Alternativas al HCFC-22 en AC - Refrigeración y Refrigerantes del

Alternativas al HCFC-22 en AC - Refrigeración
y Refrigerantes del Futuro
Marco García
Santiago de Chile, Mayo 2014
Agenda
Introducción
Refrigerantes y aplicaciones
Opciones actuales para substituir HCFC-22
Substitutos del HCFC-22 en Aire Acondicionado.
Equipos nuevos
Reconversión
Reconversión de HCFC-22 en Refrigeración comercial
Refrigerantes del Futuro
Comentarios Finales
2
Evolución Histórica de Refrigerantes
Protocolo de Montreal /
La Capa de Ozono
Reducción
CFC
CFCs
HCFCs
Protocolo de Kioto/
Efecto Invernadero
Reducción
HCFC
HFCs
U.E. Gas-F
HFOs
Capa de Ozono
Capa de Ozono Capa de Ozono Capa de Ozono
Efecto Invernadero Efecto Invernadero Efecto Invernadero Efecto Invernadero
Química
Simple
Química
Mejorada
R12
3
Desarrollo de
Moléculas
R134a
Desarrollo Avanzado
de Moléculas
+ Química Compleja
R1234yf
Residencial
Aplicaciones de Aire Acondicionado
Aire Acondicionado
Bomba de Calor
Equipo de Ventana
Split (multisplit)
US
US
US, AS, LA
EU, AS, LA,
Refrigerante
22, 410A
22, 410A
22
22, 410A, 407C
Comercial
Uso Regional
Paquete (Rooftop)
Uso Regional
Refrigerante
4
Terminales (PTAC)
Chillers
Global
Global
Global__________
22, 410A
22
123, 134a, 22, 410A
Substitutos del HCFC-22 En Equipos Nuevos
Aplicaciones Primarias
Aceite
Potencial de
Segregación
R-410A
Aire Acondicionado
POE
Muy Bajo
R-407C
Aire Acondicionado
POE
Moderado
SI
R-134a
Enfriadores de Agua
(chillers)
POE
Ninguno
NO
Producto
Retrofit?
R410A fue seleccionado por su alto desempeño
5
NO
Desempeño en Aire Acondicionado
R-134a
R-407C
R-410A
Termodinámica
+2%
-4%
-7%
Compresor
-3%
-1%
+5%
Intercambiadores
de calor
-6%
-2%
+5%
Tuberías
-2%
0%
+2%
Eficiencia total
ganada
-9%
-7%
+5%
Efecto en la
Eficiencia (%)
6
Presiones Típicas de Operación
HFC R-410A
3000
2500
HCFC R-22
2000
1500
Cond.
CFC R-12
Cond.
1000
Cond.
500
Evap.
Evap.
Evap.
0
1950's
1960's a 1990's
1996….
Periodo
Presión de Evaporación @ 7°
7° C & Presión de Condensación @ 46
46°
°C
7
Reconversión de Equipos de Aire Acondicionado
Mejor aproximación a capacidad y eficiencia de R-22
La opción de reconversión de R-22 más eficiente del mercado
Se recomienda el cambio a lubricante POE. Si el equipo contiene un aceite mineral, se requiere la
adición de una cantidad de POE al sistema para lograr un adecuado retorno de aceite
Requiere un mínimo de 20% de POE para sistemas de aire acondicionado
No requiere cambio de válvula de expansión térmica
R407C
El menor potencial de calentamiento global (GWP) (1774) entre las opciones para reconversión
Menores temperaturas de descarga que el R-22
Sin cambio de aceite* ni válvula de expansión** en la mayoría de las instalaciones
Satisface las necesidades de los clientes que buscan una opción de remplazo directo (“drop in”)
Capacidad y eficiencia levemente menores, aunque con temperaturas de descarga inferiores
Puede usarse con lubricantes AB, MO, POE* si se usan tuberías de conexión cortas
R422D
Menores temperaturas de descarga que R-22
*El diseño de los sistemas puede variar; puede requerirse la adición de lubricante POE para garantizar un adecuado retorno de aceite
** El flujo de masa de R-422D es superior al de R-22, por lo que se recomienda una evaluación del dispositivo de expansión
8
Refrigeración – Sistema Central (Racks)
Condensador
Sala de Maquinas
Compresores
Características
- Compresores en la sala de
maquinas
- Conexiones largas
9
Pros
-Facil de instalar – Bastante
difundido
-Contratistas y usuarios estan
familiarizados
Cons
- Carga refrigerante
grande
- Fugas
Actual
Futuro
R22
R404A
R407A
R407F
N40
N20
Sistemas Distribuidos
Condensador
Caracteristicas
- Compresor cerca de las
vitrinas
- Conexiones cortas
10
Condensador
Condensador
Pros
Cons
Actual
Futuro
- Cargas de refrigerante reducidas
(50% de sistema central)
- Fugas reducidas al ser
emsambladas en fabrica
-Mas eficiente debido a conexiones
cortas y grupos de succión
- No siempre posible
de instalar en
algunos locales
R404A
R407F
N40
N20
Requisitos en Sistemas de Refrigeración
Hay una capacidad suficiente para
mantener las temperaturas
requeridas?
Tendrá que trabajar el sistema
más tiempo y consumir más
energía?
Es el refrigerante
miscible con el aceite
de tal forma que
retorne al compresor?
Que tanto contribuye el refrigerante al
consumo de energía total y pico del
sistema? (incluir toda la energía del
sistema)
Capacidad
Retorno
de
Aceite
Eficiencia
Un flujo bastante diferente
Sobrecalenta
miento
Necesario para proteger
al compresor de posible
retorno de líquido
Flujo
Másico
Elección del
Refrigerante
Puede requerir
cambio de válvula TXV.
GWP
Entre más bajo mejor (posibilidad de
un impuesto basado en GWP a futuro)
Criterios Clave de Selección para Instalaciones Nuevas y Reconversiones
11
Requisitos para Reconversiones
Costos de Proyecto y
Otros
P
R
O
Y
E
C
T
O
o
P
E
R
A
C
I
O
N
Factor de
Importancia
22
407F
407A
422B
427A
MO99
Sin cambios o ajustes
de TXV
No Cambio
No Ajuste
Cambios y ajustes de TXV
incrementan costos de
proyecto
No cambio de
aceite/Retorno de
Aceite
Un cambio de aceite se
requiere para el LT. Aceite
Mineral no totalmente
miscible con refrigerantes
como 422B y MO99
Mantener Desempeño del
Sistema (Capacidad)
Mejor Capacidad mantiene
frescos los alimentos y reduce el
tiempo de trabajo del sistema
Mejor Capacidad
Minimizar Costos de
Electricidad (eficiencia)
El costo de KWH para
operar el sistema
Mantener el
Supercalentamiento
Previene problemas de
retorno de líquido al
compresor
Valor GWP
1,810
1,824
2,107
2,526
2,138
No favorable /
No importante
12
¿Por qué
importa esto?
Alternativas de Refrigerantes
2,264
Neutral/
Neutral
Favorable/
Importante
Seleccionando el Mejor Refrigerante
Opciones Comerciales:
16 Refrigerantes
407A, 407C, 407F (LT)
421A, 422A, 422B
422C, 422D, 417A
427A, 424A, 428A,
507A, 404A, 434A
R438
Moverse de confusión
13
Solución
Comercial:
1 Refrigerante
Opciones
Comerciales:
5 Refrigerantes
Mejor que
un 95%
Eficiencia
407A
407F (LT)
428A
404A
507A
No cambio
TXV
GWP < 2000
Eficiencia
(95% +
relativa a
R22)
Genetron
Performax™
LT
La capacidad,
flujo másico,
eficiencia, GWP,
supercalent. &
solución a retorno
de aceite
a la SOLUCIÓN
Refrigerantes con Bajo GWP - Honeywell’s Solstice™
Solstice™ HFO’s
Producto
Actual
No
Inflamable
Ligeramente
Inflamable
(ASHRAE A2L)
Solstice yf
GWP<1
HFC-134a
GWP=1300
Solstice ze
GWP<1
R-123
GWP= 79
Solstice zd
GWP = 1
Ejemplos de Uso
Auto AC, Venta de
Bebidas, Refrigeradores
Chillers, CO2 Cascada
Refrigeradores
Chillers Centrífugos
Nota: Los valores de GWP corresponden a la evaluación ICCP “AR5”
Solstice™ HFO’s para aplicaciones de presión media
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Mezclas con Bajo GWP - Honeywell’s Solstice™
Solstice™ HFO Blends
Producto
Actual
Solstice™ N
Solstice™ L
GWP Reducido
No Inflamable
(ASHRAE A1)
Minimo GWP
Ligeramente Inflamable
(ASHRAE A2L)
HFC-134a
GWP=1300
N-13 - GWP=547
HCFC-22
GWP=1760
N-20 - GWP=891
R-404A
GWP=3943
N-40 - GWP=1273
R-410A
GWP=1924
Ejemplos de Uso
Chillers, Refrigeración de
Media Temperatura
L-20 - GWP=295
L-40 - GWP=285
L-41 – GWP=572
Aire Acondicionado,
Refrigeratción
Refrigeración de Baja
Temperatura
Aire Acondicionado
Nota: Los valores de GWP corresponden a la evaluación ICCP “AR5”
Mezclas Solstice™ HFO Para Presiones Media y Alta
15
Substitutos del R22 – Altas Temperaturas
(Diseño a 35oC - T1 Diseño)
Fluid
Performance at 46oC
Cap.
R22
L20
R407C
N20
R410A
R32
L41
Eff.
100% 100%
99% 100%
98% 98%
98% 98%
96% 97%
99% 97%
98% 97%
Td
(oC)
110
107
94
87
100
125
111
EER
35oC 46oC
10.2
10.2
10.2
10.2
10.2
10.2
10.2
7.9
7.8
7.7
7.7
7.6
7.6
7.6
L-20 es el más cercano al R22. Mejor que R410A y otros similares.
Este refrigerante es apropiado para climas calientes!
16
Sustitutos del R410A - Minisplit
N-41 Sustituye el R410A donde ya es usado
Cooling
Características
Alta eficiencia para enfriamiento y calefacción
(relativa al R410A).
Capacidad ligeramente menor con el compresor
nominal; Necesita compresor ligeramente
mayor.
Performance of L41 (% of R410A)
115%
Capacity
110%
COP
104.2%
105%
103.2%
100.2%
100%
95%
91.1%
90%
85%
80%
10.2cc Compressor
Capacidad y Eficiencia igual al R410A
cuando se usa compresor mayor
Buena miscibilidad con el aceite POE usado hoy
en día.
Heating
115%
Performance of L41 (% of R410A)
Temperatura de descarga aceptable.
11.3cc Compressor
Capacity
110%
108.9%
COP
105%
102.1%
100%
97.2%
95%
90%
87.8%
85%
80%
10.2cc Compressor
11.3cc Compressor
Hay Opciones de Bajo GWP para el R410A!
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Refrigerantes Solstice™ de Bajo GWP para Chillers
Solstice™ ze
Performance de Solstice ze
ze,, zd
zd,, N
N--13
Igual o mejor eficiencia que el
R134a
Reducción de GWP: 99.7%
Solstice™N-13
Eficiencia similar al R134a. No
inflamable
Reducción de GWP: ~60%
Solstice™ zd
• Mejor eficiencia que R123.
• Reducción de GWP: 94%
Los HFOs Ofrecen Reducción de GWP y mejor Eficiencia
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N-40 como Sustituto del R404A
Evaluaciones de Laboratorio en un sistema típico
-26°C Camara
35°C Ambiente
Desempeño:
N40 yR407F tienen igual capacidad y 6% mejor eficiencia que el R404A.
Los dos tiene desempeño similar al R22 con mejor eficiencia que el R407A
Valvula de Expansión (TXV):
Si se usa valvula de R404A: N40 no necesita cambio. Pequeños ajustes pueden ser necesarios
Si se usa valvula de R22: N40 y R407F no requieren cambio o ajuste
Temperatura de Descarga
N-40 tiene temperatura aceptable para trabajar con compresores de R404A. Otras opciones necesitan
dispositivo de control de temperatura.
19
Evaluaciones de Laboratorio
L40 (GWP=283, Ligeramente Inflamable)
Capacity
Efficiency
Mass Flow
L-40
40 Relative to R404A
110%
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
Low Temperature
Medium Temperature
Para ser usado donde la flamabilidad puede ser controlada:
Como enfriador (chiller) de un fluido secundario (ejemplo: glicol, CO2)
Sistemas pequeños donde las nuevas normas de seguridad (IEC, ISO) lo permiten
Reducción de GWP de mas de 90% con una eficiencia mejor.
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Impacto Ambiental de Varias Tecnologías
Hipótesis
Cálculo anual para una tienda en Atlanta, GA
Area de 45000 ft2 (4181 m2)
Carga térmica de 36% Baja T. y 64% Media T.
Carga de 3200lb (1455 kg) de R404A
15% de fugas por año
El uso de N-40 (o R407F) permite una reducción considerable del impacto ambiental.
Si se usa el N-40 con la mejor tecnología actual (sistemas distribuidos), el impacto ambiental es
similar a sistemas sofisticados y caros (cascada y fluido segundario con CO2).
21
Comentarios Finales
22
Honeywell ha desarrollado una nueva familia de refrigerantes con bajo
GWP enfocados en Aire acondicionado y Refrigeración.
Solstice L-20 ofrece excelente desempeño para lugares de temperatura
alta (Medio Oeste, Trópico).
L-41 ofrece desempeño similar al R410A. El competidor mas cercano
(R32) tiene problemas de alta temperatura de descarga y miscibilidad con
los lubricantes existentes.
N-40 y L-40 tienen alta eficiencia energética y reducen drásticamente el
GWP comparados con el R-404A.
Nuestro desarrollos continúan con evaluaciones con la industria en un
amplio rango de aplicaciones de Refrigeración y Aire Acondicionado.
Contactos
Marco García
Líder de Ventas Latinoamérica
Honeywell Fluorine Products
+ 5255 5549 0313
[email protected]
Gabriel Rodríguez M.
Gerencia Comercial
Indura SA Grupo AIR PRODUCTS
+56 (2) 530-3270
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