Пропан - это экологически чистый природный углеводородный хладагент, известный также как R-290. Хотя пропан может использоваться в качестве хладагента в различных областях, он представляет особый интерес для рынков тепловых насосов и чиллеров. Действительно, в связи с тем, что правила F-Gas ограничивают использование гидрофторуглеродных (ГФУ) хладагентов в тепловых насосах, а опытные производители чиллеров стремятся опередить будущие изменения в законодательстве, R-290 рассматривается как перспективный вариант хладагента, особенно для малых и средних систем.
Почему мы возвращаемся к природным хладагентам?
Природные хладагенты использовались в самых первых холодильных системах. По мере развития технологий они были заменены искусственными синтетическими хладагентами, разработанными для решения таких проблем, как воспламеняемость, токсичность и коррозия. Однако было обнаружено, что синтетические хладагенты - хлорфторуглероды (ХФУ) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ) - оказывают катастрофическое воздействие на озоновый слой. Затем было установлено, что ГФУ (хладагенты, предназначенные для замены ХФУ и ГХФУ) способствуют глобальному потеплению. В соответствии с Монреальским протоколом ряд стран согласился отказаться от использования ХФУ и ГХФУ. Впоследствии, в соответствии с Кигальской поправкой, страны обязались постепенно отказаться от использования ГФУ, стремясь к концу 2040-х годов сократить их количество на 80-85%.
Во всем мире приняты законодательные акты, обеспечивающие поэтапный отказ от использования вредных хладагентов и их постепенное сокращение. В Европейском союзе (ЕС) запрещены ХФУ и ГХФУ, а ГФУ контролируются нормами F-Gas. Эти правила предусматривают поэтапное сокращение выбросов фторированных газов на две трети к 2030 году по сравнению с уровнем 2014 года, начиная с наиболее вредных для окружающей среды по потенциалу глобального потепления (GWP). Цель состоит в том, чтобы вытеснить ГФУ-хладагенты с высоким ПГП и заменить их природными хладагентами с низким ПГП, гидрофторолефинами (ГФО) и смесями хладагентов.
Евросоюз рассматривает возможность внесения дополнительных поправок в Положение о F-газах для более быстрого и всеобъемлющего запрета ГФУ. Это может оказаться губительным для внедрения тепловых насосов, использующих хладагенты с ПГП выше, чем те, которые рассматриваются в поправках. Промышленность должна найти пути адаптации, и пропан может стать ответом на этот вопрос.
Преимущества использования пропана
Сертифицированные производители лидируют в использовании пропана в качестве хладагента как в чиллерах, так и в тепловых насосах. R-290 не только обладает впечатляющими "зелеными" характеристиками, но и отличными термодинамическими свойствами:
- Он оказывает низкое воздействие на окружающую среду: GWP составляет 3, а ODP - 0.
- R-290 нетоксичен
- По сравнению с ГХФУ и ГФУ пропан имеет меньший перепад давления в системе и более высокие показатели теплопередачи
- R-290 также имеет меньшую плотность, что позволяет снизить заправку хладагента.
- Он обладает превосходными термодинамическими характеристиками, так как может переходить от очень низкой температуры испарения к высокой температуре конденсации
- Обладает хорошей совместимостью с материалами
- В отличие от HFO, он не разлагается в окружающей среде на трифторуксусную кислоту (TFA) и другие вредные вещества.
- Пропан легко достать и он относительно дешев по цене
- Он хорошо зарекомендовал себя как один из оригинальных хладагентов.
Компания Swegon - сертифицированный производитель, занимающий лидирующие позиции в области разработки пропана. Компания Eurovent Certita Certification (ECC), желая получить информацию об инновациях, побеседовала с менеджером по управлению продукцией отдела развития бизнеса в области охлаждения и отопления компании Swegon Фабио Поло о применении и преимуществах R-290. Фабио отметил несколько моментов: "Пропан, по сравнению с синтетическими хладагентами, имеет то преимущество, что он соответствует предстоящим требованиям пересмотра F-Gas, благодаря своему незначительному GWP (0,02 GWP (AR6), согласно IPCC VI, оцененному за 100 лет). Кроме того, на него не будет распространяться действие готовящегося предложения REACH по ограничению ПФАС. Таким образом, независимо от результатов этих законодательных процессов, пропан является перспективным решением".
"Пропан также обладает отличными термодинамическими свойствами и может использоваться в самых разных устройствах ОВКВ. Благодаря своей диаграмме давление/температура он особенно хорошо подходит для высокотемпературных тепловых насосов". Действительно, пропан может стать реальным решением для ускорения перехода от газовых котлов к тепловым насосам. Традиционные тепловые насосы работают при температуре от 50 до 55oC. Высокотемпературные тепловые насосы могут подавать горячую воду с температурой до 70oC, что делает их более совместимыми с существующими системами центрального отопления с радиаторной разводкой и обеспечивает более высокую температуру горячей воды в быту.
Недостатки использования пропана
В то время как мы можем восхищаться преимуществами пропана и его давно проверенными возможностями в качестве хладагента, мы не можем игнорировать его главный недостаток, а именно - горючесть. Пропан имеет большую плотность, чем воздух, а это значит, что он будет опускаться в самую низкую точку. Это приводит к опасности взрыва (особенно в закрытых помещениях) при контакте вытекшего пропана с пламенем, искрой или другим источником воспламенения. Эта проблема также делает невозможным модернизацию, поскольку системы должны быть построены с учетом требований по воспламеняемости. Те, кто уже использует для отопления зданий легковоспламеняющиеся вещества, такие как сжиженный или природный газ, могут не беспокоиться о горючести пропана, но для других это является камнем преткновения.
Фабио продолжает: "С теоретической точки зрения, благодаря своим термодинамическим свойствам, пропан можно использовать во многих областях. Однако в настоящее время существуют ограничения, связанные с его горючестью. Это означает, что проще всего использовать его в качестве хладагента в небольших и средних внешних моноблочных системах, где нет риска утечки пропана в замкнутое пространство. В настоящее время крупные установки испытывают некоторые ограничения из-за доступности компонентов, а также некоторой нервозности конечных пользователей по поводу более высоких расходов".
"Внутренние установки (например, водо-водяные охладители/тепловые насосы) могут использовать пропан в меньших объемах, чем внешние установки, по крайней мере, при соблюдении минимальных требований к монтажу. В настоящее время самые высокие ограничения действуют для установок типа "воздух-воздух", обрабатывающих воздух для жилых помещений. Пропан не всегда подходит для этих типов установок".
ECC стремится развеять некоторые мифы вокруг этого универсального хладагента, рассматривая способы, с помощью которых производители минимизируют риски при производстве, установке, обслуживании и ремонте пропановых систем.
Фабио продолжает: "Компания Swegon уже модернизировала свои производственные линии, чтобы правильно работать с пропан-воспламеняющимися системами. Мы вложили значительные средства, чтобы обеспечить безопасное производство и тестирование оборудования. Мы также вложили средства в надлежащее обучение персонала, производящего установки, чтобы они были готовы к работе с контурами хладагента A3".
"Монтаж, безусловно, является одним из ключевых моментов. Мы приняли решение не избегать и не игнорировать тему воспламеняемости. Цель состоит не в том, чтобы переписать свод правил, а в том, чтобы дать рекомендации с самого начала процесса, чтобы тот, кто разрабатывает проект, мог правильно мыслить и сразу оценить потенциальные риски. Чем раньше, тем лучше".
"Важно также подчеркнуть, что требования к объекту будут варьироваться в зависимости от конструкции системы и выбора, сделанного производителем установки. Одна из основных целей, которой мы следуем при разработке нашей продукции, - минимизировать (по возможности) ограничения, накладываемые на пропановые системы, и обеспечить соответствие нормативным требованиям, а также требованиям конечного заказчика и местной установки".
Когда речь заходит об обслуживании и ремонте, Swegon подчеркивает, что работа с установкой, использующей хладагент A3, отличается от работы с установкой, использующей хладагенты A1 или A2L. "По этой причине мы не только разработали продукцию на пропане, но и запустили Академию ZERO. Это платформа для обучения и обмена знаниями, связанная с использованием легковоспламеняющихся хладагентов в системах кондиционирования воздуха, призванная помочь в этом ключевом переходе. Мы разработали специальную документацию, включая руководство A3 Refrigerants, в котором мы объясняем нашу точку зрения, а также рассказываем об установке и обслуживании. Мы также проводим обучение всех наших сервисных инженеров и инженеров партнеров во время первых продаж в каждой стране".
В заключение Свегон подчеркнул, что правила транспортировки пропана достаточно ясны (в зависимости от тарифа и вида транспорта), поскольку легковоспламеняющиеся вещества перевозятся по всему миру уже много лет. Транспортные компании могут помочь с информацией о перевозке. Кроме того, компания Swegon готова помочь найти правильное решение в конкретных проектах, где есть препятствия, которые необходимо преодолеть.
Другие аспекты применения R-290
С воспламеняемостью мы разобрались, теперь перейдем к другим аспектам использования пропана. Как уже говорилось, пропан не может быть переоборудован, поскольку системы должны быть специально разработаны для использования этого хладагента. Хотя большинство компонентов остаются такими же, как и в системах с ГФУ-хладагентами, одним из существенных изменений в конструкции является компрессор, где предельные значения давления и температуры должны соответствовать пропану, а также электрические компоненты, изготовленные для снижения риска воспламенения. Такие компоненты, как теплообменники и расширительные устройства, также могут быть сконструированы по-другому для пропановых систем. Необходимо установить оборудование для контроля утечек.
Фабио также отметил, что с теоретической точки зрения он ожидает, что большинство пропановых установок будут больше, чем R-32, при аналогичной мощности и аналогичном уровне эффективности. Добавив: "В настоящее время стандарт EN 378 четко определяет некоторые специфические требования к установке и ограничения доступности, которые отличают хладагенты A3 от A2L. Так что этот переход выйдет за рамки чистого продукта - он затронет всю отрасль. Именно поэтому мы запустили идею Академии ZERO. Идея заключается в подготовке документации, проведении семинаров и обмене опытом, чтобы донести до как можно большего числа людей мысль о том, что этот переход возможен и осуществим, но для этого необходимо его осуществить".
Переходя к теме энергоэффективности, Фабио сказал: "Ассоциировать эффективность продукта только с хладагентом неправильно, это короткий путь, который может привести к ошибкам. Результирующая эффективность устройства зависит от многих факторов, включая конструкцию изделия и доступные технологии. Действительно, зачастую это компромисс между различными проектными целями, такими как компактность, бесшумность, стоимость и т.д. Поэтому нельзя сравнивать продукты только по общим показателям и хладагентам, это приводит к грубому упрощению".
К счастью, компания ECC знает толк в данных о продуктах. От энергоэффективности до акустики - сертификация проверяет характеристики продукции надежно, независимо и беспристрастно. Именно поэтому компания ECC предоставляет бесплатный доступ спецификаторам, проектировщикам, специалистам, покупателям и тем, кто отвечает за эксплуатацию систем ОВК, к своему онлайновому каталогу сертифицированной продукции. Пользователи Интернета могут просмотреть и сравнить тысячи сертифицированных продуктов для тепловых насосов и чиллеров одним нажатием кнопки на сайте www.eurovent-certification.com.
Пропан: Естественное решение для чиллеров и тепловых насосов
Использование пропана будет расти во многих областях HVAC и холодильной промышленности, причем лидируют рынки чиллеров и тепловых насосов. Причин тому множество, начиная с его превосходных термодинамических характеристик и заканчивая его экологичностью. Дальновидные производители приняли решение о его использовании и разрабатывают продукцию, которая будет соответствовать нормативным требованиям в течение многих лет. Такие производители, как Swegon, начали разработку пропановых продуктов задолго до начала законодательных процессов по запрету ГФУ, и компания твердо уверена, что пропан станет одним из основных хладагентов будущего.
Несмотря на то, что HFO с низким ПГП и смеси хладагентов должны будут покрывать области применения, где воспламеняемость является проблемой, это не является лазейкой для дальнейшего использования синтетических хладагентов. Фабио заключает: "Все совсем наоборот. Мы видим будущее, в котором соотношение между синтетическими и натуральными хладагентами будет противоположным сегодняшнему. Так что давайте готовиться, потому что это не вопрос "если", а только "когда". Давайте использовать пропан в качестве хладагента и следить за тем, чтобы ни один грамм ископаемого топлива не был использован в котельной системе. Это одна из самых важных целей, которые будут стоять перед нашей отраслью в ближайшие годы".
Просмотр сертифицированных сухих охладителей
Посмотреть сертифицированные чиллеры и тепловые насосы
Ознакомьтесь с программой Eurovent Certified Performance для чиллеров и тепловых насосов