. к. снижение эксплуатационных расходов способствует снижению цен на продовольствие.
Например, центральная холодильная станция, работающая на аммиаке в новом терминале лондонского аэропорта Хитроу 5, использует четыре чиллера, каждый холодопроизводительностью 6,6 мВт. Применение чиллеров, работающих на аммиаке, обеспечило снижение потребления энергии минимум на 30% по сравнению с фреоновой системой.

Аммиак применяется в следующих отраслях:

Переработка, хранение и транспортировка пищи: во всём мире аммиачные системы являются незаменимыми в пищевой промышленности – без них сложно представить себе процедуры замораживания и хранения продуктов. При холодопроизводительности от 50 кВт применение аммиачных установок является предпочтительным из-за гораздо большей эффективности использования энергии и меньших утечек.

Нефтехимическая и фармацевтическая промышленность, добыча: в течение многих лет аммиачные системы используются для получения льда для охлаждения химических реакторов, а также в технологических процессах производства нефтехимических продуктов.

Кондиционирование воздуха: аммиак все больше используется для систем кондиционирования воздуха общественных зданий, больниц, учебных заведений и.т.д., что приводит к снижению энергопотребления. Система кондиционирования воздуха на международной космической станции также работает на аммиачном оборудовании.

Чиллеры: чиллеры, использующие R717 и жидкий хладоноситель в качестве хладагента, позволяют безопасно использовать аммиак в больших зданиях. Аммиак используется в абсорбционных чиллерах (с водой в качестве абсорбента), а также в винтовых и поршневых.

Супермаркеты: совсем недавно аммиак стали использовать в сочетании с двуокисью углерода (CO2) в системе «Каскад», что обеспечивает большую эффективность при меньшем использовании аммиака.

Рыболовные суда: аммиачное оборудование широко используется на морских судах для охлаждения холодильных контейнеров и для получения чешуйчатого льда.

Тепловые насосы: тепловой насос, работающий в тандеме с холодильной установкой, использует тепло конденсации для нагрева горячей воды для отопления здания, одновременно вырабатывая холод. Новые тепловые насосы, работающие по схеме «аммиак-вода», позволяют нагревать воду до 115°C. Кроме того, новые разработки в области использования аммиака для жилых тепловых насосов с мощностью 6 кВт имеют заправку аммиака менее 100 г.

Индустрия развлечений, катки, лыжные трассы: аммиак используется для охлаждения ледовых арен, параллельно обогревая грунт за счет тепла конденсации. Интересно, что самый большой открытый стадион в Европе (Карстад, Швейцария) и самый большой снежный дом в мире (Дубай, ОАЭ) используют в качестве холодильного агента именно аммиак.

Большие аммиачные холодильные системы имеют заправку в среднем до 60 000 кг. Установки для пищевой промышленности имеют заправку от 5 до 100 тон. Для уменьшения количества аммиака, на крупных промышленных предприятиях начинают использовать аммиак в сочетании с вторичным хладагентом, таким как двуокись углерода (R744) или пропилен гликоль, а это означает, что заправка аммиака снижается на 80%.

Сегодня аммиак остаётся наиболее эноргоэффективным и экономически выгодным хладагентом для всех типов промышленных объектов. Аммиак составляет 15% от общего объема рынка хладагента.

Аммиак нашёл широкое применение в США и Канаде, это обусловлено тем, что законодательством этих стран хорошо урегулированы вопросы эксплуатации аммиачных установок.

R717 получил широкое распространение в Великобритании и Германии. Чуть менее распространен аммиак в других странах Европы – Франции, Бельгии, Нидерландах, Италии и т.д.

В странах Скандинавии R717 нашёл широкое применение из-за высоких налогов на выбросы парниковых газов.

Применению аммиака в России мешают излишние опасения людей относительно его высокой опасности, однако на большинстве промышленных предприятий для получения холода по-прежнему используют аммиак.