Технологии охлаждения и хладагенты
13.05.2022

Технологии охлаждения и хладагенты

Изменение климата – один из серьезнейших вызовов для будущего всего человечества. Практически все ученые мира едины во мнении: чтобы справиться с проблемой глобального потепления, необходимо существенно сократить выбросы парниковых газов в атмосферу.

В 2020 году Российская Федерация присоединилась к Кигалийской поправке к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой, взяв на себя обязательство поэтапного сокращения потребления 18 ГФУ – синтетических парниковых газов, отличающихся крайне высоким потенциалом глобального потепления.

Основная область применения этих 18 ГФУ – холодильное оборудование. Если вовремя не принять необходимых мер, ограничение допустимых объемов ежегодного потребления ГФУ неизбежно приведет к дефициту и перебоям с поставками хладагентов для заправки нового и обслуживания имеющегося оборудования. В такой ситуации разумной представляется организация перехода холодильной отрасли на природные хладагенты.

Природные хладагенты, такие как аммиак, диоксид углерода, углеводороды, безопасны для озонового слоя и климата Земли. Они производятся российскими предприятиями, и объемы производства и потребления не ограничиваются требованиями международного и национального экологического законодательства.

Однако подготовка такого перехода требует стратегического подхода. Прежде всего, необходимо провести анализ возможностей перевода различных секторов холодильной индустрии Российской Федерации на доступные природные хладагенты и хладагенты с низким ПГП.

Основой для такого анализа может стать представленная таблица, в которой обобщены сведения о хладагентах – как синтетических (ГФУ), так и природных (аммиак, CO2, углеводороды) – применяющихся в различном холодильном и климатическом оборудовании.

Sector/ Сектор Sub-sector/ Подсектор Refrigerant
charge (kg)/Заправка хладагентом (кг)
Refrigerants/Хладагенты Производство хладагентов в Российской Федерации
Refrigeration / Холодильное оборудование Domestic refrigerators and freezers/Бытовые холодильники и морозильные камеры 0.1-0.3 HFC-134a  
HC-600a (изобутан) Производится в РФ
Commercial refrigeration systems (stand alone, condensing units and small/medium sized systems) / Коммерческие системы охлаждения (автономное оборудование, компрессорно-конденсаторные блоки, системы малого и среднего размера) 0.1-200 R-404A  
HFC-134a  
HC-290 (пропан) Производится в РФ
R-407A  
R-744 (CO2) Производится в РФ
Другие (укажите)  
Large systems / Крупные системы 250-5,000 R-717 (аммиак) Производится в РФ
R-507A  
R-404A  
R-744 (CO2) Производится в РФ
HCs (углеводородные хладагенты) Производится в РФ
Другие (укажите)  
Industrial chiller system / Промышленная система охлаждения на базе чиллера 100-2,000 R-404A  
HFC-134a  
R-744 (CO2) Производится в РФ
R-717 (аммиак) Производится в РФ
Другие (укажите): R-407C  
Transport refrigeration (containers
and ships) / Транспортное охлаждение
(контейнеры и суда)
1-1,000 R-404A  
HFC-134a  
R-744 (CO2) Производится в РФ
R-717 (аммиак) Производится в РФ
Другие (укажите)  
Medical units / Устройства медицинского назначения   HFC-134a  
  R-404A  
Air-conditioning and heat pumps / Кондиционирование воздуха и тепловые насосы Room air-conditioning (including small split air-conditioning)/Бытовые кондиционеры воздуха (включая настенные сплит-системы) 0.2-3 R-410A  
R-407C  
HFC-161  
HFC-32  
HC-290 (пропан) Производится в РФ
Другие (укажите)  
Vehicle: Cars and small vans / Транспорт: легковые автомобили и микроавтобусы 0.4-0.8 HFC-134a  
HFO-1234yf  
Другие (укажите)  
Vehicle: Large vehicles / Транспорт: крупногабаритные автомобили 2.0-10.0 R-410A  
R-407C  
HFC-134a  
Другие (укажите)  
Other air-conditioning (including
split, multi-split and variable
refrigerant flow systems, ducted
and package rooftop)/Прочие системы кондиционирования (включая сплит-системы, мульти-сплит-системы, VRF-системы и руфтопы)
3-100 R-410A  
R-407C  
HFC-161  
HFC-32  
HC-290 (пропан) Производится в РФ
R-744 (CO2) Производится в РФ
Другие (укажите)  
Chillers (small/medium sized
water chillers, large sized water
chillers) / Чиллеры
(малые/средние/большие)
500-13 000 R-407C  
R-410A  
HC-290 (пропан) Производится в РФ
HC-1270 Производится в РФ
HFC-134a  
HFC-32  
R-717 (аммиак) Производится в РФ
Другие (укажите): R-404A  
Heat pumps (space heating heat pumps (air-water) and domestic hot water heating heat pump (air
source) / Тепловые насосы (для отопления помещений ("воздух-вода") и для нагрева горячей воды (воздушные)
3-6 R-410A  
R-744 (CO2) Производится в РФ
HFC-134a  
Другие (укажите)  
Large district heating system (waste sewage) / Крупные системы центрального отопления (сточные воды) 250-7,000 HFC-134a  
R-717 (аммиак) Производится в РФ
Другие (укажите)  

Холодильное оборудование

Бытовые холодильники и морозильные камеры

Данный подсектор объединяет бытовые холодильные приборы для хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов, а также напитков. К таким приборам относятся бытовые холодильники, морозильники и комбинированные устройства, имеющие как холодильную, так и морозильную камеры.

С точки зрения конструкции большинство бытовых холодильников и морозильников — герметичные системы заводского изготовления с электрическим приводом, использующие парокомпрессионный цикл охлаждения.

Основные хладагенты, использующиеся в новых бытовых холодильниках — это HC-600a (изобутан) и HFC-134a. HC-600a доминирует в сегменте, и его доля продолжает увеличиваться.

Коммерческие системы охлаждения

Коммерческие системы охлаждения предназначены для хранения и демонстрации продуктов питания и напитков на предприятиях торговли и поддержания соответствующего температурного режима — как правило, 0…+8°С (среднетемпературный холод) либо -18…-25°С (низкотемпературный холод).

Холодопроизводительность коммерческих систем – от нескольких сотен ватт до 1,5 МВт.

Автономное оборудование – это разнообразные отдельно стоящие холодильные системы, такие как морозильники для мороженого, машины для производства льда, торговые автоматы и холодильные витрины. Как правило, в современном оборудовании этого типа используются природные хладагенты – углеводороды или CO2 (R-744).

Компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ) – обычно имеют холодопроизводительность от 1 до 20 кВт и представляют собой конструкцию из одного-двух компрессоров, конденсатора и ресивера, собранных в едином корпусе. ККБ, как правило, используются для снабжения холодом одной или нескольких холодильных витрин, небольших холодильных камер и устанавливаются вне обслуживаемого помещения.

Системы малого и среднего размера – как правило используют непосредственное кипение (DX) хладагента. Такие системы обычно обслуживают одного потребителя холода и располагаются рядом с ним.

Крупные системы

Крупные системы используются, например, для снабжения холодом аппаратов шоковой заморозки, охлаждения производственных процессов, обслуживания холодильных складов. Хладагент подается по трубам от машинного зала, где расположены мощные холодильные компрессоры, к испарителям потребителей холода. Длина трубопровода хладагента в таких системах может измеряться сотнями метров. Холодопроизводительность таких систем составляет, как правило, 100 – 5000 кВт. В низкотемпературных системах, обеспечивающих охлаждение до температур ниже -20°С по соображениям энергоэффективности предпочтительнее использовать двухступенчатое сжатие.

Промышленные системы охлаждения на базе чиллера

В системах на базе чиллера холод к потребителям подается посредством холодоносителя, охлаждаемого чиллером. Обычно холодопроизводительность таких систем лежит в диапазоне от 200 до 5000 кВт.

Транспортное охлаждение (контейнеры и суда)

Транспортные холодильные системы, как правило, используются для перевозки охлажденных и замороженных продуктов питания, а также напитков. В данном сегменте, представлены, в частности, интермодальные (то есть, предназначенные для перевозки различными видами транспорта) рефрижераторные контейнеры, а также холодильные установки на судах (рефрижераторных, рыбопромысловых, пассажирских и других).

Особенность большинства транспортных холодильных систем – возможность эксплуатации в широком диапазоне наружных температур (от -30 до +50°С), а также способность поддерживать как среднетемпературный (0…+8°С), так и низкотемпературный (-18…-25°С) холод.

Холодильные установки рефрижераторных контейнеров используют непосредственное кипение хладагента (DX), на судах применяются холодильные установки как с непосредственным кипением, так и с вторичным холодоносителем.

Устройства медицинского назначения

Медицинские холодильники и морозильники предназначены для хранения различных медикаментов, вакцин, препаратов и компонентов крови. Среди основных требований к такому оборудованию – надежность, бесперебойная работа даже в нештатных условиях, точность поддержания заданной температуры.
h2. Кондиционирование воздуха и тепловые насосы

Бытовые кондиционеры воздуха (включая сплит-системы)

К бытовым кондиционерам воздуха относят моноблочные (оконные, мобильные, сквозьстенные (TTW) и «подоконные» (PTAC)) устройства, а также небольшие сплит-системы.

Ежегодный объем производства бытовых моноблоков оценивается в 10 млн единиц оборудования, сплит-систем – в 75 млн.

Транспорт: легковые автомобили и микроавтобусы

Как правило, для создания комфортного микроклимата в салоне легкового автомобиля или микроавтобуса используется парокомпрессионный холодильный контур с в сочетании с системой вентиляции. Для обогрева салона используется тепло работающего двигателя, отводимое контуром теплоносителя. Сочетание охлаждения и обогрева обеспечивают осушение воздуха, что предотвращает запотевание окон.

Транспорт: крупногабаритные автомобили

Основная система кондиционирования грузовиков конструктивно похожа на систему, использующуюся в легковых автомобилях, отличаясь большей заправкой хладагента из-за большей протяженности труб, соединяющих компрессор с кабиной. Для обеспечения комфортных условий во время стоянки часто используется вспомогательная система кондиционирования. Она похожа на обычный бытовой кондиционер с выносным конденсатором, внутренним блоком и вспомогательным компрессором с электроприводом.

По сравнению с легковыми автомобилями системы кондиционирования воздуха в автобусах отличаются большими размерами, более высокой холодопроизводительностью и большей заправкой хладагентом. Кроме того, такие системы работают в более широком диапазоне наружных температур – от -30 до +50°С. Конструктивно система кондиционирования автобуса, как правило, представляет собой устройство для монтажа на крыше или в задней части транспортного средства. Компрессор приводится в движение двигателем автобуса с помощью ременной передачи.

Прочие системы кондиционирования (включая сплит-системы, мульти-сплит-системы, VRF-системы и руфтопы)

Сплит-системы – кондиционеры бытового и коммерческого назначения, состоящие из наружного и внутреннего блоков, соединенных трубопроводом хладагента. В наружном блоке располагаются компрессор и конденсатор, а во внутреннем, который монтируется на стене, под потолком или на полу обслуживаемого помещения, находятся испаритель и вентилятор.

В местах с холодным климатом популярны сплит-системы с функцией теплового насоса, которые зимой и в межсезонье можно переключить в режим обогрева и использовать для отопления помещений.

Мульти-сплит-системы отличаются от сплит-систем возможностью подключить к наружному блоку несколько внутренних блоков. Чем больше внутренних блоков, тем больше суммарная длина трубопровода хладагента.

VRF-системы также допускают подключение нескольких внутренних блоков. Основное отличие от мульти-сплит-систем – возможность регулировать поток хладагента в зависимости от тепловой нагрузки. В некоторых конфигурациях режим работы каждого внутреннего блока (охлаждение или обогрев) может выбираться независимо от остальных, таким образом, одна VRF-система может одновременно охлаждать одни помещения и обогревать другие.

Крышные кондиционеры (руфтопы) представляют собой моноблочную конструкцию, в состав которой входят блок из вентиляторов и испарителя, соединенный воздуховодом с системой вентиляции, а также блок, включающий в себя конденсатор (обычно – воздушного охлаждения) и компрессор (чаще всего – спиральный, но встречаются модели с поршневыми и винтовыми компрессорами).

Чиллеры (малые/средние/большие)

Данный подсектор включает чиллеры (водоохладители), используемые для кондиционирования здания и для холодоснабжения некоторых производственных процессов. Для кондиционирования воздуха в крупных зданиях нередко используются водяные системы с принудительной циркуляцией, соединенный с центральной чиллерной установкой. В ряде стран чиллеры могут использоваться и в относительно небольших зданиях, конкурируя со сплит-, мульти-сплит-, VRF-системами и руфтопами.

Подсектор условно делится на два сегмента: малые и средние чиллеры и большие чиллеры.

В малых и средних чиллерах обычно используются испаритель непосредственного кипения хладагента (DX) и воздушное охлаждение конденсатора. В больших чиллерах используют затопленный испаритель, водяное охлаждение конденсатора и мощные компрессоры винтового или центробежного типа.

Тепловые насосы для отопления помещений и нагрева горячей воды

Сектор тепловых насосов очень велик, он включает устройства бытового и коммерческого и промышленного назначения теплопроизводительностью от нескольких киловатт до многих мегаватт.

Одним из признаков, использующихся для классификации тепловых насосов, является источник тепловой энергии:

  • наружный воздух
  • вода (река или подземные воды)
  • грунт или геотермальное тепло
  • бросовое тепло

Еще один признак – способ доставки тепла потребителю. Так, тепловой насос может использоваться для:

  • воздушного отопления помещений посредством воздуховодов
  • водяного отопления (с помощью радиаторов отопления или теплого пола)
  • подготовки горячей воды для бытовых нужд

Выбор походящего хладагента зависит от требуемого рабочего диапазона температур, определяемого сочетанием источника и потребителя тепла.

Крупные системы центрального отопления (сточные воды)

Крупные системы центрального отопления на базе мощных чиллеров-тепловых насосов, предназначенные для обеспечения теплом целых городских кварталов, могут использовать в качестве источника тепловой энергии тепло сточных вод.

Теплопроизводительность таких систем может достигать нескольких мегаватт.

Хладагенты

ГФУ

HFC-134a. Монокомпонентный гидрохлорфторуглерод, ОРС=0, ПГП=1430. Группа опасности А1 (нетоксичен, негорюч), при использовании в холодильном оборудовании наиболее эффективен в среднетемпературном холоде, также применяется в системах кондиционирования автомобилей.

HFC-161. Монокомпонентный гидрохлорфторуглерод, ОРС=0, ПГП=6. Основная область применения – бытовые и коммерческие системы кондиционирования воздуха.

R-404A. Смесевой ГФУ-хладагент с малым температурным глайдом (квазиазеотропная смесь). ОРС=0, ПГП=3921,6. Группа опасности А1 (нетоксичен, негорюч). Основная область применения – холодильное оборудование, наиболее эффективен в низкотемпературном холоде.

R-407A. Смесевой зеотропный ГФУ-хладагент. ОРС=0, ПГП=2107. Группа опасности А1 (нетоксичен, негорюч). Основная область применения – холодильное оборудование, может рассматриваться как альтернатива R-404A с меньшим ПГП.

R-407C. Смесевой зеотропный ГФУ-хладагент, сходны по свойствам с ГХФУ-22. ОРС=0, ПГП=1773,85. Группа опасности А1 (нетоксичен, негорюч). Области применения – промышленное и бытовое кондиционирование, средне- и низкотемпературное холодильное оборудование.

R-410A. Смесевой ГФУ-хладагент с малым температурным глайдом (квазиазеотропная смесь). ОРС=0, ПГП=2087,5. Группа опасности А1 (нетоксичен, негорюч). Основная область применения – системы кондиционирования воздуха.

Собственное производство ГФУ в Российской Федерации отсутствует. Допустимые объемы ежегодного производства и потребления ГФУ ограничены в соответствии с требованиями Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу, установившей график поэтапного сокращения потребления. Соответственно, ограничен разрешенный объем импорта ГФУ, для ввоза ГФУ в страну компаниям-импортерам необходимо оформлять разрешительные документы.

Аммиак

R-717. Природный хладагент. ОРС=0, ПГП=0. Группа опасности B2 (B2L) – токсичен, трудногорюч. Основная область применения – крупные холодильные системы.

Горючесть и токсичность аммиака требуют соблюдения соответствующих требований безопасности. Персонал, работающий с аммиаком, должен иметь необходимую подготовку и квалификацию.

Российская Федерация—является крупным производителем и одним из ведущих мировых экспортеров аммиака.

Диоксид углерода (CO2)

R744. Природный хладагент. ОРС=0, ПГП=1. Группа опасности А1 (нетоксичен, негорюч). Основная область применения – коммерческое холодильное оборудование.

Особенности CO2 требуют от работающего с ним персонала необходимой подготовки и квалификации.

CO2 широко представлен в ассортименте российских производителей, а объем его производства и потребления не ограничивается требованиями международного и национального экологического законодательства.

Углеводороды

HC-290 (пропан) – углеводородный хладагент. ОРС=0, ПГП < 1. Группа опасности А3 (нетоксичен, горюч). Основная область применения – бытовые кондиционеры воздуха, коммерческое холодильное оборудование.

HC-600a (изобутан) – углеводородный хладагент. ОРС=0, ПГП < 1. Группа опасности А3 (нетоксичен, горюч). Основная область применения – бытовые холодильники и морозильники.

HC-1270 (пропилен)—углеводородный хладагент. ОРС=0, ПГП < 1. Группа опасности А3 (нетоксичен, горюч). Основная область применения – малые и средние чиллеры.

Способность углеводородов к воспламенению требуют соблюдения соответствующих требований безопасности. Персонал, работающий с УВ-хладагентами, должен иметь необходимую подготовку и квалификацию.

В 2021 году российский производитель углеводородных хладагентов HC-290 (пропан), HC-600 (бутан), HC-600a (изобутан) ООО «НПП Синтез» объявил о расширении ассортимента и начале производства хладагента HC-1270 (пропилен). Таким образом, в Российской Федерации производятся все наиболее популярные УВ-хладагенты.

Другие новости

Все новости

Тепловые насосы помогут снизить затраты на эксплуатацию ледовых арен

«Индустрия Холода для АПК» — глобальное мероприятием для агробизнеса

Два в одном. После объединения МГТУ и МАГУ появится Мурманский арктический университет

В Учебном центре холодильных технологий прошли тренинги для представителей сервисных компаний

Учебный центр холодильных технологий – открыт

СО2-системы холодоснабжения от НСК

«Калинов мост» расширяет собственное производство

День холодильщика-2022 пройдет в Подмосковье

Региональный взгляд на общероссийские проблемы

О развитии техники низких температур

Эксперт прокомментировал слова Матвиенко о дефиците рефрижераторов для перевозки рыбы

«Охлаждение имеет значение» — тема Всемирного дня холода 2022

Холодильный комплекс мощностью более 7 тыс. тонн открыли в порту Владивостока

Технологии охлаждения и хладагенты

Отчетный доклад Президента МАХ А.В.Бараненко на XXIХ годичном собрании

Перспективы аммиака как хладагента

О развитии рыбоперерабатывающей промышленности

Диоксид углерода — хладагент для будущего

Сокращение ГФУ. Стимулирующие и сдерживающие меры

Climalife предлагает Solstice® N40 - решение для замены R-404A на ближайшее будущее

Хладагенты для чиллеров

Рыбной отрасли облегчают переход на экологичный холод

Проблема-2020

Модернизация производства на заводе «Производственное объединение «Завод имени Серго» (POZIS)

Концерн Cannon предлагает новые технологии вспенивания на циклопентане

В Мурманске прошли мероприятия, посвященные отказу от ОРВ и Ф-газов

Образовательный портал Озонового секретариата

ЕС продолжает сокращать использование вредных для климата фторсодержащих газов

Еврокомиссия предлагает ужесточить наказание за нарушение законодательства об Ф-газах до 6 лет заключения

Европейское агентство по защите окружающей среды: цели Регламента об Ф-газах соблюдаются

Росприроднадзор ответил на вопросы о регулировании обращения с ГФУ и ОРВ

Объем использования озоноразрушающих веществ в промышленности в 2022 году снизят на 20%

Рыбной отрасли облегчают переход на экологичный холод

Министры обязуются сократить в этом десятилетии краткосрочные загрязнители климата

Бюллетень по парниковым газам: очередной год, очередной рекорд

Как заткнуть дыры в договоре по озону