Ingersoll Rand Corporate PowerPoint Template_Gray

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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
5
Přepravní chlazení a klimatizace
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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:
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
11
Náhrady současných chladiv
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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)
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
15
Náhrady současných chladiv
•
Nasazení „přírodních“ chladiv a hledání optimálního chladicího okruhu v oblasti
přepravního chlazení a klimatizací je v současnosti předmětem intenzivního vývoje
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
16
Výsledky měření mobilních aplikací
Syntetické chladivo R-1234yf
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
18
R-1234yf
•
Schéma chladicího okruhu:
•
Testovací podmínky:
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
19
R-1234yf
Autobusová klimatizace: R-1234yf
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
20
R-1234yf
Autobusová klimatizace: R-1234yf
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
21
R-1234yf
Autobusová klimatizace: R-1234yf
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
22
R-1234yf
Autobusová klimatizace: R-1234yf
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
24
Výsledky měření mobilních aplikací
AHRI Low-GWP AREP
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
26
AHRI Low-GWP AREP
Dodavatelé chladiv:
Arkema
Daikin
DuPont
Honeywell
Mexichem
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
27
AHRI Low-GWP AREP
Náhrada za R-134a a R407C
• Schéma chladicího okruhu:
•
Testovací podmínky:
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
Testovací aplikace:
• Střešní autobusová klimatizační jednotka
• Chladicí výkon 24 kW při podmínkách 35 ˚C/ 26.7 ˚C/ 15.6 ˚C teplota okolí/vnitřní/rosný bod
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
29
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-134a
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
30
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-134a
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
31
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-134a
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
32
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-134a
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
Testovací aplikace:
• Střešní autobusová klimatizační jednotka
• Chladicí výkon 32 kW při podmínkách 35 ˚C/ 26.7 ˚C/ 15.6 ˚C teplota okolí/vnitřní/rosný bod
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
34
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-407C
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
35
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-407C
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
36
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-407C
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
37
AHRI Low-GWP AREP
Autobusová klimatizace - náhrada za R-407C
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
40
AHRI Low-GWP AREP
Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A
• Schéma chladicího okruhu:
•
Testovací podmínky:
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
41
AHRI Low-GWP AREP
Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
42
AHRI Low-GWP AREP
Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
43
AHRI Low-GWP AREP
Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
44
AHRI Low-GWP AREP
Trajlerová chladicí jednotka - náhrada za R-404A
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
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…
ETC Prague: Alternativní chladiva v mobilních aplikacích
47
Děkuji za pozornost…
http://www.etcprg.cz