Тенденции развития / эволюция хладагентов в Японии, США и Европе.
Хладагент R 22 (HCFC, водород хлорфторуглерод), некогда игравший ведущую роль в качестве хладагента для кондиционерного и холодильного оборудования, вступает, наконец, в финальную стадию своего использования, уступая место другим типам хладагентов, включая природные.
Ситуация в Японии
В Японии перевод бытовых кондиционеров на хладагент R 410А (HFC, гидрофторуглерод) был осуществлен в конце 1990?х годов, т.е. бытовые кондиционеры, использующие хладагент R22, сейчас уже на рынке не предлагаются. Замена хладагента в автономных кондиционерах (РАС) на хладагент R 407С (HFC) началась еще в конце 1990-х годов. Компании Toshiba, Carrier и Sanyo отдали предпочтение R410А, а в 2003 году лидер рынка кондиционирования, компания Daikin, объявила о переводе всей своей продукции на R410А, включая мульти-системы VRF (торговая марка VRV ), представив их впоследствии на рынке как VRV II. Совершенно неожиданно и другие ведущие японские производители последовали примеру Daikin .
Хотя рабочее давление хладагента R 410А в 1,6 раза выше R 407С (трехкомпонентного, в отличие от R 410А), он почти не имеет температурного скольжения, проявляя тем самым характеристики азеотропных хладагентов, что существенно упрощает обращение с ним в рабочих условиях. С учетом низкого значения удельного объема (м3/кг) (высокая плотность), производительность на единицу объема достаточно велика, обеспечивая, таким образом, возможность уменьшения диаметра фреонопроводов или размера автоклава. Осознание этих преимуществ побудило производителей перейти на R 410А.
В настоящее время, все новые модели “легких” бытовых кондиционеров и систем VRV, за исключением тяжелых промышленных систем кондиционирования и чиллеров, используют хладагент R 410А. Рано или поздно, все оборудование для кондиционирования воздуха, вероятно, перейдет на R 410А.
Низкотемпературные системы охлаждения
В качестве хладагента для низкотемпературных приложений, начинает использоваться R 404А (HFC). Азеотропный хладагент R507С имеет весьма узкий спектр применений, видимо по причине его высокой стоимости. Вместо него, все большее признание получает аммиак, который использовался в промышленности в течение многих лет. Хотя аммиак и является природным хладагентом, он еще не получил широкого распространения по причине своей токсичности и предельной воспламеняемости. Однако недавно, довольно ощутимую поддержку для промышленного применения получили каскадные системы на основе соединения аммиака и углекислого газа (СО2). Поскольку СО2 имеет более высокое рабочее давление по сравнению с R410А, использование компрессора, автоклава и теплообменника для обычного кондиционера недопустимо, а условия работы цикла теплового насоса (режим обогрева) сверхкритичны. Но именно благодаря этим условиям, тепловой насос, использующий СО2 в качестве хладагента, может производить высокотемпературное тепло. В Японии, водяные нагреватели или системы горячего водоснабжения, использующие СО2 и известные под торговой маркой “ECO CUTE”, производятся и реализуются с 2001 года. “ECO CUTE” была разработана компанией Denso, крупнейшим японским производителем самодвижущихся устройств, на базе технологии Shecco™, запатентованной норвежской компанией Hydro Pronova и выпущенной на рынок в марте 2001 года.
Углеводороды доступны как хладагенты с минимальным негативным воздействием на окружающую среду. Изобутан (R600а), являющийся одним из углеводородных хладагентов, был выбран в Европе для применения в бытовых холодильниках. В Японии, также, в последние два года ведущие производители бытовой техники использовали изобутан в качестве хладагента для производства холодильников.
Ситуация в США
В Августе 2003 года, в Вашингтоне прошла Международная Конференция по вопросам Охлаждения (ICR) под эгидой Международного Института по вопросам Охлаждения (IIR). Среди многочисленных презентаций особой популярностью, – по словам японского делегата, присутствовавшего на Конференции, – пользовались доклады по исследованиям природного хладагента СО2(журнал JASRAE , издание за декабрь 2003 года).
Тем временем, по словам журнала The News, США от 29 декабря 2003 года, “Сторонники хладагента СО2 гораздо более агрессивно отстаивали свой продукт на Конференции. 34 технических документа концентрировали внимание участников на вопросе СО2, – четырехкратное увеличение материала на данную тему по сравнению с представленным на предыдущих конференциях”. Однако, сообщив, что непосредственной заменой хладагента R22 будет не СО2, а HFC , “Рассматривайте СО2 в качестве возможного хладагента”, доклад далее гласит:
Поскольку прекращение применения хладагента R22 в любом типе нового оборудования запланировано на 2010 год, сейчас, в 2003 году, интенсивно обсуждается вопрос его замены. Начиная с 2020 года, будет полностью прекращено производство хладагента R 22 для охлаждения и кондиционирования воздуха, хотя продажа и использование его могут продолжаться и после этого срока. В результате были разработаны несколько новых типов хладагентов для поддержки перехода от HCFC к HFC, основные из которых R 410А и R 407С.
Запрет Европейского Сообщества на хладагент R 134а .
Закон Европейского Сообщества по хладагенту R 134а (HFC, гидрофторуглерод) достаточно противоречив. Британский ежемесячник “rac” в своем декабрьском выпуске 2003 года подчеркивает: “Производители автомобилей рассматривают варианты в свете будущего закона” в статье, озаглавленной “Производители автомобилей готовятся к запрету на хладагент R134а” и продолжает:
Европейская Комиссия разрабатывает законопроект с целью снижения выделения фторированных парниковых газов для соблюдения Киотского Протокола. Положение предусматривает, что начиная с 2008 года, могут реализовываться только системы кондиционирования автомобилей, использующие хладагенты с максимальным индексом глобального потепления (GWP) 150. Для хладагента R134а, пользующегося в настоящее время особой популярностью в автомобильной промышленности и имеющего индекс GWP 1300, также намечен специальный период его постепенного вытеснения.
По словам автора, продолжаются исследования экологически безопасных продуктов с целью замены хладагента в автомобилях в период между 2008 и 2012 г.г., а после периода использования углеводородов наметилась четкая тенденция в сторону углекислого газа.
Компания Bock Kaltemaschinen GmbH , Германия, предприняла попытку разработать долговечный компрессор СО2. Утверждая, что “два компрессора Bock были успешно использованы как часть системы климат-контроля в автобусах Mercedes – Benz , журнал “rac” сообщает, что японская компания Denso имеет испытательный центр для европейской автомобильной промышленности. Издание также процитировало примеры, такие как наличие тестового оборудования для устройств охлаждения с использованием аммиака других производителей.
Получат ли поддержку гидрофторуглероды?
В Японии, хладагент R 410А становится основным хладагентом для кондиционеров, в то время как хладагент R404А или аммиак используются для низкотемпературных приложений, СО2 – в тепловых насосах нагревателей воды, и углеводород R 600а – для бытовых холодильников. И хотя автомобильные кондиционеры все еще используют R 134а в качестве хладагента, японские производители автомобилей рано или поздно последуют европейскому примеру и встанут на путь природных хладагентов для автомобильных кондиционеров.
Хладагент R 22 все еще является ключевым на американском рынке кондиционирования воздуха и какой-либо обозримой тенденции в сторону использования гидрофторуглеродов не намечается. Следует однако сказать, что на фоне большого количества голосов в пользу утверждения хладагента R 152а с низком индексом GWP, некоторые производители уже выпустили крышные системы кондиционирования с хладагентом R 410А.
В Японии и Европе, во многих отраслях полным ходом идут исследования технологий применения СО2. Одновременно с проведением сравнительных тестов рабочих характеристик СО2 и HFC , в университетах и исследовательских институтах реализуются также экспериментальные проекты с использованием природных хладагентов, в основном на рынке коммерческих систем охлаждения.
Однако, с учетом проблем, связанных со значительными производственными затратами, усложнением производственного процесса, обработкой и т.п., пройдет немало времени до момента утверждения СО2 в кондиционерах воздуха, являющихся самым широким потребителем хладагентов. В противном случае, иная природная рабочая жидкость, отличная от СО2, может занять лидирующее положение на рынке.
Ожидается, что гидрофторуглероды будут играть ведущую роль в качестве хладагента для систем кондиционирования воздуха, по крайней мере, в ближайшие несколько лет.
Рост полупромышленных кондиционеров на японском рынке – медленно, но верно!
В 2004 году ожидается устойчивое повышение спроса на полупромышленные кондиционеры, обусловленное, прежде всего необходимостью их замены. Поставки свидетельствуют о выходе из кризиса во второй половине 2003 года, тогда как общее число поставок за кондиционерный сезон (RY) 2003 года (октябрь’02 ~ сентябрь’03) составляет 660 000 штук, на 1,3% меньше показателя предыдущего года.
По прогнозам на новый 2004-й кондиционерный год, начинающийся – в связи с переходом на японский финансовый год (FY) вместо RY – с апреля, общий размер рынка достигнет 700 000 штук, отражая дальнейшее повышение спроса, вызванного необходимостью обновления.
Поставки возросли на 16,6% в октябре и на 3% в ноябре прошлого года.
Японские производители предпринимают попытки разработать системы, соответствующие новым требованиям, как было наглядно продемонстрировано компанией Mitsubishi Electric Corp (Melco), оптимизировавшей технологический процесс, посредством использования существующих фреонопроводов и упрощения монтажа.
Хладагент R 410А и инвертор
В целях создания экологически безопасных технологий, японские производители активно работают над улучшением основных рабочих характеристик, используя новый хладагент R 410А для повышения эффективности и сбережения энергии.
Существенно возросла необходимость обновления на рынке полупромышленных кондиционеров и составляет в настоящее время 70% от общего числа поставок. Благодаря некоторым мерам юридического характера, в первую очередь, директивам об энергосбережении и директивам, стимулирующим приобретение экологически безвредных товаров, энергосберегающие модели оказались в последние годы в более выгодном положении как самые вероятные кандидаты для замены старых моделей.
Для улучшения экономических показателей, производители также разрабатывают коммерческие системы для торгового/офисного применения с инверторным управлением и новым хладагентом R 410А, а также системы, разработанные с учетом экологических требований.
Поскольку «легкие» коммерческие системы для торгового/офисного применения составляют 70 ~ 75% от общего числа поставок полупромышленных кондиционеров, производители концентрируют свои усилия на разработке систем для данного сегмента рынка. Более 50% этих кондиционеров используют инвертор и их рыночная доля, вероятно, достигнет 60% к концу финансового 2004 года (FY, март 2005 года).
На рынке коммерческого кондиционирования, значительное повышение спроса в ближайшие 10 лет ожидается в области кондиционирования воздуха в учебных заведениях. В последние годы в крупных городах в течение летнего периода наметился неуклонный рост температуры воздуха вследствие глобального потепления и явления теплового островка*. По прогнозам, 300 000 классов и аудиторий по всей Японии, доселе не имевших средств кондиционирования воздуха, будут оснащены соответствующими системами.
Муниципальные власти, похоже, поддерживают идею внедрения кондиционирования воздуха в школах. По словам одного из производителей, потенциальный спрос эквивалентен 1,5 млн. л.с., исходя из требования по 5 ~ 10 л.с. для каждого школьного класса, – около 200 000 кондиционеров. Проблема принятия контрмер против жары значительно обострилась и требование обеспечить кондиционирование воздуха в школьных помещениях звучит в последние 3 ~ 4 года все громче и громче.
Наиболее вероятными системами для кондиционирования учебных заведений являются не только полупромышленные модели, использующие электрическую энергию, а также и так называемые газовые тепловые насосы (GHP), не изменяющие мощность в зависимости от потребляемой электроэнергии.
* Формирование куполообразной зоны воздуха повышенной температуры над центральной частью крупных городов, вызванное поглощением тепла зданиями, мостовыми и другими объектами.