выбор хладагента для охлаждения

ОСОБЕННОСТИ СТРАТЕГИИ И ТАКТИКИ В УСЛОВИЯХ РОССИИ

Выбор хладагентов для холодильных машин в России изначально осложнён труднопреодолимым противоречием между стремлением заказчиков использовать наиболее дешёвый и энергоэффективный хладагент и запретительными мерами многочисленных надзорных и контролирующих организаций от Ростехнадзора и МЧС до региональных администраций. При этом ряд требований не соответствуют друг другу.

Кроме изначальных сугубо отечественных особенностей существуют международные нормы, требования и связанные с ними обязательства, которые Россия старается неукоснительно выполнять. Среди них наиболее значимые определены Монреальским и Киотским протоколами.

В этом запутанном лабиринте противоречий трудно предложить потребителям холода «нить Ариадны» для оптимального выбора рабочего хладагента промышленных холодильных установок. Однако можно попытаться наметить ориентиры выхода из лабиринта. С учётом масштабов, инструментов и сроков решения проблемы соответствующие цели и действия могут носить тактический и стратегический характер.

Тактика оптимального выбора хладагента для промышленного охлаждения в российской действительности зачастую  сводится к закупке и эксплуатации холодильного оборудования на относительно безопасном, доступном и дешёвом хладагенте, приемлемом для данной конкретной технологии и холодильной системы. При этом определяющими факторами являются как экономия и видимая выгода, так и минимальный объём неприятностей от общения с контрольными и надзорными органами.

Зачастую предпочтение отдаётся фреоновым централям с большим числом полугерметичных компрессоров, т.е. с повышенной вероятностью выхода из строя компонентов системы. В этом случае возрастают сложность и объём управляющей автоматики, а повышенное энергопотребление способно свести на нет все факторы кажущейся выгоды. Обычно к подобной тактике прибегают из-за недостатка финансирования в надежде быстро окупить вложения и со временем, возможно, перейти на холодоснабжение промышленными холодильными машинами. Эти же соображения превалируют и при выборе в качестве хладагента озоноразрушающего фреона R22.

Стратегия выбора хладагента должна обеспечить долгосрочную и надёжную перспективу окупаемости вложений в оборудование с последующим получением прибыли и отсутствием конфликтов в отношении системы холодоснабжения и хладагента с надзорными и контролирующими органами. Это подразумевает применение озонобезопасных и «непарниковых» хладагентов, какими для промышленного холода являются аммиак, диоксид углерода и единичные марки весьма дорогих фреонов.

На пути к этой стратегической цели в реальной практике России тактически оправданным является использование для некоторых систем холодоснабжения фреона R22 (с учётом того, что его полное запрещение намечено на 2020 г.), а затем неизбежен полный переход на озонобезопасные хладагенты. Тактика переходного периода может базироваться и на универсальном подходе, включающем учёт стратегической перспективы. В этом случае проектирование системы холодоснабжения объекта ведётся для озонобезопасного фреона, например R507, а эксплуатация до введения запретительных процедур и санкций проводится на R22.

Естественно, что при этом первичные затраты на оборудование будут выше, чем для R22, так как R507 менее эффективен, чем R22. Эти расходы, однако, окупятся в течении 2-3 лет эксплуатации за счёт меньшей заправки и дешевизны R22 и масла, а так же более высокого холодильного коэффициента R22 по сравнению с R507.

Наиболее стратегически оправданным представляется путь, по которому идут промышленно развитые страны Европы. Он ориентирован на запрет выпуска и использования озоноразрушающих и «парниковых» фреонов и переход к природным хладагентам (аммиаку и диоксиду углерода).

В настоящее время объективная реальность по промышленному холоду в России складывается из предпочтительного использования в новых холодильных установках фреонов, в меньшей степени – аммиака. Единичные системы работают на сочетании диоксида углерода с аммиаком либо фреоном (каскадные и двухконтурные системы).

В данной таблице приведены сведения по основным хладагентам, применяемым в промышленном холоде.

Марка хладагентаСостав или формулаТемпература кипения, 0СODP*GWP**
СИНТЕТИЧЕСКИЕ ХЛАДАГЕНТЫ
R12CCl2F2-29.80.910600
R22CF2ClH-40.80.051700
R502R22 / R115-45.60.344500
R134АCH2FCF3-26.001300
R404АR143A/125/134A-46.503800
R407СR32/125/134A-43.601600
R410АR32/125-51.601890
R507АR143A/125-4703900
ПРИРОДНЫЕ ХЛАДАГЕНТЫ
R717 (аммиак)NH3-34.400
R744 (диоксид углерода)CO2-57.001
R728 (азот)N2-196.000
*ODP – потенциал разрушения озонового слоя.**GWP – потенциал глобального потепления.
Ближняя перспектива. 

Интенсивное развитие разработок и производства хладагентов на основе хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) привело к тому, что в настоящее время насчитывается около 50 видов фреонов. Из них промышленное применение имеют не более десятка. Аммиак остаётся основным конкурентом фреонов, в то время как диоксид углерода медленно, но верно завоёвывает нишу хладагентов низкотемпературного холода.После подписания Монреальского протокола (1987 г.) и принятых существенных поправок к нему в (2007 г.) развитые страны мира поддержали решение по сокращению и запрету производства и применения озоноразрушающих ГХФУ на 75% к 2010 г., на 90% к 2015 г. и полному запрету – к 2020 г.

 

Под запретительные меры попал и R22, который пока ещё выпускается по доступным ценам отечественной промышленностью. Надзорные органы России, предвосхищая грядущие запреты, уже сейчас рекомендуют использовать в холодильных системах озонобезопасные фреоны. Промышленный выпуск подобных хладагентов в нашей стране не налажен, а опытно-промышленное производство единичных образцов попадает под запреты Киотского протокола (1997 г.) по «парниковым» газам.

 

В итоге отечественное холодильное сообщество вовлечено в дорогую кабальную зависимость от группы зарубежных компаний-разработчиков и производителей основных видов синтетических хладагентов.

 

Ниже приведена таблица сравнительной оценки стоимости «новых» хладагентов и R22 в странах Европы.

 

Тип фреонаR134AR404AR407R507AR410A
Стоимость по отношению к R22, %165175215250282
Для России эти соотношения в сравнении с отечественным R22 значительно выше, а при сравнении с аммиаком они вообще зашкаливают за разумные пределы.Характерной отрицательной особенностью «новых» фреонов является и то, что все они требуют использования в холодильных машинах специальных дорогих синтетических масел. Кроме того, они обладают более низкой эффективностью, что приводит к повышенному энергопотреблению компрессоров и холодильных систем в целом. Дополнительный минус «новых» фреонов – они являются многокомпонентными смесями, в которых в процессе эксплуатации и при утечках могут изменяться концентрации компонентов, что приводит к дополнительному падению их эффективности. В некоторых случаях из-за этого при частичной утечке требуется полная перезаправка системы хладагентом, что связано со значительными затратами.Кроме высокой стоимости «новые» фреоны в большинстве своём имеют высокий потенциал глобального потепления и попадают под ограничения по Киотскому протоколу. Например, известные фреоны R404Aи R507A имеют потенциал глобального потепления 3800 и 3900 соответственно, в то время как для СО2 GWP=1, а для аммиака – вообще ноль. Уже сейчас в Европе считают разумным пределом GWP≤1500 и выражают стремление довести его ограничение до 150.Все эти негативные особенности заставляют развитые страны Европы вводить большие налоги, штрафные санкции за утечку и другие ограничительные меры в отношении «новых» фреонов и переходить на использование аммиака и диоксида углерода.Кстати, анализ ситуации современным холодильным объектам в России показывает, что у профессиональных холодильщиков нет проблем с эксплуатацией аммиачных холодильных установок и машин в случае разумного соблюдения общепринятых правил и рекомендаций по безопасности.

Есть ли выход?

Альтернативой «парниковым» фреонам являются аммиак и диоксид углерода, а так же их сочетания в холодильных системах. Применение природных рабочих хладагентов не только решает экологические проблемы, но и повышает уровень энергоэффективности холодильных машин и систем холодоснабжения.

Уже сейчас более 70% промышленного холодильного оборудования Европы работает на аммиаке, и эта тенденция укрепляется с введением в строй каскадных систем на аммиаке в сочетании с диоксидом углерода либо двухконтурных систем, где диоксид углерода работает как хладоноситель.

При разработке новых холодильных установок и систем с аммиаком в мире характерной особенностью стали минимизация заправки и секционирование блоков в рамках крупных централизованных систем холодоснабжения, а так же совершенствование систем газового контроля. Аммиак , как рабочий хладагент, укрепляет свои позиции в промышленном холоде Канады, США, Австралии, в ряде стран Азии, Южной Америки и в большинстве стран Европы.

 

Для России в последние годы характерным является предпочтение фреонов аммиаку в новых системах холодоснабжения и стремление замены аммиака на фреон в реконструируемых установках. Это связано в основном с жёсткими требованиями по безопасности аммиачных холодильных установок (АХУ) со стороны Ростехнадзора, МЧС и других контролирующих органов. Однако требования по безопасности эксплуатации фреоновых установок уже близки к существующим по АХУ, тем более что фреоны не имеют запаха и интенсивно вытесняют кислород из замкнутых помещений, а при контакте с огнём они выделяют смертельно опасные газовые компоненты (фосген и др.). Ведущие специалисты мира по холодильной технике считают дорогой ошибкой выбор в пользу фреона по отношению к аммиаку. Это касается и перевода существующих систем с аммиака на фреон. Очевидным фактом является то, что использование фреонов приводит к повышенному расходу энергоресурсов для получения единицы холода (по сравнению с аммиаком примерно в соотношении 60/40). Исходя из этого, понятно, что экономия электроэнергии и замена аммиака фреонами противоречат друг другу.

Для крупных холодильных систем и установок (в том числе и с промежуточным хладоносителем) рекомендуется использовать аммиак; для средних – СО2 (каскадные и комбинированные системы) или углеводороды (пропан, бутан и др.) с промежуточным хладоносителем. Мелкие холодильные агрегаты и установки (торговый или коммерческий холод) рекомендуется использовать с углеводородами.

 

 

Добавить комментарий