Мировые новости, №93

Альтернативные хладагенты для низкотемпературного оборудования

В настоящее время в качестве хладагентов для низкотемпературного холодильного оборудования широко используются гидрофторуглероды — ГФУ. Эти вещества имеют нулевой озоноразрушающий потенциал (ОРП), однако их потенциал глобального потепления (ПГП) достаточно велик. Так, ПГП одного из наиболее распространенных хладагентов для этой области применения — R404А — составляет 3922. Всеобщая озабоченность проблемой глобального изменения климата заставляет отрасль искать альтернативу ГФУ.

Аммиак (NH₃) имеет долгую историю применения в промышленном холодильном оборудовании. К его недостаткам следует отнести токсичность и способность воспламеняться. Диоксид углерода (CO₂) также давно применяется в качестве хладагента. Его ПГП равен  1, он негорюч и нетоксичен и в случае утечки просто растворяется в воздухе. Обратная сторона его преимуществ — высокое рабочее давление, что требует использования специальных компрессоров и теплообменников. Кроме того, в жарком климате по холодопроизводительности CO₂ уступает R404А.

EPA запрещает ГФУ

В директиве, выпущенной летом 2015 года, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) объявило, что в 2016 году ГФУ R404A и R507A будут исключены из списка приемлемых альтернатив озоноразрушающим веществам, подготовленного в рамках программы SNAP. Однако после многочисленных протестов представителей холодильной индустрии сроки были скорректированы. Согласно новым заявлениям EPA, запрет на использование этих хладагентов в торговом холодильном оборудовании вступит в силу в январе 2017 года. Другие ГФУ в ближайшем будущем также будут запрещены.

Действия, направленные на сокращение или полное прекращение использования ГФУ, предпринимают также в странах Европы, в Канаде и Японии. Действующий в Евросоюзе Регламент по фторсодержащим газам уже установил график введения запретов на использование ГФУ в различных типах холодильной техники.

В то же время на рынке появились и активно продвигаются многочисленные альтернативные хладагенты для низкотемпературного оборудования.

Возможности альтернативных хладагентов

Ведущими производителями химической отрасли, такими как Honeywell и DuPont (с июля 2015 года  —  Chemours), разработан ряд синтетических альтернативных хладагентов. Производители холодильной техники и компрессоров для нее уже исследовали возможность использования новинок в своей продукции.

Хладагент R448А представлен компанией Honeywell под торговым наименованием Solstice N40. Он имеет тот же состав, что и представленный DuPont R449А, с добавлением небольшого количества R1234ze(E): 26% R32, 26% R32, 20% R1234yf, 21% R134a, 7% R1234ze(E).

По результатам проведенного компанией Emerson Climate Technologies тестирования, в ходе которого имитировалась работа холодильного оборудования супермаркета, R448A показал эффективность, сравнимую или даже превышающую показатели R404A.

В таблице  1 перечислены характеристики нескольких перспективных хладагентов.

Таблица 1. Перспективные альтернативные хладагенты

Имеющая огромный опыт производства компрессоров компания Tecumseh Products Company (США) рассматривает в качестве наиболее приемлемой альтернативы для коммерческого оборудования холодопроизводительностью до 1 л.  с. углеводородный хладагент R290 — пропан. Применению пропана в более мощном оборудовании препятствует ограничение на объем заправки, установленное из-за высокой огнеопасности вещества.

Традиционная область применения для R290 — холодильники для напитков, охлаждаемые витрины, торговые автоматы и холодильные склады.

В качестве замены R134a в оборудовании для среднетемпературного охлаждения производительностью до 30 л. с. можно использовать гидрофторолефин (ГФО) R1234yf. Однако по своим характеристикам в этом случае он уступает R134a. С понижением температуры конденсации эффективность R1234yf повышается. Однако надо помнить, что этот хладагент имеет класс безопасности A2L — умеренно горючий и на объем его заправки в оборудование установлены ограничения.

Замена ГФУ в американских супермаркетах откладывается

Согласно докладу, опубликованному в июне 2015 года Администрацией энергетической информации США (EIA), американские супермаркеты отстают от торговых сетей Канады, Европы и Японии в деле перехода от ГФУ с высоким потенциалом глобального потепления к более экологичным альтернативам.

С момента публикации предыдущего доклада в 2013 году из всех новых супермаркетов лишь в восьми установлено оборудование, не использующее ГФУ. Из двенадцати компаний, обследованных в ходе подготовки документа, лишь в одной был утвержден план по полному прекращению применения ГФУ.

По информации EIA, суммарный объем выбросов ГФУ в результате утечек в 37 000 расположенных в США супермаркетах ежегодно составляет 1556 тонн в CO₂ – эквиваленте.

Восемь из двенадцати исследованных супермаркетов являются членами влиятельного Форума потребительских товаров (CGF) — крупнейшего международного объединения представителей торговли и пищевой промышленности. В 2010 году компании — участницы Форума приняли решение о запрете использования ГФУ в новом холодильном оборудовании с 2015 года, однако вступление документа в силу, по-видимому, отложено.

Расширение применения CO₂

Как уже было сказано, CO₂ имеет долгую историю использования в качестве хладагента. В последнее время все чаще в СМИ появляются сообщения об успешном опыте применения диоксида углерода в коммерческом и промышленном холодильном оборудовании в Европе и США. В Японии широко распространены высокопроизводительные каскадные холодильные системы на CO₂ и аммиаке. Кроме того, этот хладагент часто используется в торговых автоматах. Так, американская компания Coca Cola полностью перевела свои холодильники для напитков и торговые автоматы с ГФУ на диоксид углерода. В Китае компания Haier представила холодильники, работающие на CO₂.

В связи с неизбежным выводом хладагента R404А из сегмента низкотемпературного охлаждения необходимо определить альтернативные хладагенты, наилучшим образом подходящие для каждой области применения с точки зрения как эффективности, так и безопасности для человека и окружающей среды.

По материалам JARN

Рынок тепловых насосов «воздух — вода» в 2014 году

Энергосберегающие характеристики тепловых насосов известны во всем мире. Особую популярность среди множества разновидностей тепловых насосов получили устройства «воздух — вода». Несмотря на ряд таких факторов, как экономический спад в развивающихся странах, незавершившееся восстановление европейского рынка и падение цен на сырую нефть, общемировые продажи тепловых насосов «воздух — вода» в 2014 году составили 1 745 000 единиц оборудования, что на 7,2% больше показателей предыдущего года.

Статистика по Японии предоставлена JRAIA, данные по другим странам и регионам – оценка JARN

В Европе максимальный объем рынка таких устройств был зафиксирован в 2008 году, тогда он составил 300 000 штук. С тех пор в течение нескольких лет продолжалось его падение, и лишь в 2014 году вновь наблюдался заметный рост.

В Китае на волне экономического роста существенно выросли продажи тепловых насосов «воздух — вода», предназначенных для замены традиционных котлов и электронагревателей. На сегодняшний день Китай является крупнейшим потребителем тепловых насосов «воздух — вода», за ним следуют Япония и страны Европы.

Европа

По оценке JARN, объем европейского рынка тепловых насосов «воздух — вода» в 2014 году вырос по сравнению с предыдущим годом на 5% и составил 232 000 единиц. Главные потребители данного оборудования в Европе — Франция, Германия и Великобритания. Основная область применения — отопление, но есть спрос и на устройства для организации горячего водоснабжения.

В европейских странах действуют регламенты по повышению энергоэффективности, предписывающие улучшать теплоизоляцию зданий. Это приводит к снижению тепловой мощности, необходимой для отопления домов. Следствием этого становится уменьшение производительности тепловых насосов, устанавливаемых в новостройках.

Источник EPEE

По сравнению с котлами и другими устройствами, использующими в качестве источника тепла сжигание топлива, тепловые насосы «воздух — вода» отличаются более высокими капитальными затратами, поэтому во Франции и ряде других стран ЕС действуют программы, призванные стимулировать их приобретение. Однако если период восстановления европейской экономики затянется, эти программы будут сокращены или вовсе свернуты. С другой стороны, даже неблагоприятная экономическая обстановка не заставила ЕС отказаться от взятых на себя обязательств по сокращению выбросов парниковых газов.

Напротив, в 2014 году Еврокомиссия расширила программу «20–20–20», установив целевые показатели на 2030 год. К 2030 году Евросоюз должен повысить энергоэффективность на 30% по сравнению с 2007 годом, сократить парниковые выбросы на 40% по сравнению с уровнем 1990 года и увеличить долю возобновляемых источников в общей структуре энергопотребления до 27%.

На повышение энергоэффективности направлены несколько директив ЕС: Директива по экодизайну 2009/125/EU, Директива об обозначении класса энергоэффективности 2010/30/EU, Директива по энергетическим характеристикам зданий 2010/31/EU и Директива по энергоэффективности 2012/27/EU.

Применение тепловых насосов «воздух — вода» рассматривается как один из инструментов повышения энергоэффективности и снижения нагрузки на окружающую среду, что в итоге должно способствовать достижению поставленных целей.

Китай

Китайский рынок тепловых насосов «воздух — вода» вырос в 2014 году по сравнению с предыдущим годом на 12,2%, достигнув объема в 987 000 единиц оборудования.

Источники: The Institute of Energy Economics, Japan

Широкому распространению устройств этого типа способствует принятая в Китае стратегия защиты окружающей среды — «Озеленение» («Greenization»). Тепловые насосы «воздух — вода» все чаще используются в качестве замены котлов в водонагревательных системах коммерческого назначения.

Кроме того, в Китае такие тепловые насосы используются не только для отопления и нагрева воды, но и в качестве промышленных сушилок. Производители активно осваивают новую область применения.

Изготовлением бытовых тепловых насосов «воздух — вода» занялось большинство китайских компаний, специализирующихся на климатической технике. Массовое производство позволило местным производителям снизить стоимость устройств, получив, таким образом, конкурентное преимущество перед зарубежными компаниями.

Хотя правительство КНР в 2013 году завершило централизованную программу субсидирования покупки тепловых насосов «воздух — вода», аналогичные программы были запущены на региональном уровне. Меры, предпринимаемые в Китае для развития производства данного вида оборудования, и ужесточение экологических требований позволяют прогнозировать дальнейший рост внутреннего спроса на тепловые насосы «воздух — вода».

Япония

В 2001 году на рынке появились водонагреватели EcoCute, использующие CO₂ в качестве хладагента. Это бытовые устройства, предназначенные для нагрева воды. Горячие ванны — традиция для Японии, и на нагрев воды обычно уходит около трети всей потребляемой энергии в доме. Благодаря своей энергоэффективности EcoCute получили широкое распространение. Однако после землетрясения и последовавшего за ним цунами в 2011 году рост спроса на эти устройства замедлился, так как потребители боялись, что не смогут нормально ими пользоваться из-за перебоев в электроснабжении.

По данным Японской ассоциации индустрии холода и кондиционирования (JRAIA), в 2014 году в Японии были проданы 436 083 устройства EcoCute, что на 1% больше, чем в 2013 году. С учетом демографической ситуации и энергетической политики, проводимой в стране, в будущем не приходится ожидать значительного роста японского рынка тепловых насосов EcoCute.

Азиатско-Тихоокеанский регион

В Юго-Восточной Азии еще не сложился сколько-нибудь серьезный рынок бытовых тепловых насосов «воздух — вода», однако эти устройства все чаще можно видеть на проводящихся в регионе выставочных мероприятиях. Многие страны региона вынуждены сконцентрироваться на достижении сразу двух целей: развитии экономики и снижении энергопотребления. Это может заставить правительства выступить с инициативами, направленными на продвижение энергоэффективных тепловых насосов. Подобные инициативы в сочетании с ужесточением экологического законодательства способны привести к быстрому росту рынка тепловых насосов «воздух — вода».

Австралия — страна с одними из самых строгих законов, касающихся охраны окружающей среды, и тепловые насосы «воздух — вода» (в том числе устройства EcoCute) все чаще используются здесь вместо традиционных электроводонагревателей.

Расширение областей применения тепловых насосов

Отопление и горячее водоснабжение

Бытовые тепловые насосы «воздух — вода», способные нагревать воду до 35–40°C, применяются в составе систем «теплый пол», устройства, нагревающие воду до 40–75°C, используются при организации горячего водоснабжения жилья. Наиболее предпочтительная область применения тепловых насосов в каждой конкретной стране или регионе зависит от энергетической ситуации, действующего экологического законодательства и местных особенностей.

Тепловые насосы — сушилки

В развивающихся странах тепловые насосы «воздух — вода», так же как и другие типы тепловых насосов, все чаще используются не только для бытовых нужд, но и на производстве. Так, в Китае такие устройства применяются в качестве сушилок при переработке сельскохозяйственной продукции и морепродуктов. Традиционно источником тепла в процессе сушки выступали котлы, нагреваемые за счет сжигания топлива, однако появление тепловых насосов позволило использовать возобновляемое тепло атмосферного воздуха.

Тепловые насосы для холодного климата

Японские производители разработали тепловые насосы «воздух — вода», способные функционировать в холодном климате, обеспечивая высокую теплопроизводительность даже при крайне низкой наружной температуре. Устройства работают без снижения тепловой мощности при температуре на улице до –15°C, сохраняя работоспособность даже при –25°C. В регионах, где уличная температура может опускаться до –40°C, например в Северной Европе, приемлемым решением могут быть гибридные системы, состоящие из теплового насоса и газового котла.

Чтобы сохранить неизменной тепловую мощность при понижении температуры, необходимо улучшить производительность теплового насоса в режиме оттаивания. Для решения этой задачи производители разрабатывают собственные технологии разморозки, такие как использование теплоаккумуляторов, обогрев через байпас, применение антиобледенительных кабелей.

Инновации в области конструкции и дизайна

Среди инновационных разработок заслуживают внимания системы «все в одном», использующие один источник тепловой энергии для охлаждения, обогрева и нагрева воды. Подобные системы позволяют добиться впечатляющих показателей энергоэффективности за счет применения рекуперации тепла.

Кроме того, появились модели, при проектировании которых особое внимание уделено возможности вписать внутренний блок с гидромодулем в интерьер кухни или комнаты.

По материалам JARN