Мировые новости, №93

Альтернативные хладагенты для низкотемпературного оборудования

В настоящее время в качестве хладагентов для низкотемпературного холодильного оборудования широко используются гидрофторуглероды — ГФУ. Эти вещества имеют нулевой озоноразрушающий потенциал (ОРП), однако их потенциал глобального потепления (ПГП) достаточно велик. Так, ПГП одного из наиболее распространенных хладагентов для этой области применения — R404А — составляет 3922. Всеобщая озабоченность проблемой глобального изменения климата заставляет отрасль искать альтернативу ГФУ.

Аммиак (NH3) имеет долгую историю применения в промышленном холодильном оборудовании. К его недостаткам следует отнести токсичность и способность воспламеняться. Диоксид углерода (CO2) также давно применяется в качестве хладагента. Его ПГП равен  1, он негорюч и нетоксичен и в случае утечки просто растворяется в воздухе. Обратная сторона его преимуществ — высокое рабочее давление, что требует использования специальных компрессоров и теплообменников. Кроме того, в жарком климате по холодопроизводительности CO2 уступает R404А.

EPA запрещает ГФУ

В директиве, выпущенной летом 2015 года, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) объявило, что в 2016 году ГФУ R404A и R507A будут исключены из списка приемлемых альтернатив озоноразрушающим веществам, подготовленного в рамках программы SNAP. Однако после многочисленных протестов представителей холодильной индустрии сроки были скорректированы. Согласно новым заявлениям EPA, запрет на использование этих хладагентов в торговом холодильном оборудовании вступит в силу в январе 2017 года. Другие ГФУ в ближайшем будущем также будут запрещены.

Действия, направленные на сокращение или полное прекращение использования ГФУ, предпринимают также в странах Европы, в Канаде и Японии. Действующий в Евросоюзе Регламент по фторсодержащим газам уже установил график введения запретов на использование ГФУ в различных типах холодильной техники.

В то же время на рынке появились и активно продвигаются многочисленные альтернативные хладагенты для низкотемпературного оборудования.

Возможности альтернативных хладагентов

Ведущими производителями химической отрасли, такими как Honeywell и DuPont (с июля 2015 года  —  Chemours), разработан ряд синтетических альтернативных хладагентов. Производители холодильной техники и компрессоров для нее уже исследовали возможность использования новинок в своей продукции.

Хладагент R448А представлен компанией Honeywell под торговым наименованием Solstice N40. Он имеет тот же состав, что и представленный DuPont R449А, с добавлением небольшого количества R1234ze(E): 26% R32, 26% R32, 20% R1234yf, 21% R134a, 7% R1234ze(E).

По результатам проведенного компанией Emerson Climate Technologies тестирования, в ходе которого имитировалась работа холодильного оборудования супермаркета, R448A показал эффективность, сравнимую или даже превышающую показатели R404A.

В таблице  1 перечислены характеристики нескольких перспективных хладагентов.

Таблица 1. Перспективные альтернативные хладагенты

Коммерческое наименование Название по номенклатуре ASHRAE ПГП Класс безопасности Является альтернативой…
Solstice N40 R448A 1386 A1 R404A
Solstice N13 R450A 601 A1 R134a
Opteon XP44 R452A 2140 A1 R404A/R507A

Имеющая огромный опыт производства компрессоров компания Tecumseh Products Company (США) рассматривает в качестве наиболее приемлемой альтернативы для коммерческого оборудования холодопроизводительностью до 1 л.  с. углеводородный хладагент R290 — пропан. Применению пропана в более мощном оборудовании препятствует ограничение на объем заправки, установленное из-за высокой огнеопасности вещества.

Традиционная область применения для R290 — холодильники для напитков, охлаждаемые витрины, торговые автоматы и холодильные склады.

В качестве замены R134a в оборудовании для среднетемпературного охлаждения производительностью до 30 л. с. можно использовать гидрофторолефин (ГФО) R1234yf. Однако по своим характеристикам в этом случае он уступает R134a. С понижением температуры конденсации эффективность R1234yf повышается. Однако надо помнить, что этот хладагент имеет класс безопасности A2L — умеренно горючий и на объем его заправки в оборудование установлены ограничения.

Замена ГФУ в американских супермаркетах откладывается

Согласно докладу, опубликованному в июне 2015 года Администрацией энергетической информации США (EIA), американские супермаркеты отстают от торговых сетей Канады, Европы и Японии в деле перехода от ГФУ с высоким потенциалом глобального потепления к более экологичным альтернативам.

С момента публикации предыдущего доклада в 2013 году из всех новых супермаркетов лишь в восьми установлено оборудование, не использующее ГФУ. Из двенадцати компаний, обследованных в ходе подготовки документа, лишь в одной был утвержден план по полному прекращению применения ГФУ.

По информации EIA, суммарный объем выбросов ГФУ в результате утечек в 37 000 расположенных в США супермаркетах ежегодно составляет 1556 тонн в CO2 — эквиваленте.

Восемь из двенадцати исследованных супермаркетов являются членами влиятельного Форума потребительских товаров (CGF) — крупнейшего международного объединения представителей торговли и пищевой промышленности. В 2010 году компании — участницы Форума приняли решение о запрете использования ГФУ в новом холодильном оборудовании с 2015 года, однако вступление документа в силу, по-видимому, отложено.

Расширение применения CO2

Как уже было сказано, CO2 имеет долгую историю использования в качестве хладагента. В последнее время все чаще в СМИ появляются сообщения об успешном опыте применения диоксида углерода в коммерческом и промышленном холодильном оборудовании в Европе и США. В Японии широко распространены высокопроизводительные каскадные холодильные системы на CO2 и аммиаке. Кроме того, этот хладагент часто используется в торговых автоматах. Так, американская компания Coca Cola полностью перевела свои холодильники для напитков и торговые автоматы с ГФУ на диоксид углерода. В Китае компания Haier представила холодильники, работающие на CO2.

В связи с неизбежным выводом хладагента R404А из сегмента низкотемпературного охлаждения необходимо определить альтернативные хладагенты, наилучшим образом подходящие для каждой области применения с точки зрения как эффективности, так и безопасности для человека и окружающей среды.

По материалам JARN

Рынок тепловых насосов «воздух — вода» в 2014 году

Энергосберегающие характеристики тепловых насосов известны во всем мире. Особую популярность среди множества разновидностей тепловых насосов получили устройства «воздух — вода». Несмотря на ряд таких факторов, как экономический спад в развивающихся странах, незавершившееся восстановление европейского рынка и падение цен на сырую нефть, общемировые продажи тепловых насосов «воздух — вода» в 2014 году составили 1 745 000 единиц оборудования, что на 7,2% больше показателей предыдущего года.

Рынок тепловых насосов «воздух — вода»
Статистика по Японии предоставлена JRAIA, данные по другим странам и регионам – оценка JARN

В Европе максимальный объем рынка таких устройств был зафиксирован в 2008 году, тогда он составил 300 000 штук. С тех пор в течение нескольких лет продолжалось его падение, и лишь в 2014 году вновь наблюдался заметный рост.

В Китае на волне экономического роста существенно выросли продажи тепловых насосов «воздух — вода», предназначенных для замены традиционных котлов и электронагревателей. На сегодняшний день Китай является крупнейшим потребителем тепловых насосов «воздух — вода», за ним следуют Япония и страны Европы.

Европа

По оценке JARN, объем европейского рынка тепловых насосов «воздух — вода» в 2014 году вырос по сравнению с предыдущим годом на 5% и составил 232 000 единиц. Главные потребители данного оборудования в Европе — Франция, Германия и Великобритания. Основная область применения — отопление, но есть спрос и на устройства для организации горячего водоснабжения.

В европейских странах действуют регламенты по повышению энергоэффективности, предписывающие улучшать теплоизоляцию зданий. Это приводит к снижению тепловой мощности, необходимой для отопления домов. Следствием этого становится уменьшение производительности тепловых насосов, устанавливаемых в новостройках.

Директива по экодизайну
Источник EPEE

По сравнению с котлами и другими устройствами, использующими в качестве источника тепла сжигание топлива, тепловые насосы «воздух — вода» отличаются более высокими капитальными затратами, поэтому во Франции и ряде других стран ЕС действуют программы, призванные стимулировать их приобретение. Однако если период восстановления европейской экономики затянется, эти программы будут сокращены или вовсе свернуты. С другой стороны, даже неблагоприятная экономическая обстановка не заставила ЕС отказаться от взятых на себя обязательств по сокращению выбросов парниковых газов.

Напротив, в 2014 году Еврокомиссия расширила программу «20–20–20», установив целевые показатели на 2030 год. К 2030 году Евросоюз должен повысить энергоэффективность на 30% по сравнению с 2007 годом, сократить парниковые выбросы на 40% по сравнению с уровнем 1990 года и увеличить долю возобновляемых источников в общей структуре энергопотребления до 27%.

На повышение энергоэффективности направлены несколько директив ЕС: Директива по экодизайну 2009/125/EU, Директива об обозначении класса энергоэффективности 2010/30/EU, Директива по энергетическим характеристикам зданий 2010/31/EU и Директива по энергоэффективности 2012/27/EU.

Применение тепловых насосов «воздух — вода» рассматривается как один из инструментов повышения энергоэффективности и снижения нагрузки на окружающую среду, что в итоге должно способствовать достижению поставленных целей.

Китай

Китайский рынок тепловых насосов «воздух — вода» вырос в 2014 году по сравнению с предыдущим годом на 12,2%, достигнув объема в 987 000 единиц оборудования.

Первичное энергопотребление по регионам
Источники: The Institute of Energy Economics, Japan

Широкому распространению устройств этого типа способствует принятая в Китае стратегия защиты окружающей среды — «Озеленение» («Greenization»). Тепловые насосы «воздух — вода» все чаще используются в качестве замены котлов в водонагревательных системах коммерческого назначения.

Кроме того, в Китае такие тепловые насосы используются не только для отопления и нагрева воды, но и в качестве промышленных сушилок. Производители активно осваивают новую область применения.

Изготовлением бытовых тепловых насосов «воздух — вода» занялось большинство китайских компаний, специализирующихся на климатической технике. Массовое производство позволило местным производителям снизить стоимость устройств, получив, таким образом, конкурентное преимущество перед зарубежными компаниями.

Хотя правительство КНР в 2013 году завершило централизованную программу субсидирования покупки тепловых насосов «воздух — вода», аналогичные программы были запущены на региональном уровне. Меры, предпринимаемые в Китае для развития производства данного вида оборудования, и ужесточение экологических требований позволяют прогнозировать дальнейший рост внутреннего спроса на тепловые насосы «воздух — вода».

Япония

В 2001 году на рынке появились водонагреватели EcoCute, использующие CO2 в качестве хладагента. Это бытовые устройства, предназначенные для нагрева воды. Горячие ванны — традиция для Японии, и на нагрев воды обычно уходит около трети всей потребляемой энергии в доме. Благодаря своей энергоэффективности EcoCute получили широкое распространение. Однако после землетрясения и последовавшего за ним цунами в 2011 году рост спроса на эти устройства замедлился, так как потребители боялись, что не смогут нормально ими пользоваться из-за перебоев в электроснабжении.

По данным Японской ассоциации индустрии холода и кондиционирования (JRAIA), в 2014 году в Японии были проданы 436 083 устройства EcoCute, что на 1% больше, чем в 2013 году. С учетом демографической ситуации и энергетической политики, проводимой в стране, в будущем не приходится ожидать значительного роста японского рынка тепловых насосов EcoCute.

Азиатско-Тихоокеанский регион

В Юго-Восточной Азии еще не сложился сколько-нибудь серьезный рынок бытовых тепловых насосов «воздух — вода», однако эти устройства все чаще можно видеть на проводящихся в регионе выставочных мероприятиях. Многие страны региона вынуждены сконцентрироваться на достижении сразу двух целей: развитии экономики и снижении энергопотребления. Это может заставить правительства выступить с инициативами, направленными на продвижение энергоэффективных тепловых насосов. Подобные инициативы в сочетании с ужесточением экологического законодательства способны привести к быстрому росту рынка тепловых насосов «воздух — вода».

Австралия — страна с одними из самых строгих законов, касающихся охраны окружающей среды, и тепловые насосы «воздух — вода» (в том числе устройства EcoCute) все чаще используются здесь вместо традиционных электроводонагревателей.

Расширение областей применения тепловых насосов

Отопление и горячее водоснабжение

Бытовые тепловые насосы «воздух — вода», способные нагревать воду до 35–40°C, применяются в составе систем «теплый пол», устройства, нагревающие воду до 40–75°C, используются при организации горячего водоснабжения жилья. Наиболее предпочтительная область применения тепловых насосов в каждой конкретной стране или регионе зависит от энергетической ситуации, действующего экологического законодательства и местных особенностей.

Тепловые насосы — сушилки

В развивающихся странах тепловые насосы «воздух — вода», так же как и другие типы тепловых насосов, все чаще используются не только для бытовых нужд, но и на производстве. Так, в Китае такие устройства применяются в качестве сушилок при переработке сельскохозяйственной продукции и морепродуктов. Традиционно источником тепла в процессе сушки выступали котлы, нагреваемые за счет сжигания топлива, однако появление тепловых насосов позволило использовать возобновляемое тепло атмосферного воздуха.

Тепловые насосы для холодного климата

Японские производители разработали тепловые насосы «воздух — вода», способные функционировать в холодном климате, обеспечивая высокую теплопроизводительность даже при крайне низкой наружной температуре. Устройства работают без снижения тепловой мощности при температуре на улице до –15°C, сохраняя работоспособность даже при –25°C. В регионах, где уличная температура может опускаться до –40°C, например в Северной Европе, приемлемым решением могут быть гибридные системы, состоящие из теплового насоса и газового котла.

Чтобы сохранить неизменной тепловую мощность при понижении температуры, необходимо улучшить производительность теплового насоса в режиме оттаивания. Для решения этой задачи производители разрабатывают собственные технологии разморозки, такие как использование теплоаккумуляторов, обогрев через байпас, применение антиобледенительных кабелей.

Инновации в области конструкции и дизайна

Среди инновационных разработок заслуживают внимания системы «все в одном», использующие один источник тепловой энергии для охлаждения, обогрева и нагрева воды. Подобные системы позволяют добиться впечатляющих показателей энергоэффективности за счет применения рекуперации тепла.

Кроме того, появились модели, при проектировании которых особое внимание уделено возможности вписать внутренний блок с гидромодулем в интерьер кухни или комнаты.

По материалам JARN



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест