Оцінка горючих холодоагентів з низьким ПГП

Одним із питань, що найбільш обговорюються в кліматичній індустрії, залишається поширення холодоагентів з низьким потенціалом глобального потепління (ПГП). Слід розуміти, що низьке значення ПГП саме по собі ще не означає, що холодоагент нешкідливий для навколишнього середовища. Якщо в результаті використання хладагента з низьким ПГП система стає неефективною, тобто збільшується кількість споживаної енергії (у вигляді електрики або тепла від спалювання викопного палива), то природа може постраждати сильніше, ніж при використанні більш ефективної речовини з високим ПГП. Крім того, слід враховувати і такі властивості холодоагентів, як токсичність, горючість і вибухонебезпечність.

Найбільш прийнятним підходом був би вибір холодоагенту на підставі такої характеристики, як LCCP (Life Cycle Climate Performance — кліматичний вплив протягом життєвого циклу), який враховує вплив на клімат, вироблений холодоагентом на кожному етапі життєвого циклу, починаючи від виробництва і закінчуючи утилізацією.

Регламент з фторвмісних газів і нові холодоагенти

У квітні 2014 року в Європейському союзі був прийнятий новий Регламент з фторвмісними газів, який приписує до 2030 року знизити споживання гідрофторвуглецю (ГФВ) до 21% від рівня 2012 року (тобто скоротити на 79%). Нормативи, забороняють використання ГФВ з високим ПГП, прийняті і за межами ЄС, зокрема   у США і Японії.

Це означає, що кліматичної індустрії потрібно терміново переходити до використання холодоагентів з низьким ПГП і нульовим озоноруйнівним потенціалом (ОРП). Основними кандидатами, що задовольняють цим вимогам, визнані гідрофторолефіни (ГФО) R1234yf і R1234ze (E), а також ГФВ R32.

Побутові кондиціонери повітря на R32 дебютували на ринку Японії в 2012 році. У 2013 році п'ять провідних японських виробників кліматичного обладнання випустили лінійки побутових систем кондиціонування на R32. У 2014 році Daikin представила перший кондиціонер комерційного призначення, що використовує новий холодоагент. R32 має ПГП, рівний 675, що в три рази менше, ніж ПГП R410A, який найбільш часто використовується в сучасних побутових кондиціонерах.

У квітні 2014 року компанія Asahi Glass Company (AGC) повідомила про розробку хладагента з ПГП менше 350 в ході спільного проекту, субсидованого Організацією з розвитку нової енергетики і промислових технологій (NEDO). Основним компонентом нового холодоагенту, що отримав назву «Amolea», став ГФВ-1123. За заявами AGC, Amolea пройшов випробування на горючість і токсичність. Компанія планує приступити до масового виробництва нового холодоагенту в 2016 році після завершення робочих випробувань, в ході яких Amolea буде заправлятися в діючі кондиціонери різних виробників. AGC також продовжує пошуки оптимального складу добавок до ГФО-1123 для досягнення максимальної термодинамічної ефективності.

Суміші на основі гідрофторолефінів

За заявами виробників, суміші гідрофторолефінів R1234yf і R1234ze (E) мають ПГП менше 1. Це пояснюється тим, що суміші дуже швидко розкладаються, потрапивши в атмосферу. Недоліком цих холодоагентів є їх займистість. Зокрема, саме ризик загоряння став причиною заперечення європейських громадських організацій проти використання ГФВ в автомобільних кондиціонерах.

Директива ЄС про автомобільні кондиціонери (MAC) наказує використання в нових автомобілях холодоагентів з ПГП нижче 150. Тим не менше, ряд автовиробників продовжують заправляти кондиціонери на машинах, які сходять з конвеєра, холодоагентом R-134a, ПГП якого становить 1300~1430, посилаючись на ризик утворення отруйного газу при загорянні, виявлений у ході їх власних випробувань. Мова йде про фторводень (HF), який виділяється при горінні R134a, проте за оцінками автовиробників, при горінні ГФВ утворюється більше отруйного газу.

Тим не менш випробування, проведені SAE International, показали, що R1234yf безпечний для людини.

Американське товариство інженерів з опалення, холоду і повітряного кондиціонування (ASHRAE) виділило слабозаймисті холодоагенти, такі як R1234yf, R1234ze (E) і R32, в окремий клас за ступенем небезпеки — A2L. В рамках проекту технологічної розробки систем кондиціонування без використання фтору, реалізованого NEDO, Японське товариство інженерів по холоду і повітряного кондиціонування (JSRAE) сформувало Комісію з оцінки ризику використання слабозаймистих холодоагентів. Робота комісії супроводжується активним обговоренням властивостей речовин класу A2L, їх поведінки в разі витоку, ймовірності займання та вибуху, а також інших ризиків.

Компанії Honeywell і DuPont також оголосили про розробку холодоагентів з низьким ПГП, що представляють собою суміші на основі ГФВ, однак поки не можна говорити про якусь єдину речовину, що однаково добре підходить для всіх областей застосування. Для використання в кондиціонерах, відцентрових чилерах і системах низькотемпературного охолодження найкращим чином підходять різні холодоагенти з низьким ПГП.

Випущена Honeywell суміш Solstice L-41 з ПГП рівним 461 призначена для заміни R410A в системах кондиціонування. L-41 являє собою суміш R32, R1234ze (E) і бутану в пропорції відповідно 68% на 29% на 3%. Коефіцієнт продуктивності (COP) L-41 на 2% більше, ніж у R410A, однак для досягнення тієї ж потужності, компресори систем на L-41 повинні мати більший розмір, ніж компресори, що використовують R410A.

Показник кліматичного впливу протягом життєвого циклу (LCCP) у L-41 в середньому на 2–3% менше, ніж у R410A. При цьому, за оцінкою Honeywell, в таких країнах, як Франція і Німеччина, де при виробленні електроенергії в атмосферу викидається менша кількість діоксиду вуглецю, LCCP L-41 менше, ніж у R410A, на 20–30%.

Компанія DuPont, в свою чергу, розробила холодоагент HFO-1336mzz з ПГП менше 10, який може використовуватися в якості заміни ГХФВ R123, що застосовується у відцентрових чиллерах.

Також в якості заміни R123 і R245fa може використовуватися холодоагент Solstice 1233zd — негорюча речовина з ПГП рівним 1.

Оцінка ризиків

В Японії ризики використання слабозаймистих холодоагентів вивчаються вже кілька років. Закон про безпеку газів, що знаходяться під тиском, жорстко регламентує поводження з горючими газами. При цьому в японському законі немає поняття «слабозаймистий», відповідно, в ньому немає особливих застережень щодо речовин, що відносяться за стандартами ASHRAE до класу небезпеки A2L. Відповідно закон вимагає якнайшвидшого перегляду.

Слабозаймисті речовини, такі як R32, сьогодні все ширше застосовуються в Японії як холодоагенти для систем кондиціонування. Для оцінки ризику створені робочі групи під егідою JSRAE і Японської асоціації індустрії холоду і кондиціонування (JRAIA).

Правила використання матеріалів сайту