Хладагенты для чиллеров

В статье Дейв Ричардс, директор Climalife по продажам в Великобритании, рассказывает о хладагентах, которые можно использовать в чиллерах с учетом сегодняшних требований к отказу от рабочих веществ с высоким ПГП.

Чиллеры можно разделить на три группы в зависимости от рабочего давления хладагента: высокого, низкого и среднего.

Хотя законодательство и регулирует выбор хладагентов, формально европейский Регламент об ф-газах к чиллерам неприменим, потому что в этих устройствах не применяются хладагенты с ПГП выше 2500. Однако предусмотренный регламентом и Кигалийской поправкой отказ от некоторых хладагентов в ближайшие годы будет влиять на выбор хладагентов для чиллеров.

Чиллеры низкого давления

На смену R-11, который обычно использовался в этих чиллерах, сначала пришел ГХФУ R-123 класса безопасности B1, но вскоре в связи с новыми требованиями законодательства от него стали отказываться. При этом в некоторых устройствах продолжали использовать не разрушающий озоновый слой R-245fa. Некоторое время назад в новых чиллерах такого типа начали использовать однокомпонентный R-1233zd класса безопасности А1 с очень низким ПГП 4,5 и азеотропную смесь R-514A класса безопасности B1 с ПГП 7. Одно из преимуществ последнего — возможность использования при модернизации оборудования, в котором ранее использовался R-123.

Чиллеры среднего давления

В начале 1990-х этот сектор массово перешел с озоноразрушающего ХФУ R-12 на R-134a. Особенно широко новый хладагент использовался в чиллерах большой производительности. Многие производители оборудования по сей день предлагают устройства с этим хладагентом.

Хотя при ПГП 1430 он не подпадает под ограничения действующего европейского законодательства, на рынке уже доступны хладагенты с более низким ПГП. Ведущие производители используют эти хладагенты в чиллерах с воздушным и водяным охлаждением, с выносным конденсатором и широким диапазоном холодопроизводительности от 20 кВт до 2 МВт.

Рынок быстро завоевал негорючий хладагент R-513A с ПГП 631, который можно использовать для модернизации оборудования на R-134a, потому что холодопроизводительность и эксплуатационные характеристики обоих хладагентов близки.

В 2012 году для использования в новом оборудовании был предложен однокомпонентный ГФО R-1234ze с ПГП 7. Он пригоден для сфер, где раньше использовался R-134a, но из-за низкой холодопроизводительности для модернизации систем не подходит. При этом он более энергоэффективен, чем R-134a, а стандарты ASHRAE 34 и ИСО 817 относят его к классу безопасности A2L.

В 2020 году на рынке появилась смесь 91,1% R-1234ze и 8,9% R-227ea, получившая название R-515B. Этот хладагент с ПГП 293 предназначен для использования в новом оборудовании, относится к классу безопасности A1 (негорючий) и по эксплуатационным характеристикам похож на R-1234ze. Однако для модернизации оборудования, в котором ранее использовался R-134a, он непригоден из-за большой разницы в холодопроизводительности.

Однокомпонентный ГФО R-1234ya с очень низким ПГП 4 широко используется в автомобильных кондиционерах, и его считают устойчивым хладагентом с долгосрочной перспективой применения.

На рынке представлены отдельные модели чиллеров на этом хладагенте, который относится к трудногорючим хладагентам класса A2L, по характеристикам сходен с R-134a и используется в новом оборудовании.

При модернизации оборудования, работавшего на R-134a, необходимо учитывать требования Директивы о безопасности оборудования, работающего под давлением, которая относит R-1234yf к веществам группы безопасности 1, ограничения на объем заправки, установленные стандартом EN 378, а также риски, связанные с возможным достижением пожароопасных концентраций.

Положения Регламента об ф-газах не применяются к R-1234ze или R-1234yf, потому что в ближайшие годы отказ от использования и производства будет касаться веществ с более высоким ПГП.

Чиллеры высокого давления

За последние 15 лет получил широкое распространение хладагент R-404A, однако из-за ПГП 2088 он больше не может использоваться в новом оборудовании, и рынок завоевывают хладагенты класса безопасности A2L R-454B и R-32 и упомянутые хладагенты среднего давления.

Популярным хладагентом сразу у нескольких производителей стал R-454B с ПГП 466, по эксплуатационным свойствам близкий к R-410A. Устройств на этом хладагенте становится все больше.

R-32 с ПГП 675 уже активно применяли для замены R-410A в сплит-системах, а теперь начали использовать в чиллерах. При переходе на этот хладагент в конструкцию оборудования необходимо вносить изменения, связанные с отличиями его свойств.

Для использования в чиллерах высокого давления пригодны пропан R-290 и аммиак R-717. Несмотря на более жесткие требования к легковоспламеняющимся хладагентам группы A3, уже сегодня на рынке представлены системы отопления и кондиционирования на пропане.

Стандарт EN 378 не устанавливает требования к объему заправки оборудования, используемого вне помещений, однако при использовании этих хладагентов необходима оценка рисков, связанных с возможностью достижения пожароопасных концентраций, а применимые в этом случае требования могут быть более строгими, чем при использовании менее горючих веществ.

R-717 широко используется в промышленных чиллерах, потому что в производственных условиях гораздо проще соблюдать требования и ограничения, связанные с токсичностью и горючестью этого хладагента.

В ряде стран применение горючих хладагентов регулируется строительными нормами, однако часто чиллеры устанавливают на крышах, поэтому разработка решений для хладагентов A2L с низким ПГП не представляет трудности.

Перспективы рынка хладагентов, используемых в чиллерах

Для перехода сектора чиллеров на новые хладагенты нужно время, потому что приходится соблюдать такие условия, как требуемое давление, температура, холодопроизводительность и энергоэффективность.

Новые чиллеры, которые устанавливаются сейчас, должны обеспечивать рентабельность в течение срока службы 20–30 лет, поэтому используемый хладагент становится важным фактором, влияющим на выбор. Производители чиллеров оперативно реагируют на изменения норм и требований и уже сейчас предлагают разные варианты с низким ПГП, отвечающие, в частности, законодательству, регулирующему применение ф-газов. Многие ведущие производители выпустили или выпускают оборудование высокой производительности, энергоэффективности и экономичности на хладагентах с низким ПГП, которые имеют перспективу долгого использования, обеспечивают здания кондиционированным воздухом и служат решению актуальной проблемы изменения климата.