Хладагенты нового поколения с низким ПГП и фрикулинг в чиллерах

Что измеряет ПГП?

ПГП₁₀₀ (GWP₁₀₀) сравнивает воздействие 1 кг хладагента, попавшего в атмосферу, с воздействием 1 кг CO₂ за 100 лет. По методике, использованной в таблице, утечка 1 кг R-454B соответствует примерно 465 кг CO₂-экв. прямых выбросов. При оценке учитывают массу заправки, годовые потери и объём хладагента, извлекаемого при выводе оборудования из эксплуатации. [1, 6]

ГФО, ГФУ и природные хладагенты

ГФО (HFO) — гидрофторолефины, ГФУ (HFC) — гидрофторуглероды, ГХФО (HCFO) — гидрохлорфторолефины. R-290 — пропан, R-717 — аммиак, R-744 — диоксид углерода.

Значения ПГП₁₀₀ приведены по таблице Европейской комиссии для чиллеров. В других оценках и нормативных документах значения могут отличаться. A/B обозначают группы с меньшей/большей токсичностью. Класс 1 означает отсутствие распространения пламени при стандартных испытаниях, 2L — подкласс горючести с низкой скоростью горения, 3 — высокую горючесть. [1, 2]

ГФО и ГХФО. R-1234ze(E) относится к ГФО и классу A2L. Его применяют в чиллерах с водяным охлаждением, рассчитанных на этот хладагент. R-1233zd(E) по химическому составу относится к ГХФО, имеет класс A1 и применяется в центробежных чиллерах низкого давления. Геометрию компрессора и допустимую область работы проверяют для выбранного хладагента. [3, 4]

ГФУ и смеси ГФУ/ГФО. R-32 — однокомпонентный ГФУ, R-454B — смесь ГФУ/ГФО. Их применяют в отдельных моделях чиллеров с воздушным охлаждением, рассчитанных на соответствующий хладагент. R-513A класса A1 используют в некоторых моделях на базе платформ для R-134a. Для серии CEMS Core ST производитель указывает R-454B как один из вариантов. Перед заказом следует подтвердить холодопроизводительность и потребляемую мощность конкретной модели в расчётных условиях. [3, 8, 9]

Природные хладагенты. Для R-290 класс A3 влияет на допустимую заправку и размещение оборудования. В промышленных установках с R-717 особое внимание уделяют токсичности, совместимости материалов и проектированию машинного отделения. Для R-744 учитывают допустимое давление компонентов и эффективность транскритического цикла при высокой температуре наружного воздуха. [2, 5, 10]

Частичный и полный фрикулинг с сухим охладителем

Сухой охладитель отводит тепло от контура воды или водно-гликолевой смеси в наружный воздух. Когда наружный воздух достаточно холоднее обратной жидкости, подходящая гидравлическая схема и автоматика позволяют охладителю предварительно охлаждать обратный поток, а чиллеру — покрывать оставшуюся нагрузку. Если сухой охладитель обеспечивает требуемую температуру подачи и покрывает всю нагрузку, компрессор можно отключить. Электропотребление вентиляторов и насосов включают в годовой расчёт. [7]

Температуру переключения рассчитывают для каждого проекта. Число часов фрикулинга зависит от температуры наружного воздуха по сухому термометру, уставки подачи, температурного напора теплообменника и текущей нагрузки. Учитывают концентрацию гликоля, защиту от замерзания, алгоритм управления клапанами и дополнительные гидравлические потери. Для круглогодичного технологического охлаждения сравнивают вариант с одним чиллером и вариант с сухим охладителем при одинаковых почасовых погодных данных и нагрузках. [7]

Что проверить при подборе

Задайте температуры подачи и обратной линии, расход, концентрацию гликоля и годовой профиль нагрузки. При одинаковых условиях сравните мощность при полной и частичной нагрузке, энергопотребление вентиляторов и насосов, заправку и требования безопасности на объекте. Согласуйте с производителем совместимость компрессора, масла, расширительного устройства и допустимых давлений. Для смены хладагента в существующей машине требуется процедура переоборудования, одобренная производителем. [2, 3, 5, 6]

Для рынка ЕС ввод в обращение стационарных чиллеров регулирует пункт 7 приложения IV Регламента (ЕС) 2024/573. С 1 января 2027 года ограничения распространяются на фторированные парниковые газы с ПГП от 150 для мощности до 12 кВт включительно и от 750 для мощности свыше 12 кВт. С 1 января 2032 года для стационарных чиллеров мощностью до 12 кВт включительно ограничение охватывает все фторированные парниковые газы. Положения предусматривают исключение, обусловленное требованиями безопасности на объекте. [11]

Технические источники

1. European Commission — Climate-friendly alternatives for chillers
2. ASHRAE — Refrigerant designations and Standard 34
3. ASHRAE Handbook — Liquid-chilling systems
4. Trane — Water-cooled centrifugal chillers
5. Danfoss — Industrial refrigeration application handbook, ammonia and CO₂
6. NREL — Refrigeration Playbook, TEWI
7. Trane — Dry coolers and waterside economizing
8. CEMS Chiller — Core ST
9. Carrier — Air-cooled chillers
10. BITZER — R290/R1270 application guide
11. EUR-Lex — Regulation (EU) 2024/573, Annex IV, point 7