Б.С. Бабакин, докт. техн. наук, проф., Московский государственный университет пищевых производств;
А.Г. Белозёров, канд.техн. наук,ФГБНУ«Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН;
С.Б. Бабакин, канд.техн. наук, А.Н. Сучков, Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности (ВНИХИ)
Согласно решениям сторон Монреальского и Киотского протоколов, а также согласованных между странами – участниками договоренностей в Монреале в 2007 г. (решение XIX/5), определены сроки вывода хладагентов группы ГХФУ из потребления к 2030 г. В статье авторами рассмотрены и обоснованы пути постепенной замены хладагентов группы ГХФУ и ГФУ на время переходного периода.
В развитие Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИКООН) – СОР на состоявшейся в 2015 г 21‑й сессии СОР в Ле-Бурже под Парижем, в которой участвовало 147 стран, принято решение о сокращении выбросов парниковых газов на 25 – 30 % от уровня 25-летней давности. Парижское соглашение призвано прийти на смену Киотскому протоколу в период после 2020 г [1].
Несмотря на принятие международных решений по сокращению в переходный период производства и применения хладагентов группы ГХФУ, в соответствии с решениями сторон Монреальского протокола и дополнительно введенными к нему поправками, в настоящее время ГХФУ используются приблизительно в 90 странах (например, R22 для обслуживания действующего холодильного оборудования и систем кондиционирования воздуха), а примерно 50 стран располагают предприятиями, применяющими ГХФУ в промышленном производстве. Согласно решению сторон Монреальского протокола, для промышленно развитых и развивающихся стран установлена квота по контролю импорта ГХФУ.
На предприятиях мясной промышленности свыше 60% потребляемой энергии идет на производство холода. При этом энергоемкость российских предприятий превышает аналогичные показатели в развитых странах не менее чем на 50%, а энергопотребление холодильными системами в мире постоянно возрастает. В частности, если совсем недавно в мире на производство холода расходовалось около 15% мирового потребления электроэнергии, то к настоящему времени этот показатель вырос до 18%.
На ряде предприятий мясной промышленности, в том числе торговых предприятий, для охлаждения и хранения мясопродуктов в холодильных системах применяются хладагенты R22 и др.
С 2020 г в России будет введен запрет на производство хладагентов группы ГХФУ (R22 и др.), в период 2020 – 2030 гг потребление R22 для сервисного обслуживания должно будет составлять 0,5% от текущих объемов[4,6].
Ниже рассматриваются менее известные в стране смесевые хладагенты группы ГХФУ в сравнении с R22, а также другими часто используемыми –R401A, R402A, R401B, R402B, R406A, R409A, разработанными зарубежными и отечественными фирмами (DuPont и др.) [7].
Хладагент R403А (торговая марка ISCEON 69S – RHODIA) – смесевой хладагент, предназначенный для замены R502 в низкотемпературных системах. В состав хладагента входят R290/R22/R218 (5,0/75,0/20,0)%.
Хладагент R403B (торговая марка ISCEON 69L – RHODIA) – смесевой хладагент, разработанный для замены R502 в низкотемпературных системах. В его состав входят R290/R22/R218 (5,0/56,0/39,0)%.
Хладагент R411А (торговая марка G2018A – GREENCOOL) –смесевой хладагент, предназначенный для замены R502. В состав хладагента входят R1270/R22/R152a (1,5/85,5/11,0)%.
Хладагент R411B (торговая марка G2018B – GREENCOOL) – смесевой хладагент, предназначенный для замены R502. Состав хладагента – R1270/R22/R152a (3/94/3)%.
Хладагент R412A (торговая марка ARCTON TP5R – ICI) – смесевой хладагент, предназначенный для замены R12 и R500. Состав хладагента – R22/R218/R142b (70/5/25)%.
Хладагент R414A (торговая марка GHG-X4 – People’sWelding) – смесевой хладагент, предназначенный для замены R12. В состав хладагента входят R22/R124/R600a/R142b (51,0/28,5/4/16,5)%.
Хладагент R414В (торговая марка HOTSHOT – ICOR International) – смесевой хладагент, разработанный для замены R500 и R12. В состав хладагента входятR22/R124/R600a/R142b (50,0/39,0/1,5/9,5) %. R414B предназначен для замены хладагентов в средне- и низкотемпературных торговых и промышленных холодильных системах, а также в системах кондиционирования воздуха.
Хладагент R415А – смесевой хладагент, в состав которого входят R22/R152a (82,0/18,0) %, предназначен для замены R12 в промышленных и торговых холодильных системах, бытовых холодильниках, применения в холодильных системах ледовых комплексов.
Хладагент R415B – смесевой хладагент, разработанный для замены R502. В состав хладагента входят R22/R152a (25,0/75,0)%.
Хладагент R416A (торговая марка FR-12 – ICI) – смесевой хладагент, разработанный для замены R502, R12. В состав хладагента входят R134a/R124/R600(59,0/39,5/1,5) %. Хладагент R416А принят EPA SNAP для использования в системах с затопленными испарителями в чиллерах.
Хладагент R418А (состав: R290/R22/R152A (1,5/96/2,5)%) разработан для замены R22 в центральном воздушном кондиционировании.
Хладагент R420A (состав:R134a/142b (88,0/12,0)%) – смесевой хладагент, предназначенный для замены R12.Хладагент R420A получил наиболее широкое применение в США, в частности, в чиллерах, льдогенераторах, камерных холодильниках, пластинчатых теплообменниках, торговых автоматах и автомобильных кондиционерах, заменив R12.
На рис. 1 приведены показатели озоноразрушающей способности[1] ODP смесевых хладагентов группы ГХФУ в сравнении с R22.
Хладагенты R415A, R415B, R416A, R420A имеют показатели озоноразрушающей способности ODP на ≈ 70÷80 % ниже, чем R22. У хладагентов R411A, R414A, R403A, R414B значения показателя ODP, близкие с хладагентом R22, а ODP хладагента R418A немного выше, чем у R22.
На рис. 2 приведены показатели потенциала глобального потепления GWP смесевых хладагентов группы ГХФУ в сравнении с R22.
Хладагенты R411A, R414A, R414B, R415A, R415B и R416A имеют более низкое значение показателя GWP, чем у R22, а у хладагентов R403A и R403B этот показатель выше.
На рис. 3 приведены температуры кипения смесевых хладагентов группы ГХФУ в сравнении с R22.
Рассмотренные смесевые хладагенты, за исключением только R418, имеют близкие экологические показатели с R22, остальные хладагенты характеризуются меньшей по сравнению с R22 озоноразрушающей активностью и меньшим потенциалом парникового эффекта, данные хладагенты, согласно рекомендациям фирм, предназначены для сервисного обслуживания действующих холодильных систем и систем кондиционирования.
Согласно ежегодному отчету, представляемому в Озоновый секретариат ЮНЭП, объем производства ГХФУ в 2009 г составил 38 тыс. т озонирующих веществ (ОРВ), что соответствует почти 700 000 метрических тонн[2]. В том же году потребление ГХФУ составило около 42 тыс. т, из которых 85% приходилось на промышленно развитые страны.
Прогнозируемое производство и потребление ГХФУ в РФ в 2015 – 2019 гг: хладагента R22 – 6862,5 т, хладагента R142b – 250 т [5].
Смесевые хладагенты группы ГФУ находят широкое применение в холодильных системах и системах кондиционирования. Однако в последние годы ряд стран, в частности США, Канада, Мексика и Микронезия, приняли поправки по постепенному снижению применения ГФУ.
В соответствии с решениями сторон Монреальского и Киотского протоколов, международным регламентом ЕС517/2014, Парижским соглашением, Кигалийской поправкой к Монреальскому протоколу по поэтапному сокращению производства и потребления хладагентов группы ГФУ (ратифицирована 67 странами, вступила в силу с 01.01.2019 г.) ожидается их сокращение в РФ к 2036 г до 85% относительно базового уровня 2011 – 2013 гг [3, 4].
Согласно международному регламенту 517/2014 от 17.12.2013,принятому Европейским парламентом, Советом Европейского союза и ENVI по поэтапному сокращению потребления фторсодержащих газов (ГФУ), начиная с 01.01.2020 будет запрещено использование ГФУ с GWP ≥ 2500 в новых стационарных системах охлаждения, если рабочая температура не ниже –50 °С, а также в новых средне- и низкотемпературных герметичных системах коммерческого использования [2].
С 01.01.2020 будет также запрещено применение ГФУ с GWP ≥ 150 в централизованных холодильных системах холодопроизводительностью равной или превышающей 40 кВт, за исключением первичного контура каскадных систем, в которых хладагенты должны иметь GWP менее 1500.
С 2020 г в новых автономных мобильных кондиционерах применение хладагентов группы ГФУ с GWP ≥ 150 будет запрещено. Новые сплит-системы, содержащие менее 3кг хладагента с GWP ≥ 750, будут запрещены в продаже с 2025 г.
С 2016 г. обязательны регулярные проверки холодильных систем, в которых заправлено ≥ 5 т в CO2 эквиваленте, т.е.,например, для R134a ≥ 3,5 кг, для R404A ≥ 1,3 кг (CO2 эквивалент – это количество хладагента в системе, умноженное на его потенциал глобального потепления).
С 2017 г. значительно сокращается потребление R134a в автономных системах кондиционирования.
В действующих холодильных системах использование ранее утилизированного хладагента с GWP ≥ 2500 будет возможно до 2030 г. при определенных условиях.
За счет поэтапного сокращения хладагентов группы ГФУ к 2030 г. практически останутся хладагенты с GWP< 500, но они, за исключением CO2,в большинстве своем являются горючими, а некоторые и токсичными.
На рис. 4 приведены значения показателя GWP смесевых хладагентов группы ГФУ и хладагента R134a, из которых видно, что ряд хладагентов (R422A, R428A, FX80 и др.) имеет максимальное значение GWP, в то же время у хладагента R134a минимальное значение GWP составляет 1300÷1430.
На рис. 5 приведены значения температуры кипения ряда хладагентов группы ГФУ.
Из рис. 5 видно, что ряд представленных хладагентов имеет более низкую температуру кипения, чем хладагент R134А (t0 = –26,5 ºС).
Поэтому на переходный период есть смысл заменить смесевые хладагенты с высоким значением GWP на хладагент R134a и использовать его до тех пор, пока не будут изучены свойства хладагентов группы ГФО, апробированы и отработаны режимы их работы в холодильных системах и системах кондиционирования, осуществлены не разовые, а комплексные тесты на безопасность, понижена стоимость предлагаемых хладагентов, пока не появится спрос на них на холодильном рынке и пока не будет налажено их промышленное производство.
Следует отметить, что с сокращением промышленного производства смесевых хладагентов группы ГФУ значительно возрастут их стоимость и собственно затраты на производство холода, а это скажется на себестоимости пищевой продукции. Кроме того, в РФ не хватает холодильных емкостей для охлаждения и хранения пищевых продуктов, и фактически отсутствуют единые холодильные цепи от производителя продукции до потребителя, что приводит к значительным потерям продукции: например, растительной продукции на 20 – 25%, сырья и продукции животного происхождения на 5 – 10%– эти показатели отражают приблизительную картину на продовольственном рынке России.
И наконец, нельзя не учитывать такой фактор, как отсутствие в России в настоящее время развитого холодильного машиностроения, практически все основное холодильное оборудование поступает из-за рубежа.
Литература
- Protocole de Kyoto// Bull. IFF. –1998. –Vol. 78. – № 2. – Р. 6 – 13.
- Регламент (ЕС) № 517/2014 Европейского парламента и Совета Европейского союза 16 апреля 2014 г.
- Целиков В.Н.Кигалийская поправка к Монреальскому протоколу по веществам, разрушающим озоновый слой: перспективы и последствия / В.Н. Целиков //Холодильная техника. – 2017. – № 4.– С. 4 – 6.
- UNEP. Monreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer Final Act: date 16 September 1987. –6 p.
- Целиков В.Н.Орегулировании производства и потребления гидрохлорфторуглеродов в Российской Федерации до и после 1 января 2015 г. /В.Н. Целиков //Вестник «ЮНИДО». – 2014. – № 14.
- Подготовка к сокращению потребления ГХФУ: основные положения, относящиеся к использованию, альтернативам, последствиям и финансированию для стран, действующих в рамках 5‑й статьи Монреальского протокола. Организация Объединенных Наций по промышленному развитию. – Вена, 2012. – 238 с.
- Бабакин Б.С. Хладагенты и холодильные масла / Б.С. Бабакин, С.Б. Бабакин. –М.: ДеЛи плюс, 2017. – 390 с.
[1]Озоноразрушающая способность в тоннах – это метрические тонны, умноженные на величину потенциала разрушения озона (ODP) хладагентов.
[2]Метрическая тонна (или метротонна) – мера веса метрической системы = 1000 кг = 0,98420 английской тонны = 61,048211 пуда; сокращенное обозначение метрической тонны: русское – т, латинское – t (Справочный коммерческий словарь).
