Буықты компрессиялық салқындату процесі

Кіріспе

Тоңазыту процесі

Буды қысыммен тоңазыту немесе буды қысыммен тоңазыту жүйесі (VCRS), онда тоңазытқыш фазалық өзгерістерге ұшырайды, көптеген тоңазыту циклдерінің бірі және ғимараттар мен автомобильдерді кондициялауға арналған ең көп таралған әдіс. Ол сондай-ақ тұрмыстық және коммерциялық тоңазытқыштарда, азық-түлік пен ет өнімдерін салқындатылған немесе мұздатылған күйде сақтауға арналған ірі көлемдегі қоймаларда, тоңазытқыш жүк көлігі мен теміржол вагондарында және көптеген басқа да коммерциялық және өнеркәсіптік салаларда қолданылады. Мұнай өңдеу зауыттары, мұнай-химия және химиялық өңдеу зауыттары, табиғи газ өңдеу зауыттары – бұл көптеген өнеркәсіптік зауыттардың түрлері, олар көбінесе үлкен буды қысыммен тоңазыту жүйелерін пайдаланады. Каскадты тоңазыту жүйелері екі компрессорды пайдалана отырып іске асырылуы мүмкін. Тоңазыту – жабық кеңістіктің температурасын төмендету, оны үшін кеңістіктен жылуды алып тастап, басқа жерге беру процесі. Бұл функцияны орындайтын құрылғы кондиционер, тоңазытқыш, ауадан жылу сорғысы, геотермальдық жылу сорғысы немесе суытқыш (жылу сорғысы) деп атауға болады.

Сипаттама

Буды сығыстыру жүйесі салқындатылатын кеңістіктен жылуды сіңіріп алып, жоятын және кейіннен осы жылуды басқа жерге шығаратын айналымдағы сұйық тоңазытқышты орта ретінде пайдаланады. 1-суретте әдеттегі, бір сатылы буды сығыстыру жүйесі көрсетілген. Мұндай жүйелердің барлығында төрт компонент болады: компрессор, конденсатор, дозалау құрылғысы немесе жылулық кеңею клапаны (газды клапан деп те аталады) және буландырғыш. Айналымдағы тоңазытқыш компрессорға қаныққан бу күйінде кіреді және жоғары қысымға дейін сығылады, соның салдарынан температурасы да жоғарылайды. Ыстық, сығылған бу содан кейін қызған бу күйінде болады және суыту суымен немесе суыту ауасымен конденсациялануы мүмкін температура мен қысымда болады. Содан кейін қызған бу конденсатордан өтеді. Осы жерде жылу айналымдағы тоңазытқыштан сыртқы ортаға беріледі, нәтижесінде газ тәрізді тоңазытқыш суынып, сұйықтыққа айналады. Конденсатор түріне байланысты, шығарылған жылуды су немесе ауа алып кетеді. Конденсацияланған сұйық тоңазытқыш, қаныққан сұйық күйінде, кейіннен кеңейту клапаны арқылы өтеді, онда қысым күрт төмендейді. Бұл қысымның төмендеуі сұйық тоңазытқыштың бір бөлігінің адиабатикалық жылдам булануына әкеледі. Адиабатикалық жылдам буланудың автоматты салқындату әсері сұйық және бу тоңазытқыш қоспасының температурасын салқындатылатын жабық кеңістіктің температурасынан төмендетеді. Содан кейін салқың тоңазытқыш сұйық және бу қоспасы буландырғыштағы спираль немесе түтіктер арқылы жіберіледі. Жабық кеңістіктегі ауа термиялық конвекция немесе желдеткіш арқылы спираль немесе түтіктердің бойымен айналады. Ауа салқың тоңазытқыштан жылырақ болғандықтан, жылу беріледі, ол ауаны салқындатады және сұйықтықтың булануына себеп болады, оны жылуды сіңіріп, газ күйіне қайтарады. Тоңазытқыш ағынында сұйықтық қалғанда, оның температурасы тоңазытқыштың қайнау температурасынан жоғары көтерілмейді, бұл буландырғыштағы қысымға байланысты. Көптеген жүйелер барлық тоңазытқышты буландыру үшін жасалған, бұл компрессорға сұйықтық қайтарылмайтынына кепілдік береді. Тоңазыту циклын аяқтау үшін буландырғыштан шыққан тоңазытқыш буы қайтадан қаныққан бу күйінде компрессорға жіберіледі. Уақыт өте келе буландырғыш сыртқы ылғалдылықтан мұз немесе су жинауы мүмкін. Мұз еріген кезде ерітіледі. Еріген мұздан немесе буландырғыштан шыққан су тамшылайтын табаға түседі, ал су гравитация күшімен немесе конденсат сорғысымен алынады.

Vapor compression uses a circulating liquid refrigerant as the medium which absorbs and removes heat from the space to be cooled and subsequently rejects that heat elsewhere. Figure 1 depicts a typical, single stage vapor compression system. All such systems have four components: a compressor, a condenser, a metering device or thermal expansion valve (also called a throttle valve), and an evaporator. Circulating refrigerant enters the compressor in the thermodynamic state known as a saturated vapor and is compressed to a higher pressure, resulting in a higher temperature as well. The hot, compressed vapor is then in the thermodynamic state known as a superheated vapor and it is at a temperature and pressure at which it can be condensed with either cooling water or cooling air flowing across the coil or tubes. The superheated vapor then passes through the condenser. This is where heat is transferred from the circulating refrigerant to an external medium, allowing the gaseous refrigerant to cool and condense into a liquid. The rejected heat is carried away by either the water or the air, depending on the type of condenser. The condensed liquid refrigerant, in the thermodynamic state known as a saturated liquid, is next routed through an expansion valve where it undergoes an abrupt reduction in pressure. That pressure reduction results in the adiabatic flash evaporation of a part of the liquid refrigerant. The auto refrigeration effect of the adiabatic flash evaporation lowers the temperature of the liquid and vapor refrigerant mixture to where it is colder than the temperature of the enclosed space to be refrigerated. The cold refrigerant liquid and vapor mixture is then routed through the coil or tubes in the evaporator. Air in the enclosed space circulates across the coil or tubes due to either thermal convection or a fan. Since the air is warmer than the cold liquid refrigerant, heat is transferred which cools the air and causes evaporation of the liquid, returning it to a gaseous state whilst absorbing heat. While liquid remains in the refrigerant flow, its temperature will not rise above the boiling point of the refrigerant, which depends on the pressure in the evaporator. Most systems are designed to evaporate all of the refrigerant to ensure that no liquid is returned to the compressor. To complete the refrigeration cycle, the refrigerant vapor from the evaporator is again a saturated vapor and is routed back into the compressor. Over time, the evaporator may collect ice or water from ambient humidity. The ice is melted through defrosting. The water from the melted ice or the evaporator then drips into a drip pan, and the water is carried away by gravity or a condensate pump.

Тоңазытқыш заттар

Жұмыс сұйықтығын таңдау тоңазыту циклдарының жұмысына елеулі әсер етеді және нақты бір міндет үшін ең қолайлы машинаны жобалау немесе таңдау кезінде маңызды рөл атқарады. Ең көп тараған тоңазытқыштардың бірі – «Фреон». Фреон – DuPont және басқа компаниялар өндіретін галоалкан тоңазытқыштарының тіркелген атауы. Бұл суытқыштар жоғары тұрақтылығы мен қауіпсіздігі үшін кеңінен қолданылды: олар бөлме температурасында және атмосфералық қысымда тұтанбайды, сондай-ақ оларды алмастырған күкірт диоксиді сияқты улы да емес. Галоалкандар да ұқсас немесе жақсы салқындату тиімділігіне ие мұнайдан алынған жанғыш алкандарға қарағанда қымбатқа түседі. Алайда, хлор және фтор бар тоңазытқыштар қашқан кезде жоғарғы атмосфераға жетеді. Стратосферада ХФҚ және ХХФҚ сияқты заттар ультракүлгін сәулеленудің әсерінен ыдырайды, хлорлы бос радикалдарды бөліп шығарады. Бұл хлорлы бос радикалдар тізбекті реакциялар арқылы озонның ыдырауына катализатор ретінде әрекет етеді. Бір ХФҚ молекуласы мыңдаған озон молекуласын ыдыратуға себеп болуы мүмкін. Бұл Күннің күшті ультракүлгін сәулесінен Жер бетін қорғайтын озон қабатына ауыр зиян келтіреді және тері қатерлі ісігінің көбеюіне әкелуі мүмкін. Хлор басқа бөлшектермен байланысып, тұрақты молекула құрамайынша, катализатор ретінде белсенді күйінде қалады. Көбінесе қолданылатын, бірақ азайып бара жатқан ХФҚ тоңазытқыштарына R 11 және R 12 жатады. Озон қабатын бұзу әсерін азайтатын жаңа тоңазытқыштар ХФҚ-ның көп бөлігін алмастырды. Мысалдарға ХХФҚ (мысалы, көп үйлерде қолданылатын R 22) және ХФҚ (мысалы, көп көліктерде қолданылатын R 134a) жатады. ХХФҚ-лар Монреаль протоколына сәйкес бірте-бірте тоқтатылуда және хлор атомдары жоқ гидрофторкөмірсутектермен (ХФҚ) алмастырылуда. Дегенмен, ХФҚ, ХХФҚ және ХФҚ-ның барлығының жаһандық жылыну әлеуеті (ЖЖӘ) өте жоғары. Қазіргі уақытта зерттеулер R 744 ретінде белгілі суперкритикалық көмірқышқыл газы сияқты зиянсыз тоңазытқыштарға бағытталған. Бұлардың тиімділігі қазіргі ХФҚ және ХФҚ негізіндегі қосылыстармен салыстырылатындығымен қатар, жаһандық жылыну әлеуеті де әлдеқайда төмен. Өнеркәсіп пен басқарушы органдардың бағыты – ЖЖӘ төмен тоңазытқыштарға көшу. Өнеркәсіптік ортада аммиак, сондай-ақ этилен, пропан, изобутан және басқа көмірсутектер (әдеттегі R x нөмірлерімен) қолданылады, бұл қажетті температура мен қысымға байланысты. Алайда, осы газдардың көпшілігі жанғыш, жарылғыш немесе улы, сондықтан оларды қолдану шектеулі (яғни, білікті персоналдың бақылауындағы жақсы жабдықталған ортада немесе тоңазытқыштың өте аз мөлшерінде қолдану). Көміртегі-көміртегі байланыстарының кейбіреуі екі еселі байланыс түрінде болатын ГФО-лар ГЖӘ-ні төмендетуге үміт береді, сондықтан бұдан әрі алаңдаушылық тудырмайды. Сонымен қатар, қажетті қасиеттер мен тиімділікті қамтамасыз ету үшін, қолданыстағы тоңазытқыштардың әртүрлі қоспалары қолданылады, бұл олардың бағасын төмендетіп, ЖЖӘ-ні азайтады.

The selection of working fluid has a significant impact on the performance of the refrigeration cycles and as such it plays a key role when it comes to designing or simply choosing an ideal machine for a certain task. One of the most widespread refrigerants is "Freon". Freon is a trade name for a family of haloalkane refrigerants manufactured by DuPont and other companies. These refrigerants were commonly used due to their superior stability and safety properties: they were not flammable at room temperature and atmospheric pressure, nor obviously toxic as were the fluids they replaced, such as sulfur dioxide. Haloalkanes are also an order(s) of magnitude more expensive than petroleum derived flammable alkanes of similar or better cooling performance. Unfortunately, chlorine and fluorine bearing refrigerants reach the upper atmosphere when they escape. In the stratosphere, substances like CFCs and HCFCs break up due to UV radiation, releasing their chlorine free radicals. These chlorine free radicals act as catalysts in the breakdown of ozone through chain reactions. One CFC molecule can cause thousands of ozone molecules to break down. This causes severe damage to the ozone layer that shields the Earth's surface from the Sun's strong UV radiation and has been shown to lead to increased rates of skin cancer. The chlorine will remain active as a catalyst until and unless it binds with another particle, forming a stable molecule. CFC refrigerants in common but receding usage include R 11 and R 12. Newer refrigerants that have reduced ozone depletion effects compared to CFCs have replaced most CFC use. Examples include HCFCs (such as R 22, used in most homes) and HFCs (such as R 134a, used in most cars). HCFCs in turn are being phased out under the Montreal Protocol and replaced by hydrofluorocarbons (HFCs), which do not contain chlorine atoms. However, CFCs, HCFCs, and HFCs all have very large global warming potential (GWP). More benign refrigerants are currently the subject of research, such as supercritical carbon dioxide, known as R 744. These have similar efficiencies compared to existing CFC and HFC based compounds, and have many orders of magnitude lower global warming potential. General industry and governing body push are toward more GWP friendly refrigerants. In industrial settings ammonia, as well as gasses like ethylene, propane, iso butane and other hydrocarbons are commonly used (and have their own R x customary numbers), depending on required temperatures and pressures. Many of these gases are unfortunately flammable, explosive, or toxic; making their use restricted (i. e. well controlled environment by qualified personnel, or a very small amount of refrigerant used). HFOs which can be considered to be HFC with some carbon carbon bonds being double bounds, do show promise of lowering GWP very low to be of no further concern. In the meantime, various blends of existing refrigerants are used to achieve the required properties and efficiency, at a reasonable cost and lower GWP.

Жүйенің термодинамикалық талдауы

Буды сығылу циклінің термодинамикасын 2-суретте көрсетілген температура мен энтропия диаграммасында талдауға болады. Диаграммадағы 1-нүктеде айналымдағы тоңазытқыш компрессорға төмен температуралы, төмен қысымды қаныққан бу түрінде кіреді. 1-нүктеден 2-нүктеге дейін бу изоэнтропиялық түрде қысылады (тұрақты энтропияда қысылады) және компрессордан жоғары қысымды, жоғары температуралы қыздырылған бу түрінде шығады. Супержылу – будың қанығу нүктесінен жоғары, яғни қайнау нүктесінен жоғары қосылған жылу мөлшері. 2-ден 3-ке дейін бу конденсатордың бір бөлігі арқылы өтеді, онда буды салқындату арқылы супержылу алынып тасталады. 3-нүктеден 4-нүктеге дейін бу конденсатордың қалған бөлігі арқылы өтеді және жоғары температуралы, жоғары қысымды суытылған сұйықтыққа конденсацияланады. Суыту – сұйықтықтан оның ең жоғары қанығу температурасынан төмен алынған жылу мөлшері. Конденсация процесі негізінен тұрақты қысымда жүреді. 4-нүктеден 5-нүктеге дейін суытылған сұйық тоңазытқыш кеңейту клапаны арқылы өтеді және қысымның күрт төмендеуіне ұшырайды. Бұл процесс сұйықтықтың бір бөлігінің (әдетте, сұйықтықтың жартысынан азы) адиабатикалық булануына және бір бөлігінің автоматты түрде салқындауына әкеледі. Адиабатикалық булану процесі изоэнтальпиялық болып табылады (тұрақты энтальпияда жүреді). 5-нүктеден 1-нүктеге дейін суық және ішінара буланып, тоңазытқыш буландырғыштағы спираль немесе түтіктер арқылы өтеді, онда ол буландырғыштағы спираль немесе түтіктерде желдеткіш арқылы айналып өтетін жылы ауамен (салқындатылатын кеңістіктен) толығымен буланып кетеді. Буландырғыш негізінен тұрақты температурада жұмыс істейді және барлық қолда бар сұйықтықтың толығымен булануын қамтамасыз ету үшін тоңазытқышқа қысым қосылады. Бұл компрессорды қорғау үшін жасалған, өйткені компрессор сұйықтықты соруға арналмаған. Нәтижесінде алынған қыздырылған бу термодинамикалық циклді аяқтау үшін 1-нүктедегі компрессордың кіреберісіне қайта оралады. Жоғарыда айтылғандар идеалды буды сығылу салқындату циклына негізделген, ол жүйедегі үйкеліс салдарынан қысымның төмендеуі, тоңазытқыш буын қысу кезіндегі шағын ішкі қайтарымсыздықтар немесе газдың идеалды емес мінез-құлқы (бар болса) сияқты нақты жағдайларды ескермейді.

The thermodynamics of the vapor compression cycle can be analyzed on a temperature versus entropy diagram as depicted in Figure 2. At point 1 in the diagram, the circulating refrigerant enters the compressor as a low temperature, low pressure saturated vapor. From point 1 to point 2, the vapor is isentropically compressed (compressed at constant entropy) and exits the compressor as a high pressure, high temperature superheated vapor. Superheat is the amount of sensible heat added to the vapor above its saturation point, i. e. its boiling point. From point 2 to point 3, the vapor travels through part of the condenser which removes the superheat by cooling the vapor. Between point 3 and point 4, the vapor travels through the remainder of the condenser and is condensed into a high temperature, high pressure subcooled liquid. Subcool is the amount of sensible heat removed from the liquid below its maximum saturation. The condensation process occurs at essentially constant pressure. Between points 4 and 5, the subcooled liquid refrigerant passes through the expansion valve and undergoes an abrupt decrease of pressure. That process results in the adiabatic flash evaporation and auto refrigeration of a portion of the liquid (typically, less than half of the liquid flashes). The adiabatic flash evaporation process is isenthalpic (occurs at constant enthalpy). Between points 5 and 1, the cold and partially vaporized refrigerant travels through the coil or tubes in the evaporator where it is totally vaporized by the warm air (from the space being refrigerated) that a fan circulates across the coil or tubes in the evaporator. The evaporator operates at essentially constant temperature and boils off all available liquid after adding pressure to the refrigerant in order to make sure the liquid has evaporated completely. This is a safeguard for the compressor, as it cannot pump liquid. The resulting superheated vapor returns to the compressor inlet at point 1 to complete the thermodynamic cycle. The above discussion is based on the ideal vapor compression refrigeration cycle which does not take into account real world items like frictional pressure drop in the system, slight internal irreversibility during the compression of the refrigerant vapor, or non ideal gas behavior (if any).

Қалқымалы компрессорлар

Қайта қозғалатын компрессорлар поршеньді, оң көлемдік ығыстыру компрессорлары болып табылады.

Ротациялық бұрандалы компрессорлар

Ротарилік бұрандалы компрессорлар да оң ығысулы компрессорлар болып табылады. Екі бірімен тісті бұрандалы ротор қарама-қарсы бағытта айналып, тоңазытқыш буын ұстап, роторлар бойымен көлемін азайтып, шығару нүктесіне жеткізеді. Шағын қондырғылар кері ағып кетуге байланысты тиімсіз, бірақ ірі қондырғылар өте жоғары тиімділікке және үлкен өнімділікке ие.

Орталықтан тыс компрессорлар

Орталықтан тепкіш компрессорлар динамикалық компрессорлар болып табылады. Бұл компрессорлар айналмалы ротор арқылы тоңазытқыштың жылдамдығын немесе кинетикалық энергиясын арттырып, оны қысым энергиясына түрлендіретін арқылы қысымын көтереді.

Орталықтан сығу компрессорларының жоғарылауы

Орталық күштермен жұмыс істейтін салқындатқыштардың "Орталық компрессор картасы" болады, ол "қуыс шегі" және "бұғдыр шегі" көрсетіледі. Бірдей қуаттылықпен, жұмыс жағдайларының кеңірек диапазонында, диаметрі үлкен, айналу жылдамдығы төмен компрессорлы салқындатқыштардың "Орталық компрессор картасы" кеңірек болады және диаметрі кіші, арзан, айналу жылдамдығы жоғары компрессорларға қарағанда, қуыс тудыру жағдайларына аз ұшырайды. Диаметрі кіші, айналу жылдамдығы жоғары компрессорлардың қисығы көлбеу болады. Тоңазытқыш ағынының жылдамдығы төмендеген кезде, кейбір компрессорлар импеллер мен спираль арасындағы аралықты өзгертіп, қуыс тудырудың алдын алу үшін қажетті жылдамдықты сақтайды.

Скрут компрессорлары

Скролл компрессорлары да оң көлемдік ығысу компрессорлары болып табылады. Төңкерілген спираль екінші, тұрақты спиральдің ішінде айналғанда, тоңазытқыш қысылады, нәтижесінде қалталар көлемі азайып, қысым артады. Тоңазытқыш шығарылған кезде, ол толыққанды қысыммен болады.

Компрессорды жағу

Компрессордың қозғалатын бөліктерін майлау үшін, орнату немесе іске қосу кезінде салқындатқышқа май қосылады. Майдың түрі компрессор түріне қарай минералды немесе синтетикалық болуы мүмкін, сондай-ақ салқындатқыш түрімен және жүйенің басқа компоненттерімен реакцияға түспеу үшін таңдалады. Кішкентай тоңазыту жүйелерінде май бүкіл контур бойымен айналымда болады, бірақ құбырлар мен компоненттер майдың гравитация күшімен компрессорға қайта оралуына мүмкіндік беретіндей етіп жасалуы керек. Ірі, кеңейтілген жүйелерде, әсіресе сауда тоңазытуда, май компрессордан кейін орналасқан май ажыратқышта жиналады, ал май деңгейін басқару жүйесі арқылы компрессор(лар)ға қайта жіберіледі. Май ажыратқыштар 100% тиімді болмайды, сондықтан жүйедегі құбырлар майдың гравитация күшімен май ажыратқышына немесе компрессорға ағуына мүмкіндік беретіндей етіп жасалуы керек. Кейбір жаңа компрессор технологиялары магниттік немесе ауалық подшипниктерді пайдаланады және майлауды қажет етпейді, мысалы, Danfoss Turbocor центрифугалық компрессорлары. Майлау қажеттілігінен және оған байланысты жобалау талаптары мен қосымша жабдықтардан бас тарту, тоңазытқыш жүйенің дизайнын жеңілдетеді, буландырғыштар мен конденсаторлардағы жылу алмасу коэффициентін арттырады, салқындатқыштың маймен ластану қаупін жояды және техникалық қызмет көрсету талаптарын азайтады.

Бақылау

Кәсіптік қарапайым салқындату жүйелерінде компрессор көбінесе қарапайым қысымды ауыстырғышпен басқарылады, ал кеңейту капиллярлық түтік немесе термостатикалық кеңейту клапаны арқылы жүзеге асырылады. Күрделі жүйелерде, оның ішінде бірнеше компрессордан тұратын орналымдарда, электрондық басқаруды қолдану қалыпты жағдай, онда компрессорлардың қосылып, өшірілу қысымын реттеу үшін реттелетін параметрлер қарастырылады және электрондық кеңейту клапандары арқылы температура бақыланады. Жұмыс істеуді басқарудан өзге, компрессорлар мен жүйенің басқа да құрамдастарын қауіпсіз шектен тыс жұмыс істеуден қорғау үшін жеке жоғары және төмен қысымды ажыратқыштар қолданылады. Көбірек жетілдірілген электрондық басқару жүйелерінде, жүзбелі бас қысымын және алдын ала сору қысымын басқару алгоритмдерін пайдалану компрессордың жұмысын әртүрлі салқындату қажеттіліктеріне сәйкес дәл реттеуге және энергия тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді.

Артықшылықтар

Өте жетілген технология. Салыстырмалы түрде арзан. Механикалық энергияны (су, автомобиль немесе жүк көлігі қозғалтқышы) немесе электр энергиясын тікелей пайдалану арқылы жұмыс істете алады. Көрнекті өндірушілер Danfoss, Matsushita, Copeland, Embraco, Bristol және Tecumseh шығарған, коммерциялық түрде қолжетімді ең жақсы компрессорларға негізделгенде, Карноның теориялық лимитінің 60%-ына дейін тиімділікке жетеді (ASHRAE сынақ жағдайларында бағаланған: булану температурасы −23.3 °C, конденсация температурасы 54.4 °C және қоршаған орта температурасы 32 °C). Дегенмен, көптеген тоңазытқыш жүйелерде тиімділігі 40-55% аралығында болатын компрессорлар қолданылады, себебі 60% тиімділіктегі компрессорлар төмен тиімділіктегілерге қарағанда шамамен екі есе қымбат тұрады.

Кемшіліктер

Көптеген жүйелер әлі де жер бетіндегі озон қабатының жұқаруына себеп болатын ХХХСҚ (HCFC) тоңазытқыштарын пайдаланады. Монреаль хаттамасына қол қойған елдерде ХХХСҚ-лар бірте-бірте тоқтатылып, олардың орнына көбінесе озон қабатына зиян келтірмейтін ХФҚ-лар (HFCs) қолданылуда. Дегенмен, ХФҚ-ны пайдаланатын жүйелер ХХХСҚ-ны пайдаланатын жүйелерге қарағанда сәл нашар тиімділікке ие. ХФҚ-лардың да ғаламдық жылыну әлеуеті өте жоғары, себебі олар атмосферада көп жылдар бойы сақталады және көмірқышқыл газынан гөрі жылуды тиімдірек сіңіреді. ХХХСҚ-лардың толық тоқтатылуы белгілі болғандықтан, галоалкандар емес басқа тоңазытқыштарға қызығушылық артып келеді. Атап айтқанда, бұрын қолданыстан шығарылған көмірсутектер (мысалы, бутан) және СО2 сияқты тоңазытқыштар қайтадан кеңінен қолданылуда. Мысалы, 2006 жылы Германияда өткен ФИФА әлем чемпионатында Coca Cola автоматтарында СО2 қолданылатын тоңазытқыштар пайдаланылды. Аммиак (NH3) – ең көне тоңазытқыштардың бірі, ол өте жақсы өнімділікке ие және іс жүзінде қоршауды ластау проблемалары жоқ. Алайда, аммиактың екі кемшілігі бар: ол улы және мыс құбырлармен үйлесімсіз.

Тарих

1805 жылы американдық өнертапқыш Оливер Эванс вакуумдағы эфирді пайдаланып мұз өндіру үшін жабық буды қысып тоңазыту циклын сипаттады. Жылу қоршаған ортадан буланған тоңазытқыш затты қайта өңдеу арқылы алынады, ол компрессор мен конденсатор арқылы өтіп, тоңазыту процесін қайталау үшін сұйық күйге қайта оралады. Дегенмен, Эванс мұндай тоңазытқыш құрылғысын жасаған жоқ. 1834 жылы Ұлыбританияға көшіп келген американдық Джейкоб Перкинс әлемдегі алғашқы жұмыс істейтін буды қысып тоңазыту жүйесін құрды. Оның патентінде сипатталғандай, бұл үнемі жұмыс істейтін жабық цикл болды: «Мен сұйықтықтарды салқындату немесе мұздату үшін ұшқыш сұйықтықтарды пайдалануға және сонымен бірге оларды ысырапсыз конденсациялап, қайта қолдануға мүмкіндік аламын». Оның прототипі жұмыс істеді, бірақ коммерциялық сәттілікке жете алмады. 1842 жылы американдық дәрігер Джон Горри да осындай талпыныс жасап, жұмыс істейтін прототип құрды, бірақ ол коммерциялық сәтсіздікке ұшырады. 1850 жылы американдық инженер Александр Твининг эфирді пайдаланатын буды қысып тоңазыту жүйесіне британдық патент алды. Алғашқы практикалық буды қысып тоңазыту жүйесін Австралияға эмиграциялаған британдық журналист Джеймс Харрисон құрды. 1856 жылы ол эфир, спирт немесе аммиакты пайдаланатын буды қысып тоңазыту жүйесін патенттеді. Ол 1851 жылы Виктория штатының Джилонг қаласындағы Рокки-Пойнтте Барвон өзенінің жағасында механикалық мұз жасау машинасының құрылысын аяқтады, ал 1854 жылы оның алғашқы коммерциялық мұз жасау машинасы пайда болды. Харрисон сондай-ақ сыра қайнату және ет өңдеу заводтарына буды қысып тоңазытуды енгізді, ал 1861 жылға қарай оның жүйелерінің оннан астамы Австралия мен Англияда қолданылып жатты. Газды аммиакты суға ерітіп (аквааммиак деп аталады) пайдаланған алғашқы газды сіңіру тоңазыту жүйесін 1859 жылы Францияның Фердинанд Карре әзірледі және 1860 жылы патенттеді. Германиядағы Мюнхен Технологиялық Университетінің профессоры Карл фон Линде 1876 жылы газдарды сұйытудың жақсартылған әдісін патенттеді. Оның жаңа процесі аммиак, күкірт диоксиді және метилхлорид (CH3Cl) сияқты газдарды тоңазытқыш ретінде пайдалануға мүмкіндік берді және олар 1920 жылдардың соңына дейін осы мақсатта кеңінен қолданылды.

In 1805, the American inventor Oliver Evans described a closed vapor compression refrigeration cycle for the production of ice by ether under vacuum. Heat would be removed from the environment by recycling vaporized refrigerant, where it would move through a compressor and condenser, and would eventually revert to a liquid form in order to repeat the refrigeration process over again. However, no such refrigeration unit was built by Evans. In 1834, an American expatriate to Great Britain, Jacob Perkins, built the first working vapor compression refrigeration system in the world. It was a closed cycle that could operate continuously, as he described in his patent:
I am enabled to use volatile fluids for the purpose of producing the cooling or freezing of fluids, and yet at the same time constantly condensing such volatile fluids, and bringing them again into operation without waste. His prototype system worked although it did not succeed commercially. A similar attempt was made in 1842, by American physician, John Gorrie, who built a working prototype, but it was a commercial failure. American engineer Alexander Twining took out a British patent in 1850 for a vapor compression system that used ether. The first practical vapor compression refrigeration system was built by James Harrison, a British journalist who had emigrated to Australia. His 1856 patent was for a vapor compression system using ether, alcohol or ammonia. He built a mechanical ice making machine in 1851 on the banks of the Barwon River at Rocky Point in Geelong, Victoria, and his first commercial ice making machine followed in 1854. Harrison also introduced commercial vapor compression refrigeration to breweries and meat packing houses and, by 1861, a dozen of his systems were in operation in Australia and England. The first gas absorption refrigeration system using gaseous ammonia dissolved in water (referred to as "aqua ammonia") was developed by Ferdinand Carré of France in 1859 and patented in 1860. Carl von Linde, an engineering professor at the Technological University Munich in Germany, patented an improved method of liquefying gases in 1876. His new process made possible using gases such as ammonia, sulfur dioxide , and methyl chloride (CH3Cl) as refrigerants and they were widely used for that purpose until the late 1920s.