الانتقاء الطبيعي: صعود المبردات ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار العالمي

شكلت المبردات الطبيعية الأساس لأنظمة التبريد الأولى. ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيا، تم استبدالها بمبردات من صنع الإنسان. تم تصميم المبردات الاصطناعية هذه بخصائص تناسب مختلف تطبيقات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد، وللتغلب على مشكلات مثل القابلية للاشتعال والسمية والتآكل. تشمل المبردات الاصطناعية مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، ومركبات الهيدروكلوروفلوروكربون (HCFCs)، ومركبات الهيدروفلوروكربون (HFCs)، والهيدروفلوروكربونات (HFOs).

ومع ذلك، تم اكتشاف أن فوائد المبردات الاصطناعية جاءت بتكلفة. تحتوي مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية على قدرة عالية على استنفاد الأوزون (ODP)، مما يتسبب في ضرر جسيم لطبقة الأوزون. في حين أن استبدالها، مركبات الكربون الهيدروفلورية، لديها قدرة عالية على الاحترار العالمي (GWP) مما يساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ.

وبموجب بروتوكول مونتريال (والعديد من التعديلات اللاحقة)، وافق عدد من البلدان على التخلص التدريجي من مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية، والتخفيض التدريجي لمركبات الكربون الهيدروفلورية. في إطار البقاء للأصلح، فإننا نعود بدائرة كاملة إلى المبردات الطبيعية. تحتوي المبردات الطبيعية مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) والبروبان (C3H8) والأمونيا (NH3) والمحلول الملحي على قدرة منخفضة للغاية على إحداث الاحترار العالمي وقدرتها على استنفاد الأوزون، أو أنها منخفضة للغاية، مما يوفر خيارات لمبردات أثبتت جدواها ومقاومتها للمستقبل وصديقة للبيئة.

لوائح الغاز المفلور وبروتوكول مونتريال والتخفيض التدريجي لمركبات الكربون الهيدروفلورية

وبموجب بروتوكول مونتريال، كانت مركبات الكربون الكلورية فلورية أول من تم حظره في البلدان المتقدمة بحلول عام 2000 وفي البلدان النامية بحلول عام 2010. ثم جاءت مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية، مع التخلص التدريجي منها في البلدان المتقدمة بحلول عام 2020، وبحلول عام 2030 في العالم النامي.

تم تحديد مصير مركبات الكربون الهيدروفلورية بموجب تعديل كيغالي لبروتوكول مونتريال في أكتوبر 2016. وبموجب بروتوكول مونتريال، التزمت البلدان المتقدمة بالتخفيض التدريجي لمركبات الكربون الهيدروفلورية اعتبارًا من عام 2019. وفي البلدان النامية، يدخل تجميد مستويات استهلاك مركبات الكربون الهيدروفلورية حيز التنفيذ اعتبارًا من عام 2024 ( أو 2028 بالنسبة لبعض الدول)، بهدف خفض نسبة 80-85% من مركبات الكربون الهيدروفلورية بحلول أواخر الأربعينيات من هذا القرن.

ومع ذلك، فإن بعض المناطق، مثل الاتحاد الأوروبي، تهدف إلى التخفيض التدريجي بشكل أسرع وأكثر شمولاً لمركبات الكربون الهيدروفلورية للمساعدة في الوصول إلى أهداف إزالة الكربون الطموحة. وباعتبارها غازًا مفلورًا، فإن مركبات الكربون الهيدروفلورية ملزمة بلوائح الغاز المفلورة الخاصة بالاتحاد الأوروبي. وتهدف اللوائح الحالية إلى خفض انبعاثات الغازات المفلورة بمقدار الثلثين بحلول عام 2030 مقارنة بمستويات عام 2014. وتتخذ اللوائح نهجًا تدريجيًا، بدءًا من الأكثر ضررًا على البيئة وفقًا لإمكانية الاحترار العالمي. تلتزم أنواع المنتجات المختلفة أيضًا بحدود مختلفة لإمكانية الاحترار العالمي. على سبيل المثال، يمكن لأنظمة المضخات الحرارية التي تحتوي على أقل من 3 كجم من مادة التبريد، استخدام سوائل ذات قدرة على إحداث الاحترار العالمي تصل إلى 750 حتى يتم حظرها في عام 2025، بينما في قطاع التبريد، يمكن للمبادلات الحرارية على سبيل المثال استخدام مواد تبريد ذات قدرة على إحداث الاحترار العالمي تصل إلى 1500 حتى يتم حظرها في عام 2025. سيتم حظرها أيضًا في عام 2025. والهدف من ذلك هو التخلص من المبردات ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي واستبدالها بمبردات طبيعية ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحترار العالمي، والهيدروفلوروولفينات (HFOs) وخليط المبردات.

على سبيل المثال، ما يلي هو خارطة طريق مركبات الكربون الهيدروفلورية لقطاع التبريد:

2020: تم حظر جميع المبردات ذات القدرة على إحداث الاحترار العالمي التي تزيد عن 2500. الامثله تشمل:

2022- 2025: سيتم حظر جميع المبردات التي تزيد قدرتها على إحداث الاحترار العالمي عن 1500. الامثله تشمل:

2030: سيتم حظر جميع المبردات ذات القدرة على إحداث الاحترار العالمي التي تزيد عن 150. الامثله تشمل:

مع تقلص عدد المبردات الاصطناعية المتاحة للاستخدام بشكل قانوني، وارتفاع الأسعار ونقص المبردات، سترتفع أهمية المبردات الطبيعية.

المبردات الطبيعية: الحل المستدام

تتمتع المبردات الطبيعية بسجل حافل، يعود إلى أنظمة التبريد الأولى. إن العقبات التي ربما جعلت استخدامها محظورًا في الماضي (القابلية للاشتعال أو السمية أو التآكل) يتم التغلب عليها بسرعة من خلال التكنولوجيا والمواد الحديثة وممارسات الصحة والسلامة. وهذا يعني أن المبردات الطبيعية مثل ثاني أكسيد الكربون والبروبان والأمونيا والمحلول الملحي مناسبة للاستخدام في مجموعة متزايدة من التطبيقات وتتزايد شعبيتها.

ثاني أكسيد الكربون (CO2/R-744)

يُعد R-744 بديلاً ممتازًا لمركبات الكربون الهيدروفلورية نظرًا لخصائصه غير القابلة للاشتعال وغير المتفجرة، إلى جانب تأثيره المنخفض على البيئة (قدرة الاحترار العالمي = 1 وOPD = 0). يتمتع ثاني أكسيد الكربون بالعديد من المزايا الأخرى مثل انخفاض حجم الكتلة، مما يسمح بتركيب المعدات المدمجة واستخدامها بكميات صغيرة. كما أنه يتمتع بنسبة ضغط منخفضة، ومتوفر في البيئة، ومتوافق مع جميع المواد كما أنه غير قابل للتآكل. يعتبر ثاني أكسيد الكربون فكرة للاستخدام في مجموعة من التطبيقات بما في ذلك المبادلات الحرارية ووحدات التكثيف وخزائن العرض المبردة.

البروبان (C3H8 / R-290)

R-290 له تأثير بيئي منخفض (WGP=3 وODP=0) وغير سام. بالمقارنة مع مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروفلورية، يتميز البروبان بانخفاض ضغط أقل في النظام وأداء أعلى في نقل الحرارة، كما أنه يتميز بكثافة أقل، مما يؤدي إلى انخفاض شحن غاز التبريد. إنه يتمتع بأداء ديناميكي حراري ممتاز، حيث يمكن أن ينتقل من درجة حرارة تبخر منخفضة جدًا إلى درجة حرارة تكثيف عالية. كما أن لديها توافق جيد مع المواد. على عكس الهيدروفلوروليفينات (HFOs)، فإنه لا يتحلل إلى حمض ثلاثي فلورو أسيتيك (TFA) أو أي مادة ضارة. ومع ذلك، فإن البروبان سريع الاشتعال، مما يؤدي إلى قواعد وقيود إضافية تتعلق بالصحة والسلامة. البروبان مناسب كمبرد في مجموعة من التطبيقات بما في ذلك المضخات الحرارية والمبردات.

الأمونيا (NH3 / R-717)

R-717 عبارة عن مبرد عالي الكفاءة بدون أي تأثير على البيئة (WGP=0 وODP=0). مثل البروبان، فهو يتمتع بأداء ديناميكي حراري ممتاز، حيث يمكن أن ينتقل من درجة حرارة تبخر منخفضة جدًا إلى درجة حرارة تكثيف عالية وله خصائص ممتازة في نقل الحرارة. ومع ذلك، فإن الأمونيا سامة وقابلة للاشتعال عند تركيزات معينة، مما يؤدي إلى قواعد وقيود إضافية تتعلق بالصحة والسلامة. الأمونيا غير متوافقة مع بعض المواد (مثل النحاس). بسبب مشاكل السمية وكفاءتها العالية، تُستخدم الأمونيا بشكل أساسي في تطبيقات التبريد الصناعي، مع شحنات عالية السعة.

محلول ملحي

المحلول الملحي عبارة عن خليط من الملح والماء (محلول ملحي)، وعادةً ما يكون مزيجًا من كلوريد الصوديوم (NaCl)، وكلوريد الكالسيوم (CaCl2) أو كلوريد البوتاسيوم (KCl) مع الماء. إن إضافة الملح إلى الماء يزيد من كفاءة النقل الحراري ويخفض درجة التجمد. يعتبر المحلول الملحي صديقًا للبيئة (GWP=0)، وغير سام وغير قابل للاشتعال. ومع ذلك، محلول ملحي تآكل. يستخدم المحلول الملحي في المقام الأول كمبرد ثانوي وفي تطبيقات التبريد ذات درجات الحرارة المنخفضة أو المبادلات الحرارية.

شهادة المبردات الطبيعية

مع تحول الشركات المصنعة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد إلى المبردات الطبيعية، يتعين على الهيئات المعتمدة تكييف برامج إصدار الشهادات الخاصة بها. تستخدم شهادة Eurovent Certita المعايير الأوروبية كخط أساس لخطط الاعتماد الخاصة بها، وبالتالي فإن التغييرات في لوائح الغاز المفلورة تؤثر على نسبة كبيرة من المنتجات المعتمدة.

في حين أن المبردات الطبيعية مثل ثاني أكسيد الكربون قد تم اعتمادها بالفعل بموجب عدد من برامج يوروفنت، فمن المرجح أن تنمو القائمة. بالإضافة إلى ذلك، هناك حاجة ملحة بشكل متزايد لإضافة سوائل طبيعية جديدة مثل البروبان والأمونيا والمحلول الملحي إلى برامج مختلفة كبديل لمركبات الكربون الهيدروفلورية ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي. وبالمثل، يجب أخذ مركبات الهيدروفلورو أوليفينات (HFOs) ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار العالمي ومزيج غازات التبريد في الاعتبار، نظرًا لأن المبردات الطبيعية قد لا تكون السائل المفضل لجميع التطبيقات.

يمكن للصناعة أن تطمئن إلى أن شهادة Eurovent Certita تعمل على إدخال مواد تبريد جديدة منذ عدة سنوات. ومع ذلك، فإن إضافة مبردات جديدة إلى عملية الاختبار والتقييم ليست عملية سريعة أو سهلة. وينطبق هذا بشكل خاص على السوائل مثل الأمونيا، حيث يلزم اتخاذ تدابير خاصة بسبب السمية والقابلية للاشتعال.

إنها مهمة ضخمة أن يتم تكييف جميع برامج الشهادات ذات الصلة، وبالطبع فإن إضافة سوائل جديدة ليس هو الاعتبار الوحيد. يجب أن تضمن شهادة Eurovent Certita أيضًا عدم الإعلان عن مواد التبريد المحظورة أو اعتمادها، أثناء التنقل في حقل ألغام التغيير التنظيمي.

خاتمة

كانت الكتابة على الحائط بالنسبة لمبردات مركبات الكربون الهيدروفلورية منذ دخول لوائح الغاز المفلور لعام 2015 حيز التنفيذ. تحتوي المبردات الطبيعية على قدرة منخفضة للغاية على إحداث الاحترار العالمي وقدرتها على استنفاد الأوزون، أو أنها لا تتمتع بقدرات احترار عالمي وقدرتها على استنفاد الأوزون، مما يوفر مبردات صديقة للبيئة مقاومة للمستقبل ولها سجل حافل. يتم التغلب على المشكلات التي أدت إلى ظهور المبردات الاصطناعية - القابلية للاشتعال أو السمية أو التآكل - حيث تجد الشركات المصنعة حلولاً لقضايا الماضي. سيساعد توفر المبردات الطبيعية وتكلفتها أيضًا على توسيع نطاق وصولها إلى سوق المبردات.

سيتأثر المصنعون والمحددون والمصممون والقائمون بالتركيب ومديرو المرافق والمستخدمون النهائيون على حدٍ سواء بتغييرات غازات التبريد، كما ستتأثر أيضًا خطط اعتماد Eurovent. في حين أن المبردات الطبيعية مثل ثاني أكسيد الكربون والبروبان والأمونيا والمحلول الملحي، قد لا تكون الحل لكل تطبيقات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أو التبريد، فمن الواضح أنها ستهيمن على السوق في المستقبل.

هل تبحث عن منتجات موفرة للطاقة ومنخفضة القدرة على إحداث الاحترار العالمي؟ استخدم دليل منتجاتنا المعتمد للبحث عن الآلاف من منتجات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد عبر الإنترنت.

ابحث في دليل منتجاتنا المعتمد