Актуальная информация по альтернативным хладагентам

Монреальский протокол

На 28-м Совещании Сторон Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, проходившем в Кигали (Руанда) в октябре 2016 года, была принята поправка, обязывающая Стороны сократить потребление гидрофторуглеродов (ГФУ). В качестве международного соглашения, призванного защищать озоновый слой, Монреальский протокол уже запретил производство и потребление хлорфторугеродов (ХФУ) и других веществ, обладающих озоноразрушающей способностью (ОРС). В рамках Кигалийской поправки инструменты Монреальского протокола впервые были применены для сокращения потребления парниковых газов в рамках борьбы с глобальным потеплением.

Поправка обязывает страны сокращать потребление ГФУ-хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП). Например, развитые страны, такие как Япония, должны сократить их потребление на 70% к 2029 году, и на 85% — к 2036-му. В качестве базового уровня (100%) взят средний уровень производства и потребления ГФУ в 2011-2013 годах + 15% от базового уровня гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ). Базовый уровень и целевые показатели сокращения рассчитываются в CO2-эквиваленте.

Переход на хладагенты с низким ПГП

На сегодняшний день основным хладагентом в действующих кондиционерах воздуха остаётся ГФУ R410A, ПГП которого равен 2 088. В качестве замены предлагается ГФУ R32 c ПГП всего 675. Однако R32 — умеренно горючее вещество (класс опасности по ASHRAE — A2L), поэтому его применение в крупных установках сопряжено с риском.

В холодильном оборудовании, если не брать в расчёт системы, использующие такие хладагенты, как аммиак, и требующие специальной подготовки и сертификации для обслуживания, произошёл переход с негорючего ГХФУ R22 на R404A. Однако в силу высокого ПГП, равного 4 922, R404A самому требуется замена.

Honeywell и Chemours

Honeywell и Chemours — два производителя хладагентов, ведущие разработку альтернатив с низким ПГП. Рассмотрим их последние достижения в этой области.

В июне 2018 года компания Honeywell представила хладагент Solstice N41 (R466A в номенклатуре ASHRAE) с ПГП, равным 733, в качестве негорючей замены R410A. Несмотря на первоначальные заявления о доступности R466A к середине 2019 года, он лишь в ноябре 2019 года получил подтверждение класса опасности A1 (нетоксичный, негорючий) от ASHRAE. Испытания хладагента и оценка их результатов производителями оборудования и компонентов заняли полтора года.

Вслед за Toshiba Carrier, объявившей о перспективности R466A в качестве альтернативы R410A на симпозиуме в Кобе (Япония) в 2018 году, о намерении внедрить новый хладагент в свои кондиционеры воздуха заявила Midea. Китайский производитель компонентов Sanhua, известный своими четырёхходовыми клапанами, также положительно оценил R466A. Однако по состоянию на январь 2020 года этот хладагент, по-прежнему, не был широко представлен на рынке из-за нерешённых проблем с себестоимостью производства и других препятствий.

Тем временем, Chemours рекомендовала для замены R410A и R404A хладагент XP41 (R463A) из своей линейки Opteon. R463A — это негорючая гидрофторолефиновая (ГФО) смесь с ПГП = 1 377.

Хладагент R463A прошёл испытания в Mitsubishi Electric, которая с 2019 года использует его в конденсаторных блоках для систем холодоснабжения.

В табл. 1 представлены типичные альтернативные хладагенты с низким ПГП, области их применения и торговые наименования.

Помимо названных выше, предлагаются и иные альтернативы. Например, Chemours представила хладагенты нового поколения для замены использующихся в настоящее время. В частности, негорючий хладагент XP10 (R513A) из линейки Opteon для замены R134a.

Другие производители

Daikin, в дополнение к R407H, предлагает использовать R407I (ПГП = 1 337, негорючий) и находящийся в разработке R468A (ПГП = 146, умеренно горючий). В настоящее время идёт процесс получения официального обозначения для R468A от ASHRAE.

Хладагент AMOLEA 1224yd от AGC с почти нулевой ОРС и ПГП менее 1 отличается превосходной энергоэффективностью, высокой тепловой и химической стабильностью и крайне малым воздействием на металлы, смолы и эластомеры.

AGC предлагает R1224yd в качестве наилучшего доступного варианта для чиллеров на базе компрессоров центробежного типа, электростанций бинарного цикла, тепловых насосов для утилизации тепла выхлопных газов и прочих систем.

Как видно из вышесказанного, ряд альтернатив находится в процессе разработки, и.

Модернизация действующего оборудования

В Японии работает множество «магазинов у дома» таких международных сетей, как Seven-Eleven, Lawson и других. В частности, количество торговых точек, заключивших договора франшизы с Seven-Eleven Japan, оценивается в 21 000. Почти все эти магазины перевели своё холодильное оборудование с R22 на R404A или R410A. В настоящий момент штаб-квартира Seven-Eleven планирует перевести это оборудование на R448A. В некоторых магазинах такой переход уже начался. Lawson также начала перевод холодильного оборудования на хладагенты с низким ПГП.

Из-за высокого ПГП и вреда, наносимого окружающей среде, использование традиционных хладагентов постепенно ограничивается. В Японии, например, резко взлетели цены на R404A, и после запрета производства, вступившего в силу в 2019 году, он стал труднодоступен. Производители такого оборудования, как, например, открытые холодильные витрины, постепенно отказываются от использования R404A и переходят на R448A или R449A. R448A — это негорючая смесь из пяти компонентов (R32, R125, R134a, R1234yf, R1234ze) c ПГП = 1 387. Она отличается более высокой энергоэффективностью по сравнению с R404A, что позволяет снизить расходы на эксплуатацию.

Продукцию, использующую R448A, выпускают Toshiba Carrier, Hitachi Group и другие.

На выставке FOOMA JAPAN в июле 2019 Mitsubishi Electric демонстрировала использование хладагента XP41 (R463A) от Chemours в своём оборудовании, рассчитанном на заправку R410A.

R463A — это смесь R32, R125, R134a, R1234yf и R744 (CO2). Она не горит, имеет ПГП, равный 1 377, и высокую энергоёмкость, сравнимую с R410A.

Компания Daikin одной из первых перешла на использование умеренно горючего R32 для замены R410A. Она также предоставила открытый доступ к патентам, касающимся R32, что способствовало широкому распространению этого хладагента в Японии, других странах Азии и в Европе.

Daikin также предлагает негорючий хладагент R407H и проводит испытания, используя его для конверсии холодильных витрин в Японии, США и Европе.

Какие вещества и смеси станут основными хладагентами следующего поколения?

Названо множество разнообразных хладагентов, но какие из них станут основными в ближайшие годы?

В системах кондиционирования воздуха лидером станет R466A или R463A?

В холодильном оборудовании стоит ждать доминирования R448A или 463A? Может, следует сделать ставку на разрабатываемый Daikin R468A?

В сегменте мощных чиллеров гонку возглавит R1233zd(E), R1234ze(E) или R1224yd?

Помимо синтетических существуют и природные хладагенты, являющиеся объектом исследования возможностей их безопасного использования. Комитеты Японского общества инженеров по холоду и воздушному кондиционированию (JSRAE) и Японской ассоциации индустрии холода и воздушного кондиционирования (JRAIA) ведут работу по оценке рисков применения легковоспламеняющегося углеводорода пропана (R290) в качестве хладагента.

На сегодняшний день в Японии лидером среди хладагентов для использования в бытовых и коммерческих кондиционерах воздуха стал R32, также получивший широкое распространение и в Европе. Однако он умеренно горюч и имеет ПГП, равный 675. В будущем потребуется разработка хладагентов с более низким ПГП (например, менее 150).

Таблица 1. Типичные альтернативные хладагенты с низким ПГП и области их применения

По материалам JARN