close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

- Издательство "Холодильная техника"

код для вставкиСкачать
Хладагенты / Экология
УДК 621.654
Экологические приоритеты российского
рынка хладагентов для холодильной
и климатической техники
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда
фундаментальных исследований (проект № 13-08-00541)
О.Б. ЦВЕТКОВ, д-р техн. наук, профессор,
[email protected]
Санкт-Петербургский национальный
исследовательский университет информационных
технологий, механики и оптики, Институт холода и
биотехнологий
Приближающаяся «судьбоносная» дата 1 января 2020 г. (а практически уже 1 января 2015 г.)
неизбежно затрагивает все направления техники
низких температур, где последние четверть века
доминировали гидрофторхлоруглероды (ГХФУ).
На 1 января 2015 г., следуя поправкам к Монреальскому протоколу 1987 г. (МП-87), в России
разрешено производство ГХФУ-хладагентов в
объеме 399,6 т. ОРП и через пять лет на порядок меньше*. Здесь ОРП – озоноразрушающий
потенциал ГХФУ-хладагентов, т.е. умножая
примерно на 15, можно оценить метрический
тоннаж разрешаемого производства R21, R22,
R141b, R142b, R123 и R124 в нашей стране.
Вспомним, что только хладагента R141b, необходимого для получения эффективной теплоизоляции, ежегодно требовалось в России
3000 т, а эта цифра несравненно меньше ежегодной потребности в R22. Рост потребления R22
за последние годы существенно возрос, более
того, R22 потеснил аммиак в промышленном
холоде даже в Московском регионе, не говоря
о более теплых климатических ареалах. Это мировая тенденция. Так, США в 2009 г. перешагнули планку в 100 млн домашних установок
кондиционирования воздуха на R22. Кроме
того, миллионы подобных установок работают в
коммерческом секторе. Запрет R22 – серьезный
вызов для индустрии холода, одна из причин
контрабанды R22 и появления «самопальных»
хладагентов. Три фатальных случая, связанных с
* www.ozoneprogram.ru
№ 2/2014
появлением в «левых» хладагентах опасных R30
и R40, произошли только в 2011 г. Около четверти армейских рефрижераторов в США оказались
заправлены, по появившимся в печати данным,
«самопальными» хладагентами с тем же R40.
В списке переходных хладагентов – заменителей R22, R12, R500 и R502 – сегодня 24 смесевых
хладагента [1]. Среди них один азеотроп – R509,
представляющий собой смесь R22 и R218 в пропорции 44 и 56 % соответственно. Известны
в России зеотропы С10М1 (R21/R22/R142b),
C10M2 (R21/R22/R134a), R401A, R401B и R401С
(R22/R152а/R124), R402А и R402В (R125/R290/
R22), R403А и R403В (R290/R22/R218), R415А
и R415B (R22/R152а), R420А (R134а/R142b) и
др. Потенциал разрушения озонового слоя этих
смесей ниже значения для R22, равного 0,055, но
тем не менее они попадут под общие запреты, как
содержащие озоноопасные компоненты.
Появление ГФУ-класса рабочих веществ –
одно из кардинальных решений вопроса минимизации воздействия хладагентов на окружающую среду. Наибольшие надежды были связаны
с R134a, R32, R152a, R125, R143a и смесями
этих хладагентов: R404А (R125/R143а/R134а),
R407А, R407В, R407С, R407D и R407Е (R32/
R125/R134а), R410А (R32/R125), R417А (R125/
R134а/R600), R421А и R421В (R125/R134а),
R422А, R422В, R422С, R422D (R125/R134a/
R600a), R423A (R143a/R600a), R431A (R290/
R152a), R507A (R125/R143a), R508A (R23/R116)
и др. Контраргументы относительно применения
ГФУ-хладагентов обусловлены воздействием
этих очень сильных парниковых газов на изменение климата Земли. Эмиссии только 1 кг ГФУхладагента в окружающую среду равносильны
сотням килограммов, тоннам и даже десяткам
тонн (к примеру, шестифтористая сера и R23)
эмиссии СО2 в атмосферу Земли. По оценкам
15
Хладагенты / Экология
Евросоюза, общие эмиссии парниковых газов в
Европе составили в 2011 г. 4550 Мт в эквиваленте
СО2, что на 18,4 % ниже уровня 1990 г. Доля эмиссий газов, содержащих фтор (F-газы), включая
ГФУ-хладагенты, перфторуглероды и шестифтористую серу, не превысила 2 %, но по сравнению
с уровнем 1990 г. возросла на 54 % с лишним. По
оценкам экологов, этот вклад в общую эмиссию
парниковых газов может достигнуть 7 % к 2050 г.
Евросоюз поддержал предложение США, Канады, Мексики, Микронезии и примкнувших к
ним островных государств, внесенное в 2009 г.,
о включении ГФУ-хладагентов в Монреальский
протокол в качестве F-приложения и о переходе
к постепенному прекращению их производства к
2033 г. Обсуждение этой инициативы, названной
ныне Североамериканской поправкой к МП87,
прошло в Варшаве в декабре минувшего года.
Не останавливаясь на контраргументах, высказанных в ходе дискуссии Китаем, Индией, Бразилией, Россией, странами Латинской Америки,
Среднего Востока, отметим базовые показатели
этого документа. Определяется базовая линия
потенциала глобального потепления (ПГП) для
страны, исходя из данных о среднем производстве и потреблении ГФУ и 85 % производства и
потребления ГХФУ. Первый шаг – сокращение
базового уровня на 10 % уже в 2016 г. Окончательная дата поэтапного сокращения дискутируется:
это либо 2033 г., либо 2043 г. для развитых стран
при соответствующем уровне парникового эффекта от 21 до 15 % от базовой линии.
Подобный подход может означать значительное сокращение разрешенного потребления
ГФУ-хладагентов для тех стран, где до принятия F-приложения превалировали ГХФУхладагенты. Арифметика проста. Потенциалы
глобального потепления популярных в мире
хладагентов составляют: R22 – 1810, а R404А –
3992, R507А – 3900, т.е. базовая линия стран –
потребителей R22 будет сравнительно скромной.
Естественно, в пересчете на популярные ГФУхладагенты значения квот будут почти в разы
ниже того количества хладагентов, которое потреблялось страной при расчете базовой линии.
Россия импортирует ГФУ-хладагенты, поэтому
подобные меры ущербны для холодильной отрасли России [2].
Ограничения по применению ГФУ-хладагентов
реализованы в Евросоюзе. Запрещены ГФУ с
ПГП > 150 в автомобильных кондиционерах, где
раньше использовали R134а. С 2015 г. подобные
хладагенты запрещается применять в небольших
герметичных установках, а с 2020 г. – в коммер-
16
ческих установках, в стационарных системах
кондиционирования воздуха и на флоте. Вводится налог от 10 евро за 1 т эмиссии хладагентов
в эквиваленте диоксида углерода. В Испании и
Дании налог в 2 раза больше.
Одна из попыток обойти трудности с ГФУхладагентами – синтез новых рабочих веществ.
Речь, в частности, идет о гидрофторолефинах
(HFO-класс хладагентов). Синтезирован гидрофторолефин НFO-1234yf с потенциалом глобального потепления 4, не подпадающий под
Североамериканскую поправку. Стоимость его,
по некоторым данным, на порядок выше стоимости R134а и к тому же это вещество способно
к возгоранию. Степень огнеопасности хладагента
по ASHRAE – A2L, т.е. он огнеопасен, но не так,
как пропан, а как, например, керосин. Предлагаются смеси HFO-1234yf c R134a, R32, R152a, R744
(XP30, AC5, AC6, DP7, DP33 и др.) По данным
южно-корейских исследователей, при 10 %-ной
концентрации R134а по массе в смеси с HFO1234yf воспламеняемость исчезает, а ПГП смеси
остается в пределах 150.
В ситуации с ГХФУ-хладагентами и с импортом
ГФУ важно не просто реагировать на происходящие перемены, но и формулировать приоритеты
стратегии долгосрочного развития. В любом случае стратегия развития должна ориентироваться
на постепенный отказ от применения ГХФУ- и
ГФУ-хладагентов в России, переход на современные технологии решения вопросов безопасности,
и не только экологической. Согласно одобренному Правительством Российской Федерации
Проекту энергетической стратегии России на
период до 2030 г. одни из главных приоритетов
стратегического развития – энергосбережение
и экологические проблемы. Хорошо известна
15%-ная доля холодильной техники в энергобалансе развитых стран, уже не удивляет доля в
20 % энергопотребления в США на эти же цели,
которая количественно, кстати, больше, чем все
годовое энергопотребление Франции – одной
из ведущих экономик Европы. Растет стоимость
электроэнергии, особенно в Европе, интенсивно переходящей на альтернативные источники
энергии.
Лидерство парокомпрессионных холодильных
машин в производстве холода в обозримом будущем, по всей вероятности, сохранится, поэтому
особое внимание уделяется энергоэффективности подобных установок. Созданы системы с
минимальной заправкой хладагента, использованием мини- и микроканалов в теплообменниках,
резко снижены утечки хладагентов. Нельзя не
№ 2/2014
замечать прогресса в развитии абсорбционных и
адсорбционных холодильных машин, особенно в
контексте использования неуглеродных источников энергии, энергии солнца и промышленных стоков. В исследованиях по использованию
магнитокалорического эффекта при производстве холода речь идет уже о появлении первого
магнитокалорического бытового холодильника в
2014–2015 гг. [3]. Стало актуальным использование жидкого азота и «сухого» льда в холодильном
транспорте.
Особая роль в стратегических приоритетах отводится природным хладагентам. Знаменательны
в этом контексте Распоряжение Председателя
Правительства РФ № 1413-р и прошедшая под
эгидой Министерства природы и ЮНИДО в октябре прошлого года конференция «Природный
хладагент – аммиак. Химическая и технологическая безопасность РФ». Реализация решений
конференции по аммиаку может качественно изменить этот холодильный сегмент, сделав его высокотехнологичным, эколого- и энергетически
эффективным, устойчиво и независимо развивающимся комплексом. Но это лишь локальное
решение. Своей очереди ожидают углеводороды
и диоксид углерода.
Переход на природные хладагенты неизбежен,
но без тщательной подготовки и, опять-таки,
стратегического подхода эту задачу не решить.
На недавней конференции по аммиаку в Македонии уже обеспокоились ситуациями последних лет, связанными с утечкой токсичного
аммиака. Углеводороды взрывоопасны и горючи,
а системы с диоксидом углерода находятся под
высоким давлением. Необходимы специально
подготовленный, ежегодно сертифицируемый
обслуживающий персонал и, конечно, организация отечественного производства оборудования
на природных хладагентах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ASHRAE. Стандарты; обозначение и классификация безопасности хладагентов. – ANSI/ASHRAE
34-2007.
2. Позиция Российского союза предприятий холодильной промышленности по вопросу Североамериканской поправки к Монреальскому протоколу
по веществам, разрушающим озоновый слой//
Холодильная техника. 2013. № 7.
3. Coulomb D. The refrigerants future: the phase down
of HFCs and its consequences// Низкотемпературные
и пищевые технологии в XXI веке: материалы VI
МНТК, 13-15.11.2013, Санкт-Петербург. – СПб.:
НИУ ИТМО, ИХиБТ, 2013.
№ 2/2014
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа