البروبان: البطل الجديد لصافي الصفر؟

البروبان هو مبرد هيدروكربوني طبيعي صديق للبيئة، ويُعرف أيضًا باسم R-290. في حين أنه يمكن استخدامه كمبرد في مجموعة من التطبيقات، فإن البروبان له أهمية خاصة في أسواق المضخات الحرارية والمبردات. في الواقع، مع لوائح الغاز المفلور التي تقيد استخدام مبردات الهيدروفلوروكربون (HFC) في المضخات الحرارية، وحرص الشركات المصنعة للمبردات الذكية على البقاء في صدارة التغييرات التنظيمية المستقبلية، يُنظر إلى R-290 كخيار مبرد مقاوم للمستقبل، خاصة للتطبيقات الصغيرة والمتوسطة. .

لماذا نعود إلى المبردات الطبيعية؟

تم استخدام المبردات الطبيعية في أنظمة التبريد الأولى. ومع تطور التكنولوجيا، تم استبدالها بمبردات صناعية من صنع الإنسان، تم تصميمها للتغلب على مشكلات مثل القابلية للاشتعال والسمية والتآكل. ومع ذلك، تم اكتشاف أن غازات التبريد الاصطناعية الكلوروفلوروكربون (CFCs) والهيدروكلوروفلوروكربون (HCFCs)، كان لها تأثير كارثي على طبقة الأوزون. وتبين بعد ذلك أن مركبات الكربون الهيدروفلورية (المبردات المصممة لتحل محل مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية)، ساهمت في ظاهرة الاحتباس الحراري. وبموجب بروتوكول مونتريال، وافق عدد من البلدان على التخلص التدريجي من مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية. وفي وقت لاحق، وبموجب تعديل كيجالي، التزمت البلدان بالخفض التدريجي لمركبات الكربون الهيدروفلورية، بهدف خفضها بنسبة 80% إلى 85% بحلول أواخر أربعينيات القرن الحادي والعشرين.

لقد تم سن تشريعات في جميع أنحاء العالم لضمان التخلص التدريجي من غازات التبريد الضارة والتخلص التدريجي منها. يتم حظر مركبات الكربون الكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية في الاتحاد الأوروبي (EU)، حيث يتم التحكم في مركبات الكربون الهيدروفلورية من خلال لوائح الغاز المفلور. وتهدف هذه اللوائح إلى خفض انبعاثات الغازات المفلورة بنسبة الثلثين بحلول عام 2030 مقارنة بمستويات عام 2014، وذلك في إطار نهج تدريجي، بدءًا بالأكثر ضررًا على البيئة وفقًا لاحتمالات الاحتباس الحراري (GWP). والهدف من ذلك هو التخلص من مبردات مركبات الكربون الهيدروفلورية ذات القدرة العالية على إحداث الاحترار العالمي واستبدالها بمبردات طبيعية ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحترار العالمي، والهيدروفلوروولفينات (HFOs) ومزيج المبردات.

ويدرس الاتحاد الأوروبي تعديل لوائح الغاز المفلور بشكل أكبر لفرض حظر أسرع وأكثر شمولاً على مركبات الكربون الهيدروفلورية. قد يكون هذا كارثيًا على نشر المضخات الحرارية التي تستخدم مواد تبريد ذات قدرة على إحداث الاحترار العالمي أعلى من تلك التي يتم النظر فيها بموجب التعديلات. يتعين على الصناعة أن تجد طرقًا للتكيف، ويمكن أن يوفر البروبان الإجابة.

مزايا استخدام البروبان

يقود المصنعون المعتمدون الطريق عندما يتعلق الأمر باستخدام البروبان كمبرد في كل من المبردات والمضخات الحرارية. لا يقتصر الأمر على أن R-290 يستعرض بعض أوراق الاعتماد الخضراء المثيرة للإعجاب فحسب، بل يتمتع أيضًا بخصائص ديناميكية حرارية ممتازة:

• له تأثير بيئي منخفض، مع قدرة على إحداث الاحترار العالمي تبلغ 3 وقدرتها على استنفاد الأوزون تبلغ 0
• مادة R-290 غير سامة
• بالمقارنة مع مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية ومركبات الكربون الهيدروفلورية، يتمتع البروبان بانخفاض ضغط أقل في النظام وأداء أعلى في نقل الحرارة
• يتميز R-290 أيضًا بكثافة أقل، مما يؤدي إلى انخفاض شحن غاز التبريد
• يتمتع بأداء ديناميكي حراري ممتاز، حيث يمكن أن ينتقل من درجة حرارة تبخر منخفضة جدًا إلى درجة حرارة تكثيف عالية
• يتمتع بتوافق جيد مع المواد
• على عكس الهيدروفلوروكربونات، فإنه لا يتحلل في البيئة إلى حمض ثلاثي فلورو أسيتيك (TFA) أو مواد ضارة أخرى
• من السهل شراء البروبان ورخيص الثمن نسبياً
• لقد ثبت أنه أحد المبردات الأصلية.

Swegon هي شركة تصنيع معتمدة تأخذ زمام المبادرة في تطوير البروبان. حرصًا على الاستماع إلى الخطوط الأمامية للابتكار، تحدثت شركة Eurovent Certita Certification (ECC) إلى مدير إدارة المنتجات في Swegon في قسم تطوير أعمال التبريد والتدفئة، فابيو بولو، حول استخدامات وفوائد R-290. أثار فابيو عدة نقاط، قائلاً: "إن البروبان، إذا ما قورن بالمبردات الاصطناعية، يتمتع بميزة كونه يتماشى مع المتطلبات القادمة لمراجعة الغاز المفلور، وذلك بفضل إمكاناته الضئيلة على إحداث الاحترار العالمي (0.02 قدرة على إحداث الاحترار العالمي (AR6)، وفقًا للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ السادسة، التي تم تقييمها". على مدى 100 عام). كما أنه لن يقتصر على اقتراح تقييد REACH القادم بشأن PFAS. وهذا يعني أنه مهما كانت نتيجة تلك العمليات التشريعية، فإن البروبان يقدم حلاً مقاومًا للمستقبل.

"يتمتع البروبان أيضًا بخصائص ديناميكية حرارية ممتازة ويمكن استخدامه في مجموعة واسعة من أجهزة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. وهي مناسبة بشكل خاص للمضخات الحرارية ذات درجات الحرارة المرتفعة بفضل مخطط الضغط/درجة الحرارة الخاص بها. وفي الواقع، يمكن للبروبان أن يقدم حلاً حقيقياً لتسريع التحول من مراجل الغاز إلى مضخات الحرارة. تعمل المضخات الحرارية التقليدية عند درجة حرارة 50 درجة مئوية إلى 55 درجة مئوية كحد أقصى. يمكن للمضخات الحرارية ذات درجة الحرارة العالية توصيل الماء الساخن بدرجة تصل إلى 70 درجة مئوية مما يجعلها أكثر توافقًا مع أنظمة التدفئة المركزية الرطبة بالرادياتير الموجودة مسبقًا وتوفر درجات حرارة منزلية أعلى للمياه الساخنة.

عيوب استخدام البروبان

في حين يمكننا أن نتعجب من فوائد البروبان وقدراته المبردة منذ فترة طويلة، لا يمكننا أن نتجاهل عيبه الرئيسي، وهو القابلية للاشتعال. البروبان أكثر كثافة من الهواء، مما يعني أنه سينخفض إلى أدنى نقطة. يؤدي هذا إلى خطر الانفجار (خاصة في المناطق المغلقة) إذا لامس البروبان المتسرب لهبًا أو شرارة أو أي مصدر اشتعال آخر. إنها أيضًا مشكلة تجعل التعديل التحديثي مستحيلًا حيث يجب بناء الأنظمة مع أخذ القابلية للاشتعال في الاعتبار. أولئك الذين يستخدمون بالفعل مواد قابلة للاشتعال مثل غاز البترول المسال أو الغاز الطبيعي لتدفئة المباني قد لا ينزعجون من قابلية احتراق البروبان، ولكن بالنسبة للآخرين فإن ذلك يمثل نقطة شائكة.

وتابع فابيو: «من الناحية النظرية، مع خصائصه الديناميكية الحرارية، يمكن استخدام البروبان في الكثير من التطبيقات. ومع ذلك، في الوقت الحالي هناك قيود بسبب قابليته للاشتعال. وهذا يعني أنه من الأسهل استخدامه كمبرد في الأنظمة الخارجية أحادية الكتلة الصغيرة والمتوسطة، حيث لا يوجد خطر تسرب البروبان إلى منطقة محصورة. حاليًا، تعاني الوحدات الكبيرة من بعض القيود بسبب توفر المكونات، بالإضافة إلى بعض التوتر لدى المستخدمين النهائيين بشأن ارتفاع الرسوم.

"يمكن للوحدات الداخلية (مثل مبردات الماء/المضخات الحرارية) استخدام البروبان بسعات أصغر من الوحدات الخارجية، على الأقل في حالة الحفاظ على متطلبات التثبيت عند الحد الأدنى. في الوقت الحالي، تنطبق أعلى القيود على وحدات جو-جو التي تعالج الهواء في الأماكن المشغولة. لن يكون البروبان مناسبًا دائمًا لهذه الأنواع من التطبيقات.

تحرص شركة ECC على تبديد بعض الخرافات حول هذا المبرد متعدد الاستخدامات، من خلال النظر في الطرق التي تصرفت بها الشركات المصنعة لتقليل المخاطر عندما يتعلق الأمر بتصنيع وتركيب وصيانة وصيانة أنظمة البروبان.

وتابع فابيو قائلاً: "لقد قامت شركة Swegon بالفعل بتحديث خطوط الإنتاج لدينا للتعامل مع قابلية اشتعال البروبان بالطريقة الصحيحة. لقد استثمرنا بكثافة للتأكد من أننا نستطيع إنتاج واختبار الوحدات بأمان. لقد استثمرنا أيضًا في التدريب المناسب للموظفين الذين يقومون بتصنيع الوحدات، حتى يكونوا جاهزين لإدارة دوائر التبريد A3.

"التثبيت هو بالتأكيد إحدى النقاط الرئيسية. لقد اتخذنا خيار عدم تجنب أو تجاهل موضوع القابلية للاشتعال. والغرض ليس إعادة كتابة كتاب القواعد، بل تقديم التوجيه منذ بداية العملية، للسماح لمن يصمم المشروع بالدخول في العقلية الصحيحة والتأكد من تقييم المخاطر المحتملة على الفور. وكلما أسرعنا في هذه الحالة، كلما كان ذلك أفضل."

"من المهم أيضًا التأكيد على أن متطلبات الموقع ستختلف بناءً على تصميم النظام والاختيارات التي تتخذها الشركة المصنعة للوحدة. أحد الأهداف الرئيسية التي نتبعها في تصميم منتجاتنا هو تقليل القيود المفروضة على أنظمة البروبان (كلما أمكن ذلك)، والتأكد من أننا نلبي المتطلبات التنظيمية جنبًا إلى جنب مع متطلبات العميل النهائي والتركيب المحلي.

عندما يتعلق الأمر بالخدمة والصيانة، يؤكد سويجون أن العمل على وحدة تستخدم مبرد A3 يختلف عن وحدة تستخدم مبردات A1 أو A2L. "ولهذا السبب، لم نكتف بتطوير المنتجات التي تستخدم البروبان، بل أطلقنا أيضًا أكاديمية ZERO. منصة للتدريب وتبادل المعرفة مرتبطة باستخدام المبردات القابلة للاشتعال في تطبيقات تكييف الهواء، بهدف المساعدة في هذا التحول الرئيسي. لقد أنشأنا وثائق محددة بما في ذلك دليل المبردات A3، حيث نشرح وجهة نظرنا، ونربط أيضًا بالتركيب والصيانة. نقوم أيضًا بتثقيف جميع مهندسي الخدمة والمهندسين الشركاء لدينا في وقت المبيعات الأولى في كل بلد.

أخيرًا وليس آخرًا، أبرز سويجون أن القواعد المتعلقة بنقل البروبان واضحة جدًا (اعتمادًا على الشحنة ونوع النقل)، حيث يتم نقل المواد القابلة للاشتعال في جميع أنحاء العالم لسنوات عديدة. يمكن لشركات الشحن المساعدة في الحصول على معلومات حول النقل. بالإضافة إلى ذلك، Swegon متاح للمساعدة في العثور على الحل المناسب في مشاريع محددة حيث توجد عقبات يجب التغلب عليها.

اعتبارات أخرى لـ R-290

ومع معالجة القابلية للاشتعال، تحولنا إلى الاعتبارات الأخرى للبروبان. كما ذكرنا سابقًا، لا يمكن تعديل البروبان، حيث يجب أن تكون الأنظمة مصممة خصيصًا لاستخدام غاز التبريد. في حين أن معظم المكونات تظل هي نفسها لتلك المستخدمة في الأنظمة التي تحتوي على مبردات مركبات الكربون الهيدروفلورية، فإن أحد التغييرات الكبيرة في التصميم يتعلق بالضاغط، حيث يجب أن تكون حدود الضغط ودرجة الحرارة متوافقة مع البروبان، وكذلك المكونات الكهربائية المصنعة لتقليل مخاطر الاشتعال. يمكن أيضًا تصميم مكونات مثل المبادلات الحرارية وأجهزة التوسعة بشكل مختلف لأنظمة البروبان. ينبغي تركيب معدات التحكم في كشف التسرب.

وأشار فابيو أيضًا إلى أنه من الناحية النظرية، فإنه يتوقع أن تكون معظم وحدات البروبان أكبر من R-32 للحصول على قدرة مماثلة ومستوى مماثل من الكفاءة. مضيفًا: "في الوقت الحالي، يفرض المعيار EN 378 بوضوح بعض متطلبات التثبيت المحددة وقيود إمكانية الوصول التي تميز مبردات A3 عن A2L. لذا فإن هذا التحول سوف يتجاوز المنتج النقي، بل سيؤثر على الصناعة بأكملها. ولهذا السبب أطلقنا فكرة أكاديمية ZERO. والفكرة هي إنتاج الوثائق وتقديم الندوات وتبادل خبراتنا للوصول إلى أكبر عدد ممكن من الناس مع رسالة مفادها أن هذا التحول ممكن وممكن، ولكننا بحاجة إلى تحقيق ذلك.

وحول الموضوع إلى كفاءة الطاقة، قال فابيو: “إن ربط كفاءة المنتج مع مادة التبريد فقط هو أمر غير صحيح، وهو اختصار يمكن أن يؤدي إلى أخطاء. وتستمد الكفاءة الناتجة عن الوحدة من العديد من العوامل بما في ذلك تصميم المنتج والتقنيات المتاحة. في الواقع، غالبًا ما تكون هذه مقايضة بين أهداف المشروع المختلفة مثل الاكتناز، والصمت، والتكلفة، وما إلى ذلك. لذلك، لا يمكنك مقارنة المنتجات فقط على أساس الأرقام الإجمالية للوحدة ومواد التبريد، مما يؤدي إلى تبسيط إجمالي.

لحسن الحظ، تعرف ECC شيئًا أو اثنين عندما يتعلق الأمر ببيانات المنتج. من كفاءة الطاقة إلى الصوتيات، تختبر الشهادات أداء المنتجات بشكل موثوق ومستقل ومحايد. وهذا هو السبب في أنها تتيح الوصول المجاني لمحددي أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، والمصممين، والمهنيين، والمشترين، والمسؤولين عن تشغيل الأنظمة، إلى دليل منتجاتها المعتمد عبر الإنترنت. يمكن لمستخدمي الويب عرض ومقارنة الآلاف من منتجات المضخات الحرارية وأجهزة التبريد المعتمدة بلمسة زر واحدة على www.eurovent-certification.com.

البروبان: حل طبيعي للمبردات والمضخات الحرارية

سوف ينمو استخدام البروبان في العديد من مجالات صناعة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والتبريد، حيث تقود أسواق المبردات والمضخات الحرارية الطريق. الأسباب كثيرة، بدءًا من خصائصها الديناميكية الحرارية الممتازة وحتى أوراق اعتمادها الخضراء. لقد تبنت الشركات المصنعة ذات التفكير المستقبلي استخدامها وعملت على تطوير منتجات تلتزم باللوائح لسنوات قادمة. بدأت الشركات المصنعة مثل سويجون في تطوير منتجات البروبان قبل وقت طويل من بدء العمليات التشريعية لحظر مركبات الكربون الهيدروفلورية بشكل جدي، وتعتقد الشركة اعتقادًا راسخًا أن البروبان سيكون أحد المبردات الرئيسية في المستقبل.

في حين أن الهيدروفلوروكربونات ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار العالمي وخلائط المبردات ستحتاج إلى تغطية التطبيقات التي تمثل فيها القابلية للاشتعال مشكلة، فإنه لا توجد ثغرة في الاستمرار في استخدام المبردات الاصطناعية. ويختتم فابيو قائلاً: “الأمر على العكس تماماً. نحن نرى مستقبلاً حيث ستكون النسبة بين المبردات الاصطناعية والطبيعية عكس اليوم. لذلك دعونا نستعد، لأن الأمر لا يتعلق بـ "إذا" ولكن فقط بـ "متى". دعونا نستخدم البروبان كمبرد ونتأكد من عدم استخدام جرام واحد من الوقود الأحفوري في نظام الغلايات. وهذا أحد أهم الأهداف التي ستحققها صناعتنا في السنوات المقبلة.

عرض المبردات الجافة المعتمدة

عرض المبردات والمضخات الحرارية المعتمدة

اطلع على برنامج الأداء المعتمد من Eurovent للمبردات والمضخات الحرارية