Естественный отбор: Появление хладагентов с низким ПГП

Природные хладагенты легли в основу первых холодильных систем. Однако по мере развития технологий они были заменены искусственными хладагентами. Эти синтетические хладагенты были разработаны с учетом свойств, подходящих для различных приложений ОВКВ и охлаждения, а также для решения таких проблем, как воспламеняемость, токсичность и коррозия. Синтетические хладагенты включают хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и гидрофторолефины (ГФО). 

Однако выяснилось, что за преимущества синтетических хладагентов приходится платить. ХФУ и ГХФУ обладали высоким потенциалом разрушения озона (ODP), нанося серьезный вред озоновому слою. В то время как их замена, ГФУ, имела высокий потенциал глобального потепления (ПГП), способствуя глобальному потеплению и изменению климата. 

В соответствии с Монреальским протоколом (и несколькими последующими поправками), ряд стран согласились на постепенный отказ от использования ХФУ и ГХФУ, а также на постепенное сокращение ГФУ. В акте выживания сильнейших мы возвращаемся к натуральным хладагентам. Природные хладагенты, такие как диоксид углерода (CO2), пропан (C3H8), аммиак (NH3) и рассол, либо не имеют, либо имеют чрезвычайно низкие показатели GWP и ODP, предлагая варианты проверенных, перспективных, экологически безопасных хладагентов. 

Положения о F-газах, Монреальский протокол и постепенный отказ от ГФУ

Согласно Монреальскому протоколу, первыми были запрещены ХФУ в развитых странах к 2000 году и в развивающихся странах к 2010 году. Следующими были ГХФУ, отказ от которых в развитых странах должен был произойти к 2020 году, а в развивающихся - к 2030 году. 

Судьба ГФУ была предрешена Кигальской поправкой к Монреальскому протоколу в октябре 2016 года. Согласно Монреальскому протоколу, развитые страны взяли на себя обязательства по постепенному отказу от ГФУ с 2019 года. В развивающихся странах замораживание уровня потребления ГФУ вступает в силу с 2024 года (или с 2028 года для некоторых стран), с целью сокращения ГФУ на 80-85% к концу 2040-х годов. 

Однако некоторые регионы, такие как Европейский союз (ЕС), стремятся к более быстрому и комплексному сокращению ГФУ, чтобы помочь достичь амбициозных целей по декарбонизации. Будучи фторсодержащим газом, ГФУ подпадают под действие регламента ЕС по F-газам. Действующие правила направлены на сокращение выбросов фторсодержащих газов на две трети к 2030 году по сравнению с уровнем 2014 года. Регламент использует поэтапный подход, начиная с самых вредных для окружающей среды по показателю GWP. Для разных типов продукции также действуют разные ограничения по GWP. Например, системы тепловых насосов, содержащие менее 3 кг хладагента, могут использовать жидкости с GWP до 750, пока они не будут запрещены в 2025 году, в то время как в холодильном секторе, например, в теплообменниках, могут использоваться хладагенты с GWP до 1500, пока они также не будут запрещены в 2025 году. Цель состоит в том, чтобы вытеснить хладагенты с высоким ПГП и заменить их природными хладагентами с низким ПГП, гидрофторолефинами (ГФО) и смесями хладагентов.

В качестве примера ниже приводится дорожная карта ГФУ для холодильного сектора:

2020: Все хладагенты с GWP более 2500 запрещены. Примеры включают:

2022- 2025: Все хладагенты с ПГП более 1500 запрещены. Примеры включают:

2030: Все хладагенты с ПГП более 150 запрещены. Примеры включают:

По мере того как количество синтетических хладагентов, доступных для легального использования, сокращается, цены растут, а хладагенты становятся дефицитом, все большее значение приобретают натуральные хладагенты.  

Природные хладагенты: Устойчивое решение

Природные хладагенты хорошо зарекомендовали себя еще во времена первых холодильных систем. Препятствия, которые в прошлом могли сделать их использование запрещенным (воспламеняемость, токсичность или коррозия), быстро преодолеваются современными технологиями, материалами и практикой охраны здоровья и безопасности. Это означает, что природные хладагенты, такие как диоксид углерода, пропан, аммиак и рассол, подходят для использования во все более широком спектре областей применения и становятся все более популярными.

Двуокись углерода (CO2 / R-744)

R-744 является отличной заменой ГФУ благодаря своим невоспламеняющимся и невзрывоопасным свойствам, а также низкому воздействию на окружающую среду (GWP=1 и OPD=0). CO2 обладает рядом других преимуществ, таких как малый массовый объем, что позволяет устанавливать компактное оборудование и использовать его в небольших количествах. Он также имеет низкую степень сжатия, доступен в окружающей среде и совместим со всеми материалами, поскольку не подвержен коррозии. CO2 идеально подходит для использования в различных областях, включая теплообменники, конденсационные установки и холодильные витрины.

Пропан (C3H8 / R-290)

R-290 имеет низкий уровень воздействия на окружающую среду (WGP=3 и ODP=0) и нетоксичен. По сравнению с ГХФУ и ГФУ пропан имеет более низкое падение давления в системе и более высокие показатели теплопередачи, а также меньшую плотность, что приводит к меньшей заправке хладагента. Он обладает превосходными термодинамическими характеристиками, так как может переходить от очень низкой температуры испарения к высокой температуре конденсации. Он также обладает хорошей совместимостью с материалами. В отличие от гидрофторолефинов (HFO), он не распадается на трифторуксусную кислоту (TFA) или другие вредные вещества. Однако пропан очень огнеопасен, что влечет за собой дополнительные правила и ограничения по охране труда и технике безопасности. Пропан подходит для использования в качестве хладагента в различных системах, включая тепловые насосы и чиллеры.

Аммиак (NH3 / R-717)

R-717 - высокоэффективный хладагент, не оказывающий воздействия на окружающую среду (WGP=0 и ODP=0). Как и пропан, он обладает превосходными термодинамическими характеристиками, поскольку может переходить от очень низкой температуры испарения к высокой температуре конденсации, и имеет отличные свойства теплопередачи. Однако аммиак токсичен и легко воспламеняется при определенных концентрациях, что приводит к дополнительным правилам и ограничениям в области охраны здоровья и безопасности. Аммиак несовместим с некоторыми материалами (например, с медью). Из-за проблем с токсичностью и высокой эффективности аммиак используется в основном в промышленных холодильных установках с большой производительностью.

Рассол

Рассол - это смесь соли и воды (солевой раствор), обычно смесь хлорида натрия (NaCl), хлорида кальция (CaCl2) или хлорида калия (KCl) с водой. Добавление соли в воду повышает эффективность переноса тепла и снижает точку замерзания. Рассол экологически безопасен (GWP=0), нетоксичен и невоспламеняем. Однако рассол подвержен коррозии. Рассол в основном используется в качестве вторичного хладагента и в низкотемпературных холодильных установках или теплообменниках. 

Сертификация природных хладагентов

По мере того как производители систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха переходят на натуральные хладагенты, органы по сертификации должны адаптировать свои программы сертификации. Eurovent Certita Certification использует европейские стандарты в качестве основы для своих схем сертификации, поэтому изменения в правилах по F-газам затрагивают большую часть сертифицированной продукции.

Хотя природные хладагенты, такие как CO2, уже сертифицированы по ряду программ Eurovent, этот список, скорее всего, будет расти. Кроме того, все более настоятельной становится потребность в добавлении новых природных жидкостей, таких как пропан, аммиак и рассол, в различные программы в качестве альтернативы ГФУ с высоким ПГП. Также необходимо рассмотреть возможность использования гидрофторолефинов (HFO) с низким ПГП и смесей хладагентов, так как природные хладагенты не всегда могут быть предпочтительными для всех применений. 

Промышленность может быть уверена, что Eurovent Certita Certification уже несколько лет работает над внедрением новых хладагентов. Однако добавление новых хладагентов в процесс тестирования и оценки - процесс не быстрый и не простой. Особенно это касается таких жидкостей, как аммиак, где требуются особые меры из-за токсичности и воспламеняемости. 

Это огромная работа по адаптации всех соответствующих программ сертификации, и, конечно, добавление новых жидкостей - не единственная задача. Eurovent Certita Certification также должна обеспечить, чтобы запрещенные хладагенты больше не декларировались и не сертифицировались, и при этом ориентироваться на минное поле нормативных изменений. 

Заключение

С момента вступления в силу в 2015 году Положения о газообразных хладагентах для ГФУ все было написано на стене. Природные хладагенты либо не имеют, либо имеют чрезвычайно низкие показатели GWP и ODP, предлагая перспективные, экологически безопасные хладагенты с проверенной репутацией. Проблемы, которые привели к появлению синтетических хладагентов - воспламеняемость, токсичность или коррозия - преодолеваются, поскольку производители находят решения проблем прошлого. Доступность и стоимость натуральных хладагентов также будет способствовать расширению их сферы применения на рынке хладагентов.

Изменения в хладагентах затронут производителей, спецификаторов, дизайнеров, монтажников, управляющих объектами и конечных пользователей, а также схемы сертификации Eurovent. Хотя природные хладагенты, такие как С02, пропан, аммиак и рассол, не всегда подходят для применения в системах ОВКВ или охлаждения, очевидно, что они будут доминировать на рынке в будущем. 

Ищете энергоэффективные продукты с низким ПГП? Воспользуйтесь нашим каталогом сертифицированной продукции для поиска тысяч продуктов для ОВКВ и охлаждения в Интернете.

Поиск в нашем каталоге сертифицированной продукции