Новинка от Daikin: инверторные мини-чиллеры на фреоне R-32.

0
1310

В 2018 году компания Daikin впервые в отрасли произвела чиллеры, использующие новый хладагент R-32, со спиральным компрессором и воздушным охлаждением конденсатора. В текущем году на рынок выведены аналогичные чиллеры с тепловым насосом и инверторные мини-чиллеры на экологичном хладагенте.

Причины перехода на R32

Международное сообщество приняло ряд соглашений по сокращению производства и потребления веществ, разрушающих озоновый слой и способствующих глобальному потеплению. Регламент Европейского парламента и Совета Европейского союза № 517/2014 предполагает, что к 2030 году потребление фторсодержащих парниковых выбросов в Европе сократится на 79% относительно среднего уровня 2009–2012 годов (в пересчете на CO2-эквивалент).

И хотя в ближайшие годы хладагенты группы гидрофторуглеродов (ГФУ) R-410A, R134A и R407C не будут полностью запрещены, их использование будет значительно ограничено за счет внедрения квот на поставляемые на рынок ГФУ – хладагенты, как в виде собственно хладагентов, так и в составе оборудования. Квоты выражаются в эквиваленте выбросов СО2, и с каждым годом они уменьшаются, поэтому для производителей оборудования критически важно работать над способами уменьшения «углеродного следа» своей продукции. Выводимым из оборота хладагентам необходимы альтернативы, переход на них — вопрос времени. Очевидно, что климатическую отрасль ждут большие перемены.

На сегодняшний день требованиям нового регламента отвечают несколько хладагентов, среди которых дифторметан (R-32 по общепринятой системе обозначений, как альтернатива R-410A), гидрофторолефины (ГФО), CO2 и углеводороды, включая пропан (R290) и бутан (R600). Ведутся активные разработки и других альтернативных хладагентов.

Принципы Daikin

Постоянное совершенствование собственной продукции — главная задача любого производителя. В применении к климатической технике основными направлениями такого совершенствования являются доработка конструкции для роста энергоэффективности и связанной с ней экологичности оборудования, а также улучшение потребительских качеств как с точки зрения удобства эксплуатации, так и с точки зрения простоты монтажа и обслуживания. Параллельно ведущаяся работа — не очень быстрый процесс, однако результатом ее может стать более существенное улучшение характеристик.

Компания Daikin, ведущий мировой производитель климатической техники, одна из первых приступила к исследованию и внедрению новых хладагентов. К настоящему времени результатом ее усилий стало использование в парокомпрессионных системах  R-32 (высокого давления) и R-1234 (ГФО низкого давления), в зависимости от типа климатического оборудования.

Как оборудование переводили на R32

Первоначально компания сделала ставку на  R-32, который выглядит на данный момент наиболее разумным решением для замены R410А и наиболее близким к нему по параметрам.  R-32 в климатическом оборудовании используется давно: из него наполовину как раз и состоит распространенный хладагент R-410A.  R-32 соответствует новым требованиям экологической безопасности. Его потенциал разрушения озонового слоя равен нулю, а потенциал глобального потепления составляет 675 единиц — в 3 раза меньше, чем у R410А.

В 2012 году на японский рынок было выпущено бытовое оборудование на этом хладагенте. В настоящее время компания Daikin уже завершила процесс перевода всей бытовой линейки сплит-систем на  R-32. В мае 2017 года Daikin представила линейку кондиционеров Sky Air коммерческой серии A на  R-32. В ней представлены три модели наружных блоков: Alpha, Advance и Active. Из полупромышленных кондиционеров на  R-32 эта линейка является одной из самых широких на рынке. Внутренние блоки различных типов серии Sky Air могут работать как на  R-32, так и на R410А. Дополнительно Daikin обновила внутренние блоки Sky Air, чтобы они могли работать как на хладагенте R-410A, так и на R-32.

В текущем году начнутся поставки центральных систем mini VRV 5 (данное оборудование уже становилось «Решением 2020 года» по версии портала «Мир климата и холода». Компания включила в состав оборудования все необходимые способы защиты от утечки R-32 еще на стадии производства (хладагент относится к класс A2L по международному стандарту EN378-1 2016, нетоксичным, слабовоспламеняющимся веществам). Это хоть и удорожает немного стоимость оборудования VRV 5, но принятые меры сделали его таким же простым в проектировании и монтаже, как и аналогичной серии VRV IV на R-410A.

Кроме того, недавно выпущена новая широкая серия тепловых насосов R-32 Altherma 3.

Открытый доступ к патентам

Компания Daikin намерена способствовать дальнейшему распространению хладагента R-32, открыв доступ к своим патентам в этой области, полученным после 2011 года. Для доступа к патентам не потребуются ни оплата, ни предварительное одобрение от Daikin, ни заключение лицензионного соглашения. Срок действия патентов на производство  R-32 давно истек, однако Daikin все еще владеет значительным количеством патентов, касающихся его использования в системах кондиционирования. Чтобы стимулировать распространение нового хладагента, в 2011 году компания открыла доступ к имевшимся на тот момент 93 патентам для развивающихся стран. В 2015 году доступ к этим патентам был открыт для всех. Новая инициатива Daikin распространяется почти на 180 патентов, большинство из которых касаются обеспечения безопасности использования хладагента.

Для повышения привлекательности R-32 Daikin компания уравняла стоимость ряда аналогичных моделей на  R-32 и на R410А.

Преимущества R32

Покупка оборудования на  R-32 — не только поиск более экологичного решения. Переход на новый фреон выгоден потому, что производство старого будет сокращаться и он будет дорожать.

Многие другие компании на данный момент также приступили к производству климатического оборудования на новом хладагенте. Большинство ведущих производителей климатического оборудования сочли вполне разумными дополнительные затраты на внедрение R-32 вследствие заметного повышения экологичности и эксплуатационных характеристик своей продукции.

Следует иметь в виду, что в связи с выводом части хладагентов из обращения конечные пользователи, монтажники, проектировщики и продавцы должны быть осведомлены обо всех существующих ограничениях и изменениях для повышения качества работы.

Преимущества, которые дает переход на новый хладагент, весьма значительны. Экологическая безопасность — не единственное достоинство нового хладагента.

 R-32 имеет более низкую плотность и вязкость, чем R-410A. Более низкая плотность дает возможность использовать меньшее количество хладагента (на 29% по массе) при равной производительности. За счет низкой вязкости уменьшаются потери давления в элементах холодильного контура, что повышает общую энергоэффективность кондиционера примерно на 5%. Теплопроводность  R-32 выше, чем у R-410A, что позволяет повысить холодопроизводительность на единицу массы примерно на 4%.

Рисунок 1. Компрессионный цикл на R-32 больше вытянут по горизонтали, чем R-410a, поэтому эффективность (EER) кондиционеров на R-32 выше, чем у аналогов на R-410a.

На приведенной диаграмме i-lgP (рис. 1) видно, что удельная холодопроизводительность цикла на  R-32 выше, чем у цикла на R410А. Это значит, что использование  R-32 позволяет повысить энергоэффективность оборудования. Высокая энергоэффективность, в свою очередь, обеспечивает снижение вредных выбросов и экономию потребляемой энергии. Высокая удельная холодопроизводительность цикла позволяет сделать блоки кондиционеров, использующих  R-32, более компактными. Уменьшается количество хладагента для заправки в систему, снижается вес установки в целом. Например, при использовании  R-32 в бытовом настенном кондиционере Daikin Emura производительностью 3,5 киловатта количество хладагента при заправке уменьшается на 31% по сравнению с моделью на фреоне R-410А.

Потенциал глобального потепления рассчитывается с учетом полного жизненного цикла оборудования. Это означает, что в CO2-эквивалент переводится энергия, использованная в течение всего срока службы кондиционера или теплового насоса — косвенная эмиссия, затем добавляется непосредственная эмиссия хладагента в результате утечки по разным причинам. Такой метод дает более точную оценку реального влияния оборудования на климат. Оценивать только ПГП хладагента некорректно, поскольку оборудование, использующее хладагент со средним ПГП, может в итоге оказывать меньшее воздействие на глобальное потепление, чем то, где ПГП хладагента ниже.

В отличие от R-410A,  R-32 — однокомпонентное вещество и поэтому удобнее в использовании, так как допускает дозаправку оборудования независимо от количества хладагента, оставшегося в контуре, он удобен также для монтажников и сервисных работников. В целом физические свойства  R-32 и R-410A весьма близки, поэтому в оборудовании на  R-32 используются медные трубы с теми же характеристиками (диаметр, толщина), что и для R-410A, и те же самые масла. Производство оборудования должно соответствовать принципу «производить больше из меньшего количества материала». Для хладагентов в этом контексте актуальна возможность повторного использования, для оборудования — переработки материалов, из которых оно произведено.

Таким образом, климатическое оборудование, использующее передовые технологии и компоненты и потому отличающееся экологичностью, энергоэффективностью, компактностью и надежностью, становится доступнее и ближе потребителю.

Следует все же отметить, что R-32 относится к трудно воспламеняющимся веществам с малой скоростью горения, для возгорания  которых требуются труднодостижимые на практике условия. Для этого должно совпасть несколько факторов, и хотя сам факт возгорания маловероятен, но все равно, предел безопасной концентрации в помещении при утечке довольно мал. При внезапной утечке хладагента из высокопроизводительной системы для его безопасной концентрации требуется предусмотреть достаточный объем вентиляции, либо предпочесть другие типы оборудования. Поэтому R-32 предпочтительно применять в новых чиллерах.

Температура самовозгорания смеси без дополнительных источников энергии довольно высока, около 648°С. Для возгорания смеси воздуха и хладагента необходимо сочетание следующих условий: большая концентрация в небольшом пространстве и наличие внешнего источника энергии, или нагрев смеси до определенной температуры. В отсутствие любого из этих условий возгорания не происходит. Решающее влияние оказывает такая характеристика горючего газа, как скорость горения.  R-32 относится к веществам с низкой скоростью горения (6,7 см/с). Для сравнения: пропан (R290), который относится к классу горючих газов, имеет скорость горения 46 см/с, поэтому его взрыв может с большой вероятностью возникнуть в замкнутом пространстве, например в комнате. Исследования, проведенные компанией Daikin и Токийским университетом науки в Сува, показывают, что даже если воспламенение  R-32 произойдет, при концентрации более 320 граммов на кубический метр опасности взрыва не будет, а вероятность распространения огня крайне низка.

Тем не менее, при работе с  R-32 следует соблюдать определенные меры предосторожности. Эти меры не сильно отличаются от мер, предпринимаемых при работе с традиционными хладагентами. Необходимо обращать особое внимание на организацию вентиляции в помещении, где производятся работы. В принципе вентиляция необходима и при работе с традиционными хладагентами, однако в случае  R-32 ее отсутствие может привести к более неприятным последствиям.  R-32, будучи тяжелым газом, имеет свойство скапливаться в углублениях пола, поэтому желательно чем-то их закрывать. Также при пайке холодильного контура, необходимо убедиться, что в нем не осталось хладагента. В целом же ничего особенного, кроме повышенной внимательности и аккуратности, при монтаже не требуется. Для работы с  R-32 придется произвести незначительное обновление набора инструмента. Ввиду того что характеристика «давление — температура»  R-32 отличается от R-410A, нужно приобрести специальный манометрический коллектор. Также для работы с  R-32 нужна станция эвакуации с бесщеточным мотором компрессора, который исключает образование искр при работе. Следует иметь в виду, что  R-32, как любой горючий газ, поставляется в баллонах с левой резьбой. Для использования стандартных шлангов с правой резьбой необходимо приобрести или изготовить соответствующий переходник. Все остальные инструменты менять не нужно.

 

Инверторные мини-чиллеры новой серии

 

Следуя корпоративной тенденции внедрения хладагента R-32 в допустимом для его использования сегменте оборудования, компания представила новые модели чиллеров разного типа.  Одним их самых значительных продвижений в этом направлении стала уникальная серия инверторных мини-чиллеров EWYA_(см. рис. 2). Четыре модели Производительностью от 11 до 16 кВт подойдут для небольших объектов, в первую очередь загородных домов, небольших офисов, а найти многочисленные способы применения холодильных машин такого типа несложно.

Рис.2 Мини-чиллеры EWYA

Настойчивая работа над совершенствованием компрессоров, конструкцией холодильных водяных контуров позволила кардинально уменьшить габариты оборудования. Высота корпуса чиллеров предшествующей серии на 410А аналогичной производительности  составляла  116 см. То есть, это довольно внушительные агрегаты, видимые из разных точек. Новые блоки не выше  87 см. Они могут при желании стать совершенно незаметными на участке застройки, их скроет даже кустарник у дома или рекламный щит возле офиса. Рабочий шум не превышает 51 дБА, это очень низкий уровень. Сезонный коэффициент энергоэффективности COP достигает значения 5,71 (используя 1 квт электроэнергии из «розетки», можно получить более 5,7 кВт тепловой мощности и эффективно использовать нагретую воду в различных целях). Чиллеры оснащены инверторными роторными компрессорами типа “Swing”, в контуре использован Subcooler.  Мини-чиллеры на хладагенте R-32 – это компактные моноблоки, размещаемые на открытом воздухе, что снимает все возможные вопросы, связанные со свойствами хладагента.

 

Первый чиллер с тепловым насосом на R-32

 

Еще одной прогрессивной разработкой стала первая в мире новая серия чиллеров с тепловым насосом EWYT ~ B (см. рис. 3). Конструкция установок вобрала в себя лучшие разработки Daikin последних лет. Холодильные машины оснащены спиральными компрессорами и имеют воздушное охлаждение. Диапазон их производительности от 82 кВт до 670 кВт. В платформу включены две линейки с различным уровнем энергоэффективности: Gold (высокая эффективность) и Silver (стандартная). Применяются теплообменники двух конструкций: параллельной или двойной V-образной. Применяются один или два независимых контура хладагента. Также возможно исполнение с 3 уровнями рабочего шума (стандартным, низким и сниженным).

Рис.3 Спиральные чиллеры с тепловым насосом EWYT-B

Двигатели вентиляторов моделей с пониженным уровнем шума или высокой энергоэфективностью имеют частотное управление (VFD) скоростью вращения. Это повышает экономичность работы, снижает рабочий шум и позволяет использовать оборудование при низких температурах. Новая форма лопастей вентиляторов из стекловолокна повышает эффективность теплообмена. Испаритель «фреон–вода» состоит из спаянных между собой пластин из нержавеющей стали и покрыт слоем изоляционного материала с закрытыми 10-милимметровыми порами. Для защиты от замерзания испаритель оснащен электрическим нагревателем.

Электронно-расширительные вентили традиционно используются Daikin в чиллерах для точного управления температурой хладоносителя. Кроме того, ЭРВ требуются для обеспечения широкого диапазона рабочих условий и дистанционного мониторинга и диагностики. Корпус изготовлен из устойчивой к коррозии нержавеющей стали.

Предлагается более 70 опций, среди которых комплект инверторного насоса, встроенный буферный бак, вентиляторы с высоким ESP, новый контроллер Microtech 4 со встроенными опциями iCM, стандартное управление Master / Slave. MicroTech можно согласовать для работы с системами управления зданием BMS по протоколам ModbusRTU, LonWorks (Standard Chiller Profile), LonMark, BacNet BTP (IP и MS/TP) и Ethernet TCP/IP.

Стоимость жизненного цикла чиллеров Daikin EWYT-B меньше благодаря повышению энергоэффективности, надежности и реализации современных возможностей управления.

Предыдущая статьяЧто такое VRF-система кондиционирования. Схема. Сравнение с чиллер-фанкойл
Следующая статьяНазваны основные ошибки, которые приводят к поломке кондиционера в автомобиле

Решение года