Империя Холода
Отраслевой информационно-
аналитический журнал
Мы помогаем
продвигать вашу
продукцию
RIDAN

Тенденции развития техники низких температур

Журнал: №3(72) Май 2015 (архив)

Рубрика: События

Автор: Олег Цветков (председатель рабочей группы "Свойства хладагентов и теплоносителей", академик МАХ), Юрий Лаптев (ученый секретарь рабочей группы, академик МАХ)

В Институте холода и биотехнологий (ИХиБТ) Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО) состоялась научно-техническая конференция с международным участием «Состояние и приоритеты использования ГХФУ, ГФУ и природных хладагентов, снижение их эмиссий и содержания в системах».

Организаторы конференции: Международная академия холода (МАХ), Рабочая группа «Свойства хладагентов и теплоносителей» Научного совета РАН по проблеме «Теплофизика и теплоэнергетика», ИХиБТ Университета ИТМО, Международная академия наук высшей школы.

Президент МАХ, директор Института холода и биотехнологий Университета ИТМО, Александр Бараненко предложил почтить память недавно ушедшего из жизни известного ученого-холодильщика, заведующего кафедрой «Техника низких температур» им. П.Л. Капицы Московского государственного машиностроительного университета, Игоря Мартыновича Калниня.

Приветствуя участников конференции, президент МАХ, отметил, что холодильная и криогенная техника играет все более значимую роль в хозяйственной, научной и повседневной деятельности человека. Масштабы применения техники низких температур постоянно расширяются. Многие важнейшие технологии не могут развиваться без искусственного охлаждения.

За минувший год в области низкотемпературной техники прошли несколько знаковых событий. В июне 2014 г в Лондоне состоялась 3-я международная конференция МИХ «Устойчивое развитие и холодильная цепь». 16-я МНТК по компрессоростроению проведена в сентябре 2014 г. в Санкт-Петербурге. В октябре 2014 г на выставке Chillventa 2014 в Нюрнберге, Германия, были представлены последние образцы машин и оборудования по холодильной технике. О минимизации заправки холодильных систем хладагентом говорилось в 25-й информационной записке МИХ, которая была распространена в Париже в мае 2014 г, что напрямую перекликается с названием нашей конференции. В изданном в ноябре 2014 г распоряжении Правительства РФ установлены нормы потребления и производства ОРВ в 2015 г, в том числе и хладагентов.

Докладчик анонсировал некоторые значимые для холодильщиков мероприятия 2015 г и призвал активно в них участвовать: в августе в Йокогаме состоится 24-й международный конгресс МИХ, девиз которого — «Улучшение качества жизни, сохранение планеты Земля»; в апреле пройдет 6-я международная конференция «Холодильные системы на аммиаке и диоксиде углерода» в Республике Македония, а в ноябре в Санкт-Петербурге — 7-я МНТК «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке».

Конференция проходила в Санкт-Петербурге уже в 33 раз, и неоднократно на повестке дня стояли судьбоносные экологоэнергитические аспекты низкотемпературной техники, в частности, переход на экологически безопасные и энергетически эффективные рабочие вещества.

С докладом  «Климатические тренды и индустрия холода»  выступил  О.Б. Цветков  (Университет ИТМО). Он напомнил, что Правительство РФ издало Постановление № 228 «О мерах государственного регулирования потребления и обращения веществ, разрушающих озоновый слой». В списке запрещенных гидрофторхлоруглеродов (ГХФУ) 40 веществ, среди которых столь известные хладагенты R22, R123, R141b, R21 и R142b. С 1 января 2015 г введена нулевая квота на ввоз ГХФУ, обязательны учет и отчетность за обращением этих веществ в стране и лицензирование причастных организаций. Только в России существуют около 10 тыс предприятий по изготовлению и ремонту холодильных установок и систем кондиционирования, еще примерно тысяча организаций производит пеноматериалы и использует для вспенивания хладагент R141b.

Квота, установленная на производство ГХФУ для России с 1 января 2015 г — чуть более 7000 метрических тонн. Для сравнения Китай ежегодно произ5 водит 800 тыс м.т. ГХФУ. Не попадают под действие квот две страны Тамо5 женного Союза — Казахстан и Армения.

В Евросоюзе озабочены другой проблемой — гидрофторуглероды (ГФУ). С декабря 2013 г Евросоюз ввел систему сокращения оборота ГФУ в перспективе до 79% в эквиваленте диоксида углерода от уровня 2009-2012 гг. В череде сроков этих сокращений под раздачу попали R404А, R507А и R422А, у которых потенциал глобального потепления более 2500. Среди всех производимых хладагентов ГФУ5 класса почти половину составляет R404А.

Сегодня мировой рынок фторсодержащей продукции как никогда активен и предполагает достичь $25 млрд оборота к 2020 г, причем 60% составляют хладагенты ГХФУ-класса, поскольку превалирующую роль начинают играть страны Азиатско-Тихоокеанского региона

Серьезность проблемы климатических катаклизмов — главный лейтмотив прошедшей в Лиме в декабре 2014 г конференции Сторон, подписавших конвенцию по изменению климата в Рио-де-Жанейро и Киотский протокол 1997 г (СОР 20). Чтобы рост температуры не превысил 2оС от уровня 1906 г, СОР 20 призывает полностью отказаться даже от ископаемого топлива к концу XXI века, сохранять леса и парки, развивать экологически чистый транспорт.

Черновик нового Киотского протокола ООН обещают подготовить до лета 2015 г, чтобы окончательно принять его на Саммите в декабре 2015 г в Париже. Пока что, по мнению делегатов СОР 20, рост выбросов парниковых газов двадцати крупнейших стран мира соответствует тренду роста температуры атмосферы Земли к концу XXI века в +40°C.

Современная компрессорная техника претерпела существенные конструктивные изменения. В основном модификация коснулась системы регулирования производительности, причем как для поршневых, так и для винтовых компрессоров. В докладе  Алексея Полевого  (ООО «Технологии низких температур»)  «Современные тенденции укрупнения холодильной мощности коммерческих систем охлаждения» отмечалось, что наметились два принципиально разных подхода, связанных с региональными особенностями производителей.

Оба основаны на росте цены на электроэнергию и попытке рационализировать ее потребление. Европейский подход основан на применении все более доступных частотных регуляторов азиатского производства (часто называемых инверторами), встраиваемых непосредственно в компрессоры. Такой подход применим лишь при надежной эксплуатации электросетей, малодоступных в Азии. Поэтому азиатские производители, имеющие преимущество в низкой оплате труда, используют в коммерческих компрессорах золотниковые регуляторы производительности, более характерные для промышленных компрессоров.

В совокупности с применением встроенных маслоотделителей (компактов), коммерческие винтовые компрессоры смогли повысить максимальную холодильную мощность на порядок и выйти в области ранее недоступных температур кипения и конденсации.

Все это позволило изменить конфигурацию так называемых централей, собираемых ранее на простых рамах из множества небольших компрессоров и привести ее к классическому виду промышленных гнутых рам. Увеличение мощности позволило создавать мегаваттные низкотемпературные агрегаты и чиллеры на одном или максимум двух полугерметичных компрессорах. Коммерческие серии компрессоров, таким образом, приблизились к промышленным сериям по энергоэффективности и мощности, будучи лишены многих недостатков сальниковых компрессоров.

«Результатам экспериментального исследования работоспособности озонобезопасной смеси «Экохол-1» с использованием минерального холодильного масла»  посвящен доклад  Тимофеева Б.Д., Нагулы П.К., Зайца Т.А.  (ГНУ «ОИЭЯИ-Сосны») и  Акулича Д.А.  (ЧП «Хладагент»).

На модернизированном теплонасосном стенде ТН-10 проведено исследование работоспособности смеси «Экохол-1» (R125/R600a/R134a) для замены хладагента R12 с использованием холодильного минерального масла марки Mobil Cargoyl Arctic Oil300. Регулировкой ТРВ достигнуты температурные значения хладагента на входе в испаритель от -8 до -31°C.

По данным газохроматографических исследований хладагента «Экохол-1» до и после проведенных испытаний на стенде ТН-10 наблюдалась стабильность компонентного состава смеси. Данный хладагент предлагается для ускоренного вывода из обращения озоноопасных веществ в холодильном оборудовании.

В сообщении  Тимофеевского А.Л.  (Университет ИТМО),  Байчикова Е.Ю.  (Представительство Daikin в РФ) рассмотрен  «Хладагент R32 как рабочее вещество ближайшего будущего».

В настоящее время продолжается поиск холодильных агентов, совокупность свойств которых позволит обеспечить приемлемое соотношение эффективности, экологии, безопасности эксплуатации и стоимости компрессорных систем охлаждения. Очередным этапом стал выбор рабочих веществ с высокой термодинамической эффективностью и низким значением GWP.

Корпорация Daikin, одна из крупнейших производителей климатического оборудования и хладагентов, реализовала более 3 млн систем, работающих на R32 (GWP = 675), в том числе и в Европе.

Вслед за Daikin c 2013 г о применения R32 в своем оборудовании объявили другие ведущие производители кондиционеров (Mitsubishi Electric, Fujitsu General, Hitachi, Panasonic, Toshiba, Sharp) и, что не менее важно, известные производители компрессоров, холодильных компонентов и инструмента (Copeland, Danfoss, Guangdong Meizhi Compressor, Dalian Sanyo, Sanhua, Mastercool и др.).

R32 имеет ряд преимуществ по сравнению с R410А: уменьшенный в 3 раза потенциал GWP, более высокая теплопроводность и меньшая вязкость, повышенный на 3-6% холодильный коэффициент, однокомпонентный состав и более низкая стоимость.

Кроме того, удельная холодопроизводительность R32 на 100 кДж/кг больше, чем у R410А, за счет чего заправка холодильной системы хладагентом снижается на 20-30%, значительно уменьшаются вес и габариты оборудования (до 18%).

Основные недостатки R32 по сравнению с R410А — рост температуры нагнетания на 15-20 К и горючесть в смеси с воздухом в диапазоне объемных концентраций 14-31% (температура воспламенения 648°C).

Международный стандарт ISO 817:2014 относит R32 к классу горючести А2L, т. е. к медленно горящим веществам, у которых фронт пламени при горении быстрее распространяется вверх, чем по горизонтали. Это позволяет считать R32 невзрывоопасным хладоном и при монтаже кондиционера ограничиться относительно простыми мерами безопасности.

Для хладагента R32 необходимы иные масла, нежели для R410A, из-за его меньшей растворимости и изменения смазывающих свойств традиционных полиэфирных масел при их смешивании с R32. Для хладагента R32 уже существуют полиэфирные масла RM32, RM46, RM56 и др.

В течение ближайших двух лет фирма Daikin планирует значительно расширить модельный ряд кондиционеров на R32, включив в него не только бытовые, но и полупромышленные сплит-системы. Этому будет способствовать то обстоятельство, что в обновленный европейский стандарт ISO 514951:2014 «Системы холодильные механические для нагрева и охлаждения. Требования безопасности» увеличил максимально допустимые заправки для умеренно воспламеняющихся хладагентов категории A2L до 10-12 кг.

«О комплектации холодильной техникой судов новой постройки в Российской Федерации»  рассказал  Бирин С.А.  (ОАО «Гипрорыбфлот»).

Стратегия развития судостроения и анализ имеющегося отечественного и зарубежного опыта эксплуатации судов рыбопромыслового флота диктуют необходимость совершенствования систем холодоснабжения с применением экологически безопасных и энергосберегающих методов получения холода на судах.

Основной проблемой на сегодняшний день является практически полное отсутствие производства в РФ современного судового холодильного оборудования. Существует большая проблема с выбором хладагентов для низкотемпературной техники. Следует отметить, что наиболее предпочтительной для судостроения является комплектная поставка холодильного оборудования для конкретного судна, включая компрессорные агрегаты, теплообменную и емкостную аппаратуру, запорную и регулирующую арматуру, приборы и средства автоматизации, щиты управления и сигнализации и т.п.

Поставщики судового отечественного холодильного оборудования, способные обеспечить комплектную поставку холодильных установок на суда, в настоящее время отсутствуют и для комплектации приходится использовать технику зарубежных фирм. Ориентация же только на импортную технику может привести к возникновению новых проблем.

Целесообразно включение в программу импортозамещения Правительства РФ 2015 г создание отечественной холодильной техники (в т. ч. судовой), а также формировать ее с учетом мнения заинтересованных организаций, в частности, Минсельхоза РФ и Росрыболовства РФ, включая ОАО «Гипрорыбфлот», ученых и специалистов отраслевых вузов, НИИ и предприятий, а также членов МАХ.

«Влияние примесей масла на показатели энергетической эффективности компрессорной системы бытовых холодильников» оценили в своем докладе  Лукьянов Н.Н.,  Железный В.П.  (Одесская НАПТ).

Спроектирована и создана установка по исследованию показателей эффективности компрессорной системы. На установке реализуются условия и параметры работы (расход рабочего тела, тепловые потоки) бытового холодильника. Проведены эксперименты по исследованию влияния примесей компрессорного масла на показатели эффективности компрессорной системы.

Результаты исследования показали, что общее негативное влияние масла в рабочем теле на холодопроизводительность зависит как от температуры кипения, так и от концентрации масла в хладагенте R600a. Фиктивный перегрев рабочего тела R600a/минеральное масло не превышал на 5-7°C. Показано, что относительный вклад масла в уменьшение холодопроизводительности компрессорной системы бытовых холодильников составляет 2-3% и холодильного коэффициента на 6-8% на 1% примесей масла в хладагенте.

Большой интерес вызвал доклад  Сухих А.А.  и  Гинзберг Ю.В.  (НИУ МЭИ)  «Разработка схемы комбинированного теплоснабжения на основе теплонасосной установки (ТНУ) на диоксиде углерода».  В нем представлены результаты теплотехнических испытаний в системе ТЭЦ МЭИ для подогрева подпиточной воды. На основе опытных данных рассчитаны коэффициенты преобразования теплоты на различных режимах работы ТНУ. Подтверждена высокая энергетическая эффективность включения ТНУ в подобные системы подогрева холодной воды, в том числе и для горячего водоснабжения. Определены коэффициенты теплопередачи в газоохладителе-подогревателе, а также в испарителе установки. Отмечены достоинства теплообменных аппаратов витого типа «пучок труб в трубе».

Проведен анализ проблем при использовании ТНУ в системах отопления, на основании которого выполнена разработка комбинированных схем ТНУ с низкотемпературным потребителем теплоты. Такими потребителями могут быть подогреватели воздуха (например, от 10 до 40°С).

Показана высокая термодинамическая эффективность подобных схем, отмечены особенности ТНУ на СО2:  уникальные технологические возможности, например, для производства горячей воды и пара до 120°С, широкий диапазон проектируемых мощностей от 10 кВт до 50 МВт, возможность проектирования компактных центробежных нагнетателей большой мощности.

Об итогах работы в 2014 г Рабочей группы «Свойства хладагентов и теплоносителей» Научного совета РАН и секции Международной академии холода «Теоретические основы холодильной и криогенной техники» рассказал профессор Цветков О.Б.

Участники конференции заинтересованы в проведении следующей конференции в 2016 г

Журнал: №3(72) Май 2015 (архив)

Рубрика: События

Автор: Олег Цветков (председатель рабочей группы "Свойства хладагентов и теплоносителей", академик МАХ), Юрий Лаптев (ученый секретарь рабочей группы, академик МАХ)

Aircool. Реклама
РМТ. Реклама
cwc60. Реклама
Sanhua. Реклама
ГК Термокул. Реклама
Frigodesign. Реклама
LUVE Group. Реклама
31 января 2023
Конкурс «МИР КЛИМАТА И ХОЛОДА-2023»
31 января 2023
Производство холодильного оборудования запустят в Подмосковье
27 января 2023
DairyTech-2023 завершила свою работу
22 января 2023
Конференция «Производство мороженого в России: возможности и ограничения»
22 января 2023
Деловая программа Россоюзхолодпрома на «Мир Климата Экспо-2023»
20 января 2023
Замок для холодильных витрин запустили в серийное производство
18 января 2023
HeadPoint получила премию RB Digital Awards 2023
17 января 2023
Деловая программа выставки DairyTech
16 января 2023
Исследование рынка холодильного оборудования
16 января 2023
В России установлен допустимый объем потребления ГФУ
Рассылка