Мировой рынок холодильного оборудования
По оценке JARN, мировой рынок холодильного оборудования (с учетом таких сегментов, как монтаж и сервисное обслуживание) достиг в 2017 году объема в 96,3 миллиарда долларов США, что на 4,6% больше показателя 2016 года. При этом на коммерческий сегмент пришлось 61,3 миллиарда долларов, на промышленный — 29,6 миллиарда, доля рефрижераторного транспорта составила 5,4 миллиарда долларов.
В сегменте коммерческого оборудования 20,4 миллиарда долларов принесли продажи холодильных витрин, 5,7 миллиарда — холодильники для напитков, 3,3 миллиарда — машины для производства льда. Еще 6,3 миллиарда получено за счет реализации других типов оборудования, таких как холодильники, морозильники, наружные блоки. Объем продаж компонентов коммерческой холодильной техники составил 3,2 миллиарда долларов США, торговые автоматы принесли 2,4 миллиарда.
С точки зрения распределения по регионам крупнейшим рынком холодильного оборудования остается Северная Америка с объемом 13,4 миллиарда долларов США. Следом с 10,6 миллиарда долларов идет Азия. Объем европейского рынка составил в 2017 году 9,7 миллиарда. На долю прочих регионов приходится 7,6 миллиарда долларов.
Повышенное внимание к вопросам продовольственной безопасности, а также процессы модернизации, диверсификации и глобализации пищевого поведения способствуют интенсивному росту рынка холодильного оборудования и увеличению инвестиций в такие элементы «холодильных цепочек», как холодильные склады и рефрижераторный транспорт.
Революция в сфере розничной торговли
В процессах доставки, хранения, обработки, продажи и приготовления пищевой продукции задействовано холодильное оборудование — холодильные витрины, кухонные холодильники, машины для производства льда, холодильные склады и компактные холодильники для перевозки продуктов. Сюда же следует отнести торговые автоматы и диспенсеры (кулеры) для напитков.
В последнее время появились портативные системы с автоматизированным управлением посредством IT-технологий — модульные холодильные шкафы и компактные передвижные холодильники. Передвижные холодильники — это устройства с аккумуляторным питанием, позволяющие точно выдерживать температурный режим хранения продукции в процессе перевозки. Оборудование этого типа быстро завоевывает популярность в Японии, странах Европы и США.
От супермаркетов к магазинам шаговой доступности
Рост количества супермаркетов и продуктовых магазинов сопровождается появлением новых бизнес-моделей, таких как онлайн-торговля продовольственными товарами. Проявляется тенденция к переходу от крупных супермаркетов к небольшим универсальным магазинам и магазинам шаговой доступности, что способствует росту спроса на холодильное оборудование, например на холодильные витрины, сконструированные специально для таких относительно небольших торговых точек. Развитие электронной торговли стало одним из факторов, благодаря которым растет спрос на оборудование для холодильных складов и рефрижераторного транспорта.
В США в настоящее время проходит апробацию концепция создания специализированных холодильных хранилищ, которые позволят покупателям заказывать посредством сети Интернет не только замороженные продукты, но и другие скоропортящиеся товары. Если эта концепция покажет свою жизнеспособность, структура спроса на оборудование для рефрижераторного транспорта, холодильные склады и витрины изменится, а именно вырастет потребность в технологиях, применимых в электронной торговле.
Традиционно товары в супермаркетах выставляются на стеллажах. Ряд известных европейских производителей начали поставки охлаждаемых стеллажей в Китай. Китайские же компании, в свою очередь, представили на рынке системы охлаждения стеллажей на базе компрессоров, использующих в качестве хладагента диоксид углерода (CO2).
В целом главная задача производителей холодильных систем для крупных супермаркетов и круглосуточных магазинов шаговой доступности состоит в повышении производительности оборудования. Большим подспорьем здесь становятся развитие рынка услуг по профессиональному монтажу систем и повышение квалификации эксплуатационных служб.
Развитие индустрии ресторанов экзотической кухни
Развитие индустрии ресторанов экзотической кухни создает новые возможности для производителей кухонного холодильного оборудования.
Машины для производства льда, например, должны отличаться не только высоким качеством, но и соответствовать строжайшим гигиеническим требованиям. Чтобы обеспечить должный уровень послепродажного обслуживания, зарубежные производители должны готовить местные кадры, говорящие с заказчиком на одном языке.
Во всем мире стремительно растет количество японских ресторанов, которые оснащаются таким же оборудованием, как и в ресторанах Японии, что позволяет японским производителям профессиональной кухонной техники выйти на международный рынок.
Развитие электронной торговли в Китае заметно влияет на сектор общественного питания в этой стране. Сегодня через Интернет можно приобрести любую кухонную технику, в том числе коммерческие холодильники и машины для производства льда. Онлайн-продажи способствуют развитию логистических цепочек, включая склады готовой продукции и грузоперевозки, однако серьезной проблемой остается низкий уровень послепродажного обслуживания заказанного по Интернету оборудования.
Тенденции мирового рынка
Азия — большой и перспективный рынок. Огромные людские ресурсы и быстрые темпы экономического развития Китая и Индии создали условия для роста в регионе индустрии «холодильных цепочек», что, в свою очередь, привело к росту рынка холодильного оборудования на 21% в Китае и на 19% — в Индии.
Согласно статистическим данным, опубликованным Институтом пищевого маркетинга (FMI), суммарные продажи супермаркетов в США составили в 2017 году 682,7 миллиарда долларов, при этом число самих супермаркетов превысило 2 миллиона. Продажи скоропортящихся пищевых продуктов принесли 267,9 миллиарда долларов США, продемонстрировав рост на 10,2% по сравнению с предыдущим годом. Вырос и рынок торгового холодильного оборудования. Продажи холодильных витрин в 2017 году увеличились более чем на 10%.
Местные компании в США пользуются рядом преференций, тем не менее и европейские, и японские производители компрессоров и холодильного оборудования активно инвестируют в североамериканский рынок.
В Европейском союзе развитие рынка оборудования для «холодильных цепочек» обусловлено ростом популярности замороженных продуктов — прежде всего в Германии, Франции, Великобритании, Италии и Испании. Кроме того, свой вклад вносит и ужесточение требований к безопасности пищевой и фармацевтической продукции. Очевидно, что с увеличением населения планеты потребность в продуктах питания и фармацевтических средствах будет только расти.
Оборудование для «холодильных цепочек» можно разделить на промышленное и торговое. При этом торговый сегмент делится на оборудование для супермаркетов, магазинов шаговой доступности и торговых автоматов. В промышленном сегменте различают оборудование для фармацевтической и пищевой промышленности.
По данным Китайской ассоциации холодильной и климатической индустрии (CRAA), производство холодильных витрин коммерческого назначения достигло в Китае в 2017 году 360 000 штук, что на 3% больше показателя предыдущего года. Согласно прогнозам, в 2018 году объем производства сохранится на этом же уровне или незначительно вырастет. Объем холодильных складов в Китае в 2017 году вырос на 13,7% по сравнению с 2016 годом и достиг 119,37 миллиона кубических метров.
В 2017 году в Китае было произведено 5300 скороморозильных аппаратов на сумму 2,53 миллиарда юаней (371,8 миллиона долларов США). Годовой рост в данном сегменте составил 6%. Также в 2017 году в Китае было продано свыше 92 000 воздухоохладителей. В этом сегменте совокупный среднегодовой темп роста в период с 2014 по 2017 год составлял 8%.
По данным Японской ассоциации индустрии холода и воздушного кондиционирования (JRAIA), в 2017 году объем продаж холодильных витрин в Японии сократился на 3,3% по сравнению с 2016 годом и составил 302 000 единиц оборудования. Поставки морозильных аппаратов за тот же период сократились на 2,8% (до 29 000 штук), водоохладителей — на 8,1% (до 12 000 единиц оборудования), машин для производства льда — на 0,5% (до 72 000 штук). При этом продажи компрессорно-конденсаторных блоков выросли на 2,4% (до 94 000 штук), коммерческих холодильников — на 4,2% (до 237 000 штук), транспортных рефрижераторных систем — на 7,4% (до 36 000 штук).
Индия стала крупным экспортером рыбы и морепродуктов. При этом создание соответствующей сети «холодильных цепочек» запаздывает. Спрос на холодильное оборудование в стране велик, и ряд европейских производителей, таких как Bitzer и Frascold, уже занимают значительную часть местного рынка. Также активную деятельность в Индии развернул и японский бренд Mayekawa. Panasonic для освоения индийского рынка объединила маркетинговые усилия с компанией Hussmann. Среди местных производителей выделяется компания Blue Star.
На ближневосточном рынке доминируют европейские производители. В сегменте морозильников и холодильных витрин ведущие позиции занимают Bitzer и Emerson. Заметная доля в сегменте коммерческого холодильного оборудования приходится на компании Arneg, Carrier и Epta.
Компания Panasonic создала мощную сеть продаж в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ), Омане и Катаре и помимо основного бренда продвигает в регионе марку Hussmann, реализуя мультибрендовую стратегию освоения ближневосточного рынка коммерческих холодильников и холодильных витрин.
Рост городов способствует развитию круглосуточных магазинов шаговой доступности. За последние годы этот бизнес, изначально появившийся в Японии, быстро развивается в странах Юго-Восточной Азии, породив волну спроса на оборудование для охлаждения и заморозки продуктов. В Малайзии и Вьетнаме заметно вырос сегмент профессионального кухонного холодильного оборудования.
В Юго-Восточной Азии выращивается много сельскохозяйственных растений, добываются пресноводная и морская рыба и морепродукты. Нехватка оборудования для создания «холодильных цепочек», ориентированных на эту продукцию, приводит к быстрой порче продовольствия и загрязнению окружающей среды. Поэтому скорейшая организация «холодильных цепочек» — это в том числе и вопрос продовольственной безопасности региона. В настоящее время многие компании, выпускающие компрессоры для холодильного оборудования, создают в регионе новые производственные площадки и пункты сервисного обслуживания своего оборудования.
Комплексные решения
Прибыль, которую можно получить непосредственно от продажи оборудования, ограниченна, поэтому, чтобы увеличить доходы, производители активно предлагают универсальные решения, позволяющие справиться сразу с несколькими задачами.
Пример такого решения — комплексное сопровождение продукции на протяжении всего жизненного цикла — от проектирования до эксплуатации. Стараясь максимально удовлетворить запросы клиента, производитель берет на себя разработку проекта, установку оборудования, а также техническое обслуживание и текущий ремонт с использованием новейших технологий, таких как «Интернет вещей». Кроме того, производители консультируют заказчиков по вопросам повышения энергоэффективности холодильных систем и уменьшения количества вредных выбросов.
Другой вариант — предоставление заказчику оборудования, которое может удовлетворить сразу все его потребности в холодильной технике, обогревателях, вентиляционных системах, кондиционерах, кухонном оснащении, освещении и сигнализации.
На практике такие решения могут реализовываться в виде небольших автоматизированных продуктовых магазинов без продавца, недавно появившихся в Китае и США. Эта инновация способна значительно изменить существующую структуру распределения продовольствия. Еще одно новшество, вызванное к жизни развитием информационных технологий и электронной торговли, — охлаждаемые ячейки для постаматов в пунктах приема и выдачи посылок.
Проблемы и перспективы
Новые хладагенты
На рынке появились альтернативы R404A — гидрофторуглеродному хладагенту с потенциалом глобального потепления, равным 3920, применяющемуся, в частности, в холодильном оборудовании супермаркетов. Сегодня многие супермаркеты переходят от систем на R404A к каскадным системам, использующим CO2 в качестве хладагента для низкотемпературного каскада и аммиак или ГФО — для высокотемпературного.
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) добавило новые вещества и смеси в список новых альтернативных хладагентов, созданный в рамках программы SNAP, и расширило области применения для веществ, уже представленных в списке. Выпускаемый компанией Daikin хладагент R407H, имеющий класс безопасности A1 (нетоксичный, негорючий), разрешен к использованию для заправки и ретрофита выносных конденсаторных блоков, представляющих собой часть системы холодоснабжения розничных продовольственных магазинов. Негорючий и нетоксичный хладагент R513B, опять же от Daikin, одобрен Американским обществом инженеров систем отопления, холодоснабжения и воздушного кондиционирования (ASHRAE).
В список SNAP также включены такие альтернативы, как R448A от Honeywell, R449A от Chemours и R449B от Arkema. Кроме того, компания Chemours приступила к производству R452A (класс безопасности А1), также предназначенного для замены R404A.
В Европе в качестве хладагента для коммерческого холодильного оборудования широко применяется CO2. Однако степень его распространения на севере и юге Европы различается. В странах Северной Европы — Германии, Дании, Норвегии и Швеции — он используется почти в каждом новом магазине шаговой доступности, во всех вновь открытых сетевых супермаркетах и в большинстве торговых точек на автомобильных заправках. В Италии, Испании и Франции, отличающихся более теплым климатом, CO2 в качестве хладагента для торгового оборудования применяется не так часто.
Энергосбережение
Энергоэффективность становится все более значимой характеристикой при выборе торгового холодильного оборудования. Дело в том, что такое оборудование потребляет значительное количество энергии, так как продолжает работать, даже когда магазин закрыт. Согласно статистике, на долю холодильных систем приходится до 40% общего энергопотребления супермаркетов и до 25% — магазинов шаговой доступности. Таким образом, для владельцев торговых точек выбор в пользу более энергоэффективного оборудования — очевидный путь к снижению расходов и повышению доходности собственного бизнеса.
Торговый холод
Холодильные витрины
Холодильные витрины служат для демонстрации продовольственных продуктов. Их можно разделить на два типа: моноблочные и витрины с отдельным компрессорно-конденсаторным блоком, присоединенным посредством фреоновой магистрали. Модели с выносным наружным блоком, как правило, способны вместить больший объем продуктов, поэтому основная область применения такой техники— крупные супермаркеты.
Размещение относительно небольших моноблочных устройств сопряжено с меньшим количеством ограничений, что делает этот тип оборудования идеально подходящим для использования в продуктовых магазинах и торговли в неспециализированных помещениях.
Кроме того, существуют холодильные витрины, предназначенные исключительно для хранения напитков. Как правило, они изначально разрабатываются с учетом специфических требований, предъявляемых производителями данного вида пищевой продукции.
Холодильные витрины — наиболее массовая категория торгового холодильного оборудования. Крупнейшим рынком для них являются США, на втором месте — Европа. Китайский рынок, занимающий пока третье место, демонстрирует при этом наиболее высокие темпы роста.
По оценкам JARN, в 2017 году в США было продано более 821 000 холодильных витрин, в Европе — около 755 000. Объем китайского рынка достиг 385 000 единиц оборудования.
На рынке холодильных витрин существует очень немного производителей мирового уровня. Дело в том, что, как правило, производством витрин занимаются предприятия на местах, так как требования к этому виду продукции разнятся от региона к региону. Кроме того, местное производство позволяет существенно сократить транспортные расходы. Многие небольшие и средние компании помимо собственно витрин предлагают услуги по их монтажу и послепродажному обслуживанию. Еще одной особенностью рынка можно назвать крайне небольшое количество производителей, предлагающих полную линейку компрессорно-конденсаторных блоков и холодильных витрин.
В числе ведущих производителей на мировом рынке выделяются Carrier и Panasonic. На рынке США доминируют Hillphoenix, Hussmann (принадлежит Panasonic) и Kysor Warren (дочерняя компания Lennox). На европейском рынке номером один является компания Linde. Корпорация Daikin, чтобы войти в этот сегмент европейского рынка, приобрела компанию Zanotti. В Японии ведущими игроками в отрасли являются Fukushima Industries, Nakano Refrigerators, Okamura и Sanden. Ряд японских производителей открыли офисы продаж в Китае и других странах Азии.
На сегодняшний день основными хладагентами для использования в холодильных витринах являются гидрофторуглероды (ГФУ). Вступление в силу регламентов Евросоюза, предусматривающих запрет ГФУ в странах Европы, оказывает существенное влияние на рынок. Новые законодательные ограничения способствуют распространению природных хладагентов. В Японии уже производятся встраиваемые витрины, использующие в качестве хладагента R290 (пропан), а также более мощное оборудование на диоксиде углерода (CO2).
Холодильные склады
Холодильные склады служат главным образом для хранения скоропортящейся продукции, и прежде всего фруктов и овощей. Они устанавливаются на сельскохозяйственных предприятиях, продовольственных рынках, в супермаркетах.
Потребность в подобных складах большой вместимости имеется и в аэропортах, и в морских терминалах, принимающих и отправляющих значительные объемы грузов. Масштаб хранилищ зависит от способов транспортировки продукции и времени доставки до пунктов назначения.
В странах, где структура «холодильных цепочек» пока только налаживается, крупные производители продовольственных товаров, супермаркеты и небольшие магазины создают свои холодильные склады и обзаводятся собственным рефрижераторным транспортом. Холодильные склады располагают главным образом с учетом требований логистики — в местах с хорошей транспортной доступностью и возможностью обеспечить быструю погрузку и выгрузку товаров. При этом все большее число производителей внедряют системы комплексного управления качеством замороженных и охлажденных продуктов, контролируя их температуру и влажность с помощью облачных технологий.
Машины для производства льда
По производительности машины для производства льда (льдогенераторы) делятся на устройства бытового, коммерческого и промышленного назначения.
По оценке JARN, в 2017 году в США объем рынка коммерческих льдогенераторов достиг 220 000 единиц оборудования, в Европе — 202 000 единиц, в Японии — 72 000 штук.
Китайский рынок машин для производства льда коммерческого назначения в 2016 году вырос на 10% по сравнению с предыдущим годом продаж и достиг объема в 227 000 единиц оборудования.
США остаются крупнейшим рынком коммерческих льдогенераторов. Это связано с традицией подавать напитки в стаканах и бокалах, более половины объема которых заполнено льдом.
Ведущими производителями в этом сегменте рынка в США являются компании Hoshizaki, Manitowoc и Scotsman Ice. Японская компания Hoshizaki вышла на американский рынок в 1981 году и на сегодняшний день владеет заводом в пригороде Атланты и сетью торговых и сервисных представительств, охватывающей всю территорию США.
Основным хладагентом для коммерческих льдогенераторов сегодня становится R290 (пропан), применение которого стало возможно из-за небольшой длины холодильного контура и малого объема заправки.
Компактные автономные холодильники для перевозки продуктов (CRB)
Компактные автономные холодильники (cold roll boxes, CRB) предназначены для доставки охлажденных и замороженных пищевых продуктов. В Японии и других странах растет спрос на CRB, отличающиеся высокой скоростью выхода на заданный температурный режим, быстротой зарядки аккумуляторов и точностью контроля температуры.
Компания Toshiba Carrier разработала новый автономный холодильник с использованием новейших технологий в области охлаждения, зарядки батарей, информатики и связи. На охлаждение и зарядку аккумуляторов новинка тратит всего 2 часа, то есть в 4 раза меньше, чем большинство представленных на рынке CRB, и обеспечивает хранение продуктов пи заданной температуре в течение 7 часов — на 2 часа дольше большинства других CRB. Скорость зарядки аккумуляторов новинки позволяет осуществлять с помощью одного холодильника до трех доставок в день, в то время как для других моделей предел — одна доставка в день.
Конденсаторные блоки
Компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ) используются в составе холодильников, холодильных витрин, скороморозильных аппаратов, медицинского оборудования, машин для производства льда, рефрижераторного транспорта, а также в технологических процессах нефтехимического производства. Развитие сегмента «холодильных цепочек» заставляет производителей разрабатывать компрессорно-конденсаторные блоки, отличающиеся высокой производительностью, экологичностью, малым энергопотреблением и возможностью параллельного подключения. Все чаще в ККБ применяются инверторные технологии.
Среди наиболее известных компаний на этом рынке — Bitzer, Carrier и Emerson. Компания Snowman в результате серии слияний и поглощений добавила в свой ассортимент наружные блоки на базе винтовых компрессоров. На японском рынке ККБ лидируют Mitsubishi Electric и Johnson Controls-Hitachi Air Conditioning, при этом наибольшим разнообразием отличается ассортимент ККБ компании Panasonic.
Как и компании, выпускающие компрессоры, производители ККБ активно внедряют хладагенты с низким ПГП. Так, Emerson предлагает блоки Copeland EazyCool на базе спиральных компрессоров, использующие ГФУ нового поколения, отличающиеся меньшим парниковым воздействием, — R448A и R449A. В ноябре 2016 года Toshiba Carrier выпустила модель ККБ для японского рынка, работающую на R448A.
Промышленный холод
Холодильные хранилища, машины для производства льда и компрессорно-конденсаторные блоки находят применение не только в коммерческом, но и в промышленном сегменте холодильной отрасли.
На фабриках по производству замороженных полуфабрикатов, в рыболовецких портах используется промышленное холодильное оборудование, такое как лиофилизаторы (вакуум-сублимационные сушилки), туннельные морозильные аппараты, мощные компрессорно-конденсаторные блоки. Лиофилизаторы также находят широкое применение в медицине. В нефтехимической промышленности холодильные установки служат для сжижения различных газов.
Промышленные льдогенераторы производят различные виды льда. Ледяные хлопья используются для быстрого охлаждения, плиты обеспечивают низкую температуру на протяжении долгого времени. Кроме того, благодаря прочности и прозрачности они находят применение в судостроении и в химическом производстве. Также существуют машины, в промышленных объемах производящие снег.
Для низкотемпературного охлаждения (около —50°C) чаще всего используются каскадные установки на аммиаке и CO2. Для получения температур порядка —30°C применяются установки на CO2 со вторичным рассольным контуром. Одним из ведущих поставщиков холодильного оборудования обоих типов является компания Mayekawa.
Рынок промышленного холода уделяет особое внимание надежности оборудования и способности производителя обеспечить обслуживание продукции на протяжении всего срока ее использования. Из-за этого в каждом регионе доминируют местные компании с долгой историей и хорошей репутацией. Новым компаниям выйти на этот рынок очень трудно.
Среди основных задач, стоящих перед производителями промышленного холодильного оборудования, — снижение озоноразрушающего и парникового воздействия продукции и повышение ее энергоэффективности.
Рефрижераторный транспорт
Рефрижераторный транспорт делится на четыре категории: автомобильный, железнодорожный, морской и воздушный. Как правило, рефрижераторными перевозками занимаются транспортные и складские компании, но есть примеры, когда собственной транспортной инфраструктурой обзаводятся сельхозпроизводители и супермаркеты. Это делается для обеспечения сохранности продукции и сокращения расходов.
Для перевозки на небольшие расстояния обычно используются грузовые автофургоны. Такой способ транспортировки отличается большей гибкостью, однако скорость доставки сильно зависит от ситуации на дорогах.
Железнодорожный транспорт позволяет перевозить большой объем грузов между крупными станциями, при этом парниковые выбросы при перевозке минимальны.
Основной способ перевозки грузов на средние и дальние дистанции — авиационный и водный транспорт. Скорость доставки и постоянная температура на борту делают самолет идеальным решением для сохранения свежести скоропортящихся товаров, таких как фрукты и овощи. Однако из-за дороговизны такой способ имеет смысл применять далеко не в каждом случае. Кроме того, объем и масса груза, которые самолет способен перевезти за один рейс, относительно невелики.
Морское судно, напротив, способно за раз взять на борт очень много груза. При этом доставка займет довольно много времени, что может не лучшим образом сказаться на свежести продуктов. Тем не менее современные контейнеры для морских перевозок обеспечивают возможность контроля качества внутреннего воздуха (IAQ), сохраняя продукты в течение долгого срока.
За последнее время в сфере рефрижераторного транспорта было внедрено несколько технологических новшеств. Так, использование облачных технологий позволяет следить за состоянием продуктов или медикаментов в процессе перевозки. Датчики, встроенные в транспортные средства, фиксируют температуру и влажность груза, а также физические воздействия на него (удары, тряску), передавая данные в режиме реального времени.
Ведущими игроками на рынке рефрижераторного транспорта являются компании Carrier Transicold, CoolTech Containers, HLM, Subros, Tessol, Thermo King и VE Commercial Vehicles.
Холодильные компрессоры и другие компоненты оборудования
В сегменте малого коммерческого холода наиболее распространенным типом компрессоров являются герметичные устройства поршневого типа. Распространение экологически безопасных природных хладагентов, таких как R290 (пропан), открывает новые перспективы для таких компрессоров.
Ведущим производителем спиральных компрессоров для холодильного оборудования остается компания Emerson. Тандемная конфигурация позволила расширить область применения компрессоров спирального типа за счет проникновения в сегменты, где традиционно использовались винтовые компрессоры.
В Японии уже довольно давно выпускаются тепловые насосы EcoCute, использующие в качестве хладагента диоксид углерода (CO2), и местные компании имеют богатый опыт производства компрессоров для этого хладагента. В холодильной индустрии находят применение двухступенчатые ротационные компрессоры от Panasonic, винтовые компрессоры от Mitsubishi Heavy Industries, спиральные компрессоры других производителей, рассчитанные на использование CO2.
Для коммерческого холодильного оборудования средней и большой производительности традиционным решением являются полугерметичные поршневые компрессоры, а также устройства винтового и центробежного типов. В сегменте холодильного хранения наметился переход от поршневых к винтовым компрессорам.
Производители промышленного холодильного оборудования, как правило, используют компрессоры сторонних специализированных компаний, лидерами среди которых являются европейские производители Bitzer, Cubigel, Danfoss, GEA и Frascold, компании из США Emerson, Johnson Controls и Tecumseh Products Company, японская Mayekawa, а также ряд производителей из Южной Кореи и Тайваня.
Среди производителей других компонентов для холодильного оборудования следует выделить Fujikoki, Saginomiya, Sanhua, Carel, ebm-papst и Ziehl-Abegg.
Звенья «холодильных цепочек»
«Холодильные цепочки» — это система доставки замороженной и скоропортящейся продукции от производителя потребителю. Промышленность производит холодильное оборудование для всех элементов таких «цепочек». В том числе изначально разработанное для работы в их составе.
По степени охлаждения холодильное оборудование можно разделить на четыре категории: ультранизкотемпературное, морозильное, холодильное и предназначенное для поддержания постоянной температуры. В настоящее время — отчасти из-за роста популярности замороженных полуфабрикатов — последние три категории развиваются особенно бурно.
По материалам JARN
Вентиляторы и моторы
Механизмы нагнетания газа, создающие напор до 30 килопаскалей, принято называть вентиляторами, устройства с давлением нагнетания от 30 до 200 килопаскалей относят к воздуходувкам (газодувкам), наконец, аппараты, создающие давление более 200 килопаскалей, называют компрессорами.
Вентиляторы, в свою очередь, делятся на центробежные (радиальные), осевые (аксиальные) и тангенциальные. Каждый из этих видов представлен множеством подвидов, отличающихся формой, расположением и количеством лопастей.
В классических кондиционерах воздуха предпочтительный тип вентилятора определяется требуемой величиной статического давления, ограничениями, связанными с уровнем шума, мощностью электродвигателя, а также величиной и формой воздушного потока, в формировании которого помимо крыльчатки вентилятора участвуют приводящий ее в движение мотор, теплообменник и корпус кондиционера.
В бытовых оконных кондиционерах на уличной стороне, как правило, устанавливается осевой вентилятор пропеллерного типа, а на стороне, обращенной внутрь помещения, — вентилятор типа «сирокко» (тангенциальный). Сравнительно небольшой внутренний объем такого кондиционера разделен на наружную и внутреннюю стороны, и расположение компонентов — теплообменников, вентиляторов, моторов — подчинено этому разделению. Направления воздушных потоков в этом случае представляют собой ломаные линии, которые начинаются в точке забора воздуха с наружной или внутренней стороны и проходят через теплообменники и вентиляторы. Ломаный характер воздушного потока создает дополнительное аэродинамическое сопротивление и повышает уровень шума, требуя большей мощности от вентилятора по сравнению с ситуацией, если бы тот создавал сравнимый по силе прямолинейный поток. С внешней стороны воздух, поступивший через решетки сверху и по бокам корпуса, подается пропеллерной крыльчаткой на теплообменник у задней стенки, после чего выбрасывается наружу. Идеальное направление поступления приточного воздуха на пропеллерную крыльчатку — параллельно оси, однако в случае оконного кондиционера воздух поступает практически под прямым углом к оси вентилятора, что ведет к повышению уровня шума и снижению эффективности работы. Со стороны помещения воздух, прошедший через теплообменник, поступает на вентилятор с крыльчаткой типа «сирокко» и выдувается через выпускное отверстие, где меняет направление на 90 градусов, попадает на верхнюю стенку корпуса, после чего вновь поворачивает на 90 градусов и попадает в помещение через отверстие на передней панели кондиционера.
В наружных блоках сплит-систем воздух движется по более простой траектории по сравнению с оконными кондиционерами. Под действием вентилятора с крыльчаткой пропеллерного типа воздух извне проходит через теплообменник и затем выдувается наружу через выходное отверстие. В этом случае воздушный поток направлен параллельно оси крыльчатки и практически не встречает препятствий, которые приводили бы к росту уровня шума и требовали повышенной мощности от вентилятора. В случае настенных или напольных внутренних блоков воздух извне проходит через теплообменник и сравнительно плавно выдувается через выходное отверстие благодаря тангенциальному вентилятору, установленному параллельно теплообменнику. Тангенциальные вентиляторы отличаются большей компактностью по сравнению, например, с осевыми, однако менее эффективны из-за сложной конфигурации воздушного потока, формирующегося внутри цилиндрической секции, одна часть которой выступает стороной всасывания, а другая — стороной нагнетания.
Стараясь добиться наивысшей эффективности, компании, занимающиеся выпуском сплит-систем, стараются добиться оптимального взаимного расположения теплообменников, вентиляторов и стенок корпуса. Производители кондиционеров также разрабатывают вентиляторы собственной конструкции, форма которых наилучшим образом будет подходить к другим компонентам блоков. При этом крыльчатки и моторы для вентиляционного оборудования, канальных систем, а также мощные вентиляторы промышленного назначения выпускаются как самостоятельные изделия такими компаниями, как Panasonic, Mitsubishi Electric, ebm-papst и Ziehl-Abegg.
Энергопотребление вентилятора зависит как от формы и типа крыльчатки, так и от используемого мотора. В последние годы значительное развитие получило направление инверторного управления работой электродвигателей. На первом этапе инверторы применялись для управления скоростью вращения компрессора, чтобы его производительность соответствовала текущей нагрузке. Сначала это были инверторы переменного тока для управления, соответственно, моторами переменного тока. Затем появились DC-инверторы для моторов постоянного тока, обеспечивающие значительную эффективность при низких скоростях вращения и позволяющие добиться большей теплопроизводительности. На смену DC-инверторам с
Одновременно с этим происходила эволюция и в мире моторов: от изделий переменного тока к бесколлекторным (бесщеточным) электродвигателям постоянного тока. На смену роторам с магнитами у поверхности пришли роторы с внутренними магнитами. Статоры также видоизменились — вместо параллельной обмотки стала применяться концентрированная с явными полюсами, что привело к повышению эффективности, расширению диапазона рабочих скоростей, снижению уровня шума, вибрации и энергопотребления. Кроме того, интеллектуальные блоки питания — коммутирующие устройства для управления бесколлекторными электродвигателями постоянного тока — оптимизировали тепловыделение, сделали моторы компактнее, надежнее и дешевле. Тем не менее инверторное управление электродвигателями сопряжено с рядом проблем, требующих пристального внимания. Одна из них — электролитическая коррозия подшипников вентилятора из-за утечки слабых токов из инвертора.
В последние годы в нормативных документах, регламентирующих энергопотребление кондиционеров воздуха, стали учитываться новые параметры, такие как годовой показатель производительности (APF), сезонный и интегральный показатели энергоэффективности (SEER и IEER соответственно), точнее отражающие характеристики систем при работе в реальных условиях, то есть при частичной нагрузке. Требования новых нормативов заставляют производителей уделять больше внимания повышению энергоэффективности не только при номинальной, но и при частичной — средней и малой — нагрузке. Возможности традиционного подхода к снижению энергопотребления кондиционера за счет управления скоростью вращения компрессора уже практически исчерпаны. Дальнейшие перспективы в этом направлении связаны с внедрением инверторов для управления электродвигателями вентиляторов. Уже сегодня подобные решения используются в серийно выпускаемых сплит-системах.
1 января 2018 года был ужесточен действующий в США стандарт, регламентирующий минимально допустимую энергетическую эффективность кондиционеров воздуха и тепловых насосов коммерческого назначения. В 2023 году, с началом реализации второй фазы данного стандарта, эти требования станут еще строже. Чтобы соответствовать им, производителям приходится использовать инверторы для управления как компрессорами, так и моторами вентиляторов наружных и внутренних блоков. В результате в США наблюдается процесс, который можно назвать «повальной инверторизацией». Меры по повышению эффективности, по мнению министерства энергетики США, позволят существенно снизить энергопотребление и объемы парниковых выбросов.
По материалам JARN
Альтернативные хладагенты: последние новости
Обзор Кигалийской поправки
На
Как известно, ГФУ безопасны для стратосферного озона, однако обладают значительным потенциалом глобального потепления (ПГП).
Так как поправку ратифицировали уже больше 20 сторон Монреальского протокола, она вступает в силу 1 января 2019 года.
В США, вышедших из Парижского соглашения по климату, группа сенаторов-республиканцев настоятельно рекомендовала президенту Трампу направить поправку на рассмотрение в сенат.
Соединенные Штаты были одним из инициаторов Кигалийской поправки, за которую проголосовали представители всех 197 сторон Монреальского протокола. Есть мнение, что отказ США ее ратифицировать позволит занять место лидера индустрии другим странам, например Китаю.
Прорыв Honeywell
26 июня 2018 года компания Honeywell официально представила Solstice N41 — негорючий хладагент с небольшим ПГП для использования в стационарных системах воздушного кондиционирования в качестве замены R410A.
Американское общество инженеров по отоплению, холодоснабжению и воздушному кондиционированию (ASHRAE) присвоило продукту R-индекс R466A и класс безопасности A1 (нетоксичный, негорючий), что будет способствовать скорейшему выходу нового хладагента на рынок.
Заявление Honeywell стало неожиданностью для рынка. До этого было предложено всего несколько альтернатив R410A для использования в системах кондиционирования воздуха, и все они были умеренно горючими веществами, такими как R32. Были разработаны негорючие хладагенты R448A и R449A для замены ГФУ R404A, чей ПГП равен 3922, в холодильном оборудовании. Но негорючей альтернативы R410A, которая имела бы сравнимую с ним производительность при нулевой озоноразрушающей способности и низком ПГП, до сих пор не было.
Honeywell не раскрывает состава нового хладагента, но предположительно это смесь, состоящая из 49% R32, 11,5% R125 и 39,5% трифторйодметана (CF3I) — вещества, применяемого для борьбы с огнем при возгорании электронных устройств или при пожарах на борту самолетов.
Как утверждает производитель, ПГП нового хладагента на 65% ниже, чем у R410A. На рынке Solstice N41 появится не раньше следующего года. Вопрос, окажется ли он жизнеспособной альтернативой R410A, пока остается открытым.
В этой нише уже уверенно чувствует себя R32 — его доля на рынке стабильно растет. Совершенствуется подготовка подрядчиков и сервисных служб к безопасному обращению с умеренно горючими хладагентами. Сможет ли новинка подвинуть R32? По крайней мере, в США, где R32 разрешен для применения в моноблочных кондиционерах, в том числе коммерческого назначения (PTAC), но не в сплит-системах, новость о появлении негорючего хладагента R466A восприняли с воодушевлением.
По заявлениям официальных представителей ассоциаций подрядчиков, новый негорючий хладагент придется весьма кстати на рынке, где пожарной безопасности объектов уделяется большое внимание. Однако пока еще рано говорить о перспективах R466A.
Производителям хладагентов и использующего их оборудования необходимо объединиться для проведения демонстрационных испытаний, а затем привлечь к работе специалистов по монтажу и техническому обслуживанию климатических систем, чтобы подтвердить эффективность нового хладагента в реальных условиях эксплуатации и выявить потенциально возможные негативные последствия его применения. Безусловно, на принятие рынком решения, использовать R466A или нет, потребуется некоторое время.
Области применения альтернативных хладагентов
Не существует единственного озонобезопасного хладагента с низким ПГП, который был бы безопасен, негорюч, высокоэффективен и мог использоваться во всех областях применения — от бытового кондиционирования до промышленного низкотемпературного охлаждения.
Стандартным решением для небольших и средних кондиционеров воздуха стал хладагент R410A — негорючий гидрофторуглерод с нулевой озоноразрушающей способностью и высоким ПГП. Идеальной замены для него не существует. В Японии, а затем в Европе в качестве альтернативы получил распространение хладагент R32 (умеренно горючий гидрофторуглерод с ПГП, равным 675). Однако в США область его применения в кондиционировании ограничена устройствами моноблочного типа.
В секторе холодоснабжения широко использовался ГФУ R404A, но из-за высокого ПГП, равного 3922, этот хладагент неизбежно попадет под запрет.
R134a, часто использовавшийся в чиллерах и автомобильных кондиционерах, попал под запрет в рамках программы SNAP Агентства по охране окружающей среды США (EPA). Кандидатами на роль замены R134a в чиллерах на базе компрессоров центробежного типа выступают хладагенты низкого давления R1233ze, R1233zd, R1336ze и R1224yd (ГХФО-1224yd(Z)). Некоторые из этих хладагентов уже применяются в действующем оборудовании.
Для небольших и средних чиллеров производители хладагентов рекомендуют азеотропные смеси R513A и R514A. Оба эти хладагента негорючи и отличаются высокой эффективностью, однако R514A токсичен.
Чиллеры на базе компрессоров центробежного типа на R1224yd(Z)
В апреле 2018 года компания Ebara Refrigeration Equipment and Systems приступила к продажам чиллеров серии RTBA на базе центробежных компрессоров, использующих хладагент R1224yd(Z), впервые представленный на выставке HVAC&R Japan в феврале 2018 года.
Серия RTBA разработана на базе хорошо себя зарекомендовавших, надежных холодильных машин RTBF и включает в себя модели производительностью от 774 до 4395 киловатт.
R1224yd(Z) — гидрохлорфторолефиновый хладагент, разработанный компанией AGC и получивший торговое наименование AMOLEA 1224yd. ПГП новинки меньше единицы, класс безопасности по ASHRAE — A1 (нетоксичный, негорючий). Основная область применения хладагента — замена для R245fa и R123.
R1224yd(Z) — однокомпонентное вещество, демонстрирующее прекрасную эффективность при использовании в чиллерах на базе центробежных компрессоров, геотермальных электростанциях бинарного цикла и тепловых насосах. Практически нулевая ОРС и крайне малый ПГП делают этот хладагент экологичной, стабильной и негорючей альтернативой ГФУ. Невысокие рабочие давления существенно упрощают обращение с ним.
По материалам JARN
