Emerson: новые хладагенты меняют рынок ОВКВиО

Законодательство ЕС неуклонно ведет европейский рынок в направлении повышения эффективности и снижения выбросов парниковых газов. Компания Emerson Climate Technologies принимает в этом активное участие, например, участвует в разработке «дорожной карты» EU 2050 для перехода к «низкоуглеродной» экономике. Законы в ЕС исполняются, все европейские компании уже давно вписали натуральные хладагенты, например СО₂, в свои технические задания, а сейчас, идет этап тиражирования ранее отработанных решений. Приходя на российский рынок, эти компании приносят такие решения с собой и внедряют их. Это обстоятельство особенно ярко проявляется в ритейле. Кроме того, законы, аналогичные принятым в ЕС, будут со временем приняты и в России. Посмотрите, например, Указ Президента РФ №752 от 30.09.2013 «О сокращении выбросов парниковых газов» или вспомните практические действия РФ по реализации Монреальского Протокола.

Постепенный отказ от ГФУ, разрешенных для использования на рынке ЕС

Приняв сейчас «экологически грамотное» решение, владельцы холодильных систем избегнут в обозримом будущем законодательного и надзорного прессинга, а также связанной с этим необходимости менять оборудование. То есть через несколько лет решение окажется не только «экологически грамотным», но и «экономически выгодным».

Стоимость каскадной системы на СО₂ уже приближается по стоимости к системе на ГФУ, а скоро сравняется с ней. Количество систем на СО₂ будет расти, увеличится тираж компонентов для их производства. По мере вывода из оборота фреоновых компонентов системы на СО₂ станут дешевле своих фреоновых аналогов.

Отсутствующая сейчас государственная поддержка экологически значимых проектов в России станет возможной в обозримом будущем.

Регламент есть регламент

Регламент ЕС по фторсодержащим газам 517/2014 является частью этой «дорожной карты». Первые запреты начались в январе 2015 г. Регламент имеет цель сократить применение ГФУ к 2030 почти на 80% и окажет наиболее существенное влияние на хладагенты.

Для достижения целей по постепенному сокращению применения ГФУ были приняты специальные пороговые значения потенциала глобального потепления (ПГП) для определенного оборудования, перечисленного в табл.1. Это означает полный запрет использования некоторых хладагентов в указанном оборудовании.

Из таблицы следует, что самый распространенный в низкотемпературных холодильных установках хладагент R404A постепенно исчезнет с европейского рынка. Это случится после января 2020 г, когда попадут под запрет ГФУ с ПГП 2500 и более. Постепенное сокращение и запреты вызовут существенные изменения в индустрии ОВКВиО, и это будет не только выбор хладагента, но и изменения в архитектуре систем и в методиках практического использования.

Разумные альтернативы на обозримую перспективу

Наиболее безопасным путем разрешения этой ситуации для предприятия в любой сфере деятельности является переход на использование хладагентов с ПГП ниже 10. Такие холодильные установки гарантированно будут присутствовать на рынке и в обозримом будущем. Однако реалии жизни таковы, что быстрый переход на перспективные хладагенты возможен далеко не всегда. Возраст установки, доступные инвестиции, специальные требования могут этому помешать. С учетом этого на рынке появились промежуточные хладагенты, которые, возможно, не пригодятся в перспективных системах далекого будущего, но способны существенно снизить ПГП здесь и прямо сейчас.

В некоторых сегментах рынка под вопросом находится сама возможность появления на рынке инновационных хладагентов со значением ПГП менее 10. В этих сегментах промежуточные хладагенты могут стать долговременным решением.

Представляется практичным рассматривать отдельно только те хладагенты, которые имеют высокие шансы оставаться длительное время на рынке, то есть перспективные хладагенты. Категории альтернативных хладагентов обобщены в табл.2.

Emerson уже сейчас имеет компрессоры и холодильную автоматику для работы на пропане, СО₂, ГФО и их смесях. Мы способны предложить комплектное решение при использовании альтернативных хладагентов. Emerson Climate Technologies возможно первым из производителей холодильной автоматики выпустил в открытый доступ Руководство по подбору компонентов Alco Controls для новых хладагентов, обладающих низким ПГП, таких как: R450A, R513A, R448A, R449A, R1234ze.

Идеального хладагента не существует

По моему мнению идеального хладагента не существует и поэтому выбор хладагента — это поиск компромисса. Достоинства и недостатки конкретного хладагента удобно оценить с помощью лепестковой диаграммы (рис.2). Лепестковая диаграмма оценивает хладагенты и категории согласно критериям, важным для проектировщиков и монтажников. На нее следует посмотреть, когда речь идет о принятии решений по разработке новой системы или о вариантах замены.

Рис.2. Лепестковая диаграмма для оценки хладагентов по критериям выбора

Ни один из этих критериев и оценок не должны приводить к категорическому исключению определенного варианта выбора. Данная диаграмма должна скорее использоваться для выявления приоритетных критериев при оценке конструкции или методов эксплуатации современных систем. При правильной оценке и в зависимости от конкретной ситуации любой из данных вариантов выбора может оказаться жизнеспособным. Окончательный выбор обычно является очень индивидуальным решением. А критерии выбора рассмотрены ниже.

Воздействие на окружающую среду. Все рассматриваемые хладагенты имеют нулевой озоноразрушающий потенциал (ОРП). Поэтому оценка влияния на окружающую среду основывается на потенциале глобального потепления (ПГП).

Безопасность. Группы безопасности даются по ASHRAE: А1 (нетоксичный, невоспламеняемый), A2L (нетоксичный, умеренно воспламеняемый) и A3 (нетоксичный, воспламеняемый). Предполагается, что классификация A2L войдет в Евростандарты в течение 2016 г.

Кстати о А2L: Число потенциальных новых хладагентов с низким ПГП продолжает расти. Для включения в Стандарт ANSI/ASHRAE 34-2013 предложены смеси R459A от Arkema и R460B от Mexichem. R459A и R459B содержат в различных пропорциях R32 и ГФО R1234yf/R1234ze (E). Подобные смеси разрабатываются для замены R410A. Обе новых смеси попадают в классификацию A2L — «умеренно воспламеняемый». Возможно этот же статус со временем получит и собственно R32: этот процесс активно идет в национальных законодательствах Китая и стран ЮВА.

Конструкция и архитектура системы.  Этот критерий учитывает влияние выбора хладагента на инвестиции, определяемые конструкцией и архитектурой системы. Например, выбор системы на хладагенте R744 повлечет увеличение стоимости системы вследствие более высокого давления и других свойств CO₂. Аналогично, система, использующая воспламеняемые или умеренно воспламеняемые хладагенты, имеет некоторые характерные особенности конструкции, приводящие к увеличению стоимости. Смеси ГФО имеют большое температурное скольжение, и это необходимо учитывать при проектировании системы.

КПД системы. Следует помнить, что системы на R744 имеют не самую высокую эффективность, особенно в теплом климате. В общем, система на R744 по сравнению с современными системами на ГФУ имеет эффективность аналогичную или несколько хуже.

Эксплуатация.  Температурное скольжение хладагента и более высокие температуры нагнетания у смесей ГФО требуют дополнительного внимания при эксплуатации системы. Система на R744 требует особого внимания вследствие высокого давления при температуре окружающей среды (устойчивость системы).

Модернизация.  Для успешной модернизации хладагент должен иметь объемную производительность, максимально близкую к замещаемому хладагенту. Более того, уровень рабочего давления и класс безопасности должны быть аналогичными. Большинство смесей ГФО A1 близки к этим требованиям.

Варианты замены

Сегодня, в 2016 г, рынок хладагентов находится в процессе изменения. Производители приступили к созданию схем замещения некоторых наиболее часто используемых хладагентов. Табл.3 обобщает их характеристики и имеющихся альтернативных вариантов с низким значением ПГП, которые либо доступны уже сегодня (готовы к использованию), либо рассматриваются как перспективная замена.

Следует отметить, что этот перечень не является исчерпывающим. Различные изготовители хладагентов производят смеси, очень схожие с перечисленными в табл. 4. Особенно много желающих предложить свою смесь в «перспективный» класс безопасности A2L — свежие примеры приведены в тексте статьи выше.

Рекомендации по выбору хладагента

Следует проводить оценку каждого конкретного случая, чтобы можно было принять во внимание характерные для данного оборудования параметры, такие как температура окружающего воздуха, заправка системы, размещение в закрытых зонах или зонах с ограниченным доступом и многое другое. В табл.4 термин «промежуточный» должен пониматься в зависимости от сегмента рынка и наличия «перспективных» альтернатив.

Особенно следует отметить бурное движение на рынке «перспективных альтернатив», вызванное желанием изготовителей заменить своей продукцией популярный R410A, который пока остается «промежуточным решением» в основном за неимением разумных альтернатив.

Примечание 1. Хотя на рынке и не существует «готовых к использованию» промежуточных решений, могут быть предложены некоторые смеси ГФО A2L. Emerson готов оказывать поддержку своим клиентам по их запросу, осуществляя руководство, проводя оценки и сопровождая полевые испытания на объекте.
Примечание 2. Хотя на рынке и не существует «готовых к использованию» промежуточных решений, могут быть предложены некоторые смеси ГФО A2L и ГФУ R32. Emerson готов оказывать поддержку своим клиентам по их запросу, осуществляя руководство, проводя оценки и сопровождая полевые испытания на объекте.
Примечание 3. Кроме R290, для использования в оборудовании данного сегмента потребуются и другие хладагенты. Изготовители предлагают хладагенты ГФО, но они еще не вполне «готовы к применению». Emerson готов оказывать поддержку своим клиентам по их запросу, осуществляя руководство, проводя оценки и сопровождая полевые испытания. Также ожидается, что в этом оборудовании некоторые смеси ГФО A2L и ГФУ R32 будут оставаться на рынке в качестве долгосрочных решений, то есть на протяжении следующих 10 лет.