IRETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích

IRETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích Ing. Michal Kolda

Leden 2014

Obsah • Ingersoll Rand a ETC Prague • Přepravní chlazení a klimatizace

• Legislativa • Náhrady současných chladiv • Výsledky měření mobilních aplikací -

R-1234yf

-

AHRI Low-GWP AREP

ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích

2

Ingersoll Rand a ETC Prague


3

Ingersoll Rand • •

Ingersoll Rand je celosvětově působící firma s obratem 14 mld USD

•

Strategické obchodní značky mají dlouhodobě vedoucí postavení na svých trzích:

V Ingersoll Rand pracuje přes 46 tisíc zaměstnanců v 54 zemích


4

ETC Prague •

Základy dnešního ETC Prague byly položeny v roce 1948 Smíchov (VÚCHT) 1948 – 4/2007

Hostivice (ETC Prague) od 3/2007

• • •

Dlouholeté zkušenosti s vývojem a testováním chladicí/mrazicí a klimatizační techniky

•

http://www.etcprg.cz

V roce 1992 se ETC Prague (tehdy VÚCHT) stalo součástí firmy Thermo King Thermo King je od roku 1997 součástí společnosti Ingersoll Rand


5

Přepravní chlazení a klimatizace


6

Přepravní chlazení a klimatizace •

Autobusové a vlakové klimatizace, klimatizace kabiny řidiče:

•

Malé jednotky - chladicí jednotky poháněné od vozidla (VP):

•

Autonomní chladicí jednotky pro nákladní vozidla (SP):

•

Návěsové (trajlerové) chladicí jednotky:

•

Kontejnerové chladicí jednotky:


7

Přepravní chlazení a klimatizace •

•

•

• •

Široký rozsah okolních provozních teplot -

Neznámé podmínky pro nejčastější provoz – problém optimalizace

-

Výrazná změna teplotních podmínek během provozu

-

Omezené prostorové možnosti pro zvětšování výměníků

-

Jednotky jsou určené pro světové trhy

Velký rozsah požadovaných interních teplot -

mobilní chlazení: nastavení teploty v boxu dle druhu převáženého zboží

-

mobilní klimatizace: nastavení vnitřní teploty dle místních zvyklostí

Náročné pracovní prostředí -

Vibrace (umístění na návěsu, nákladním vozidle, na autobusu)

-

Provoz v různorodém okolním prostředím (prach, sůl, vlhkost, emise,…)

-

Ovlivnění okolním prouděním: provoz za jízdy i při stání v koloně

-

Požadavek na minimální spotřebu a maximální spolehlivost

-

Nutnost splnění bezpečnostních požadavků platných pro transport

Přepravní klimatizace: R-134a (GWP = 1300) a R-407C (GWP = 1530)

Přepravní chlazení: R-404A (GWP = 3922) a R-134a (GWP = 1300) ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích

8

Legislativa


9

Legislativa •

•

•

Nařízení 2006/40/EK (MAC directive): -

Zákaz používání chladiv s GWP > 150 u nových modelů osobních vozů od 1. ledna 2011

-

Zákaz používání chladiv s GWP > 150 u všech nových osobních vozů od 1. ledna 2017

-

V případě úspěšného zavedení legislativy se očekává rozšíření působnosti omezení na klimatizace ostatních mobilních zařízení (autobusy, vlaky, pracovní stroje,…)

Nařízení 842/2006 (F-Gas regulation): -

Přímá regulace přepravního chlazení není v tuto chvíli zahrnuta

-

Nepřímé dopady stejně vyžadují přechod na jiná chladiva: omezení servisu, klesající dostupnost chladiva R-404A, administrativní zatížení spojené s evidencí použití chladiv s vysokým GWP, tlak na kontrolu úniků, požadavky zákazníků na nové řešení

-

Okolo roku 2018 se očekává vyhodnocení/revize nařízení

Národní legislativa: Daňové zatížení chladiv dle GWP -

Některé evropské státy zavádějí daň na chladiva podle přepočtu na ekvivalent CO2: 

Severní Evropa (Dánsko, Švédsko, Norsko) 79,5 EUR/kg R-404A



Slovinsko 40,5 EUR/kg R-404A



Další státy připravují podobnou legislativu


10

Legislativa •

•

PIEK -

Limity pro hluk generovaný jednotkou (zásobování ve městě):  19.00 – 23.00: 65 dB(A)  23.00 – 07.00: 60 dB(A)

-

Omezení otáček pohonného motoru (snížení chladicího výkonu)

-

Omezení otáček kondenzátorových ventilátorů (snížení chladicího výkonu)

Řada nařízení TIER I – IV / EURO 1 – 6 pro pracovní stroje -

EU posunula zahájení platnosti o 2 roky

-

Požadavek na splnění emisních limitů při výkonu motoru nad 25 hp (18,6 kW): týká se velkých trajlerových jednotek, trend je omezit výkon motoru pod hranici platnosti regulace

-

Vliv na maximální chladicí výkon, rychlost pull-down

-

Tlak na zlepšení účinnosti


11

Náhrady současných chladiv


12

Náhrady současných chladiv Faktory ovlivňující výběr alternativních chladiv Ozone Depletion

Global Warming

•

Vliv na životní prostředí: ODP, GWP, TEWI, …

•

Bezpečnost: hořlavost, výbušnost, toxicita, …

•

Technické požadavky: výkon, účinnost, kritické parametry okruhu/komponent, rozsah pracovních podmínek, …

•

Spolehlivost: stabilita, kompatibilita s materiály v okruhu, …

•

Ekonomické hledisko: celkové náklady pro zákazníka (LCCP)


13

Náhrady současných chladiv Kategorie alternativních chladiv

•

Nová syntetická chladiva: • R-1234yf, R-1234ze, směsi obsahující tyto dvě složky • Nová syntetická chladiva nejsou ještě komerčně dostupná

•

„Přírodní“ chladiva: • Čpavek, uhlovodíky, vzduch, voda, CO2 • Průmyslově se vyrábějí a náklady na jejich výrobu a vliv jejich výroby na životní prostředí je nutné brát v úvahu

Výběr alternativního chladiva musí proběhnout na základě objektivního zhodnocení všech faktorů ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích

14

Náhrady současných chladiv • Problém nových syntetických chladiv: hořlavost vs. GWP


15

Náhrady současných chladiv •

Nasazení „přírodních“ chladiv a hledání optimálního chladicího okruhu v oblasti přepravního chlazení a klimatizací je v současnosti předmětem intenzivního vývoje


16

Výsledky měření mobilních aplikací Syntetické chladivo R-1234yf


17

R-1234yf Vyvinuto jako náhrada za R-134a pro automobilové klimatizace • Třída hořlavosti A2L

Testovací aplikace: • Střešní autobusová klimatizační jednotka • Chladicí výkon 25 kW při podmínkách 35 ˚C/ 26.7 ˚C/ 15.6 ˚C teplota okolí/vnitřní/rosný bod


18

R-1234yf •

Schéma chladicího okruhu:

•

Testovací podmínky:


19

R-1234yf Autobusová klimatizace: R-1234yf


20



21



22



23

R-1234yf Vyhodnocení: náhrada R-1234yf za R-134a v autobusové klimatizaci

•

Na jednotce využité pro „drop-in“ testy nebyly provedeny žádné modifikace, byla pouze optimalizována náplň alternativního chladiva a nastavení expanzního ventilu

•

Jednotka s chladivem R-1234yf je schopná provozu ve stejném rozsahu teplotních podmínek jako s chladivem R134a

•

Jednotka s chladivem R-1234yf má nižší maximální chladicí výkon a horší COP v porovnání s jednotkou s chladivem R134a

•

Pro chladivo R-1234yf je vhodné provést modifikaci a optimalizaci stávajících klimatizačních jednotek a jejich komponent

•

Pro chladivo s hořlavostí třídy A2L je třeba zavést nové bezpečnostní požadavky při skladování chladiva a při výrobě, servisu a provozu mobilních klimatizací


24

Výsledky měření mobilních aplikací AHRI Low-GWP AREP


25

AHRI Low-GWP AREP •

Low-GWP AREP: Low-GWP Alternative Refrigerants Evaluation Program

•

Mezinárodní program zaměřený na identifikaci a ověření alternativních chladiv s nízkým GWP pro hlavní produktové kategorie: klimatizace, tepelná čerpadla, odvlhčovače, chladiče, vodní topení, výrobníky ledu a chladicí zařízení

•

Program zahrnuje testování výkonu kompresorů, výkonové zkoušky celého zařízení (dropin & „soft-optimized“) a měření parametrů přestupu tepla alternativních chladiv

• • • • • • • • • •

Technická komise Low-GWP AREP složena ze zástupců firem: Arkema Hussmann Mexichem Fluor Bitzer Ingersoll Rand: National Refrigerant Carrier - ETC Prague Tecumseh Products CPI Engineering Services - Thermo King Minneapolis Danfoss - Trane La Crosse DuPont Johnson Controls Emerson Climate Technologies Lennox Hill Phoenix Manitowoc Foodservice Honeywell


26

AHRI Low-GWP AREP

Dodavatelé chladiv: Arkema Daikin DuPont Honeywell Mexichem


27

AHRI Low-GWP AREP Náhrada za R-134a a R407C • Schéma chladicího okruhu:

•



28

AHRI Low-GWP AREP Náhrada za R-134a

• •

AC5 (R32/R152a/R1234ze: 12/5/83 %) N-13a (R134a/R1234yf/R1234ze: 42/18/40 %)

Mexichem Honeywell

A2L, GWP 92 A1, GWP 604



29

AHRI Low-GWP AREP Autobusová klimatizace - náhrada za R-134a


30



31



32



33

AHRI Low-GWP AREP Náhrada za R-407C

• •

L-20 (R32/R152a/R1234ze: 45 /20 / 35 %) D52Y (R32/R125/R1234yf: 15 / 25 / 60 %)

Honeywell Daikin

A2L, GWP 331 A2L, GWP 979



34

AHRI Low-GWP AREP Autobusová klimatizace - náhrada za R-407C


35



36



37



38

AHRI Low-GWP AREP Vyhodnocení: náhrada za R-134a a R-407C (autobusová klimatizace)

•

Na jednotkách využitých pro „drop-in“ testy nebyly provedeny žádné modifikace, byla pouze optimalizována náplň alternativního chladiva a nastavení expanzního ventilu

•

Byla vyzkoušena alternativní chladiva s nižším GWP než R-134a a R-407C; podle výsledků měření mohou být použita jako náhrada současných chladiv

•

Žádné z alternativních chladiv nemůže být použito jako přímá náhrada současných chladiv bez modifikace/optimalizace stávajících jednotek – buď je třeba kompenzovat ztrátu výkonu a účinnosti nebo vyřešit zvýšený výtlačný tlak a/nebo teplotu

•

Pro chladiva s hořlavostí třídy A2L je třeba zavést nové bezpečnostní požadavky při skladování chladiva a při výrobě, servisu a provozu mobilních klimatizací

•

Zkoušená chladiva nejsou ještě komerčně dostupná, nejsou ukončeny všechny zkoušky a certifikace umožňující jejich rychlé nasazení ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích

39

AHRI Low-GWP AREP Náhrada za R-404A

• • •

L-40 (R32/R152a/R1234yf/R1234ze: 40/10/20/30 %) DR-7 (R32/R1234yf: 36/64 %) ARM-30a (R32/R1234yf: 29/71 %)

Honeywell DuPont Arkema

A2L, GWP 285 A2L, GWP 246 A2L, GWP 199

Testovací aplikace: • Trajlerová chladicí jednotka pro 15 m trajler • chladicí výkon 15 kW při podmínkách 30 ˚C/ 0 ˚C teplota okolí/vnitřní • chladicí výkon 8,1 kW při podmínkách 30 ˚C/ -20 ˚C teplota okolí/vnitřní


40

AHRI Low-GWP AREP Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A • Schéma chladicího okruhu:

•



41

AHRI Low-GWP AREP Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A


42



43



44



45

AHRI Low-GWP AREP Vyhodnocení: Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A

•

Na jednotce využité pro „drop-in“ testy nebyly provedeny žádné modifikace, byla pouze optimalizována náplň alternativního chladiva a nastavení expanzního ventilu

•

Byla vyzkoušena alternativní chladiva s nižším GWP než R-404A; podle výsledků měření mohou být použita jako náhrada chladiva R-404A

•

Žádné z testovaných alternativních chladiv nemůže být použito jako přímá náhrada současného chladiva bez modifikace/optimalizace stávajících jednotek, zvýšená výtlačná teplota a tlak omezují rozsah provozních podmínek

•

Pro chladiva s hořlavostí třídy A2L je třeba zavést nové bezpečnostní požadavky při skladování chladiv a při výrobě, servisu a provozu

•

Zkoušená chladiva nejsou ještě komerčně dostupná, nejsou ukončeny všechny zkoušky a certifikace umožňující jejich rychlé nasazení


46

Závěr • V současné době neexistuje jednoznačná a univerzální náhrada současných chladiv pro mobilní chlazení a klimatizace

• Je pravděpodobné, že v budoucnosti bude existovat více řešení, každé bude optimální pro omezenou oblast aplikací

• Použití přírodních chladiv v mobilních aplikacích vyžaduje další intenzivní vývoj v oblasti komponent i okruhů

• Je nutné dokončit zkoušky a certifikace nových syntetických chladiv a zajistit jejich komerční dostupnost

• Je nutné zavedení třídy hořlavosti A2L do legislativy a vyjasnění s tím spojených bezpečnostních požadavků

• Od chemického průmyslu se očekává vývoj dalších alternativ…


47

Děkuji za pozornost…

http://www.etcprg.cz

IRETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích

Recommend Documents