آینده تهویه مطبوع در جهان چگونه است؟ این گزارش به عنوان گزارشی از کارهای تحت حمایت یکی از سازمان‌های دولت ایالات متحده تهیه شده است. نه دولت ایالات متحده، نه هیچ‌یک از سازمان‌های آن، و نه هیچ‌یک از کارکنان آن، و نه هیچ‌یک از پیمانکاران یا زیرپیمانکاران آن، هیچ‌گونه ضمانتی، چه صریح و چه ضمنی، ارائه نمی‌دهند و هیچ‌گونه مسئولیت قانونی در قبال دقت، کامل بودن یا مفید بودن هرگونه اطلاعات، تجهیزات، محصولات یا فرآیندهای افشا شده به عهده نمی‌گیرند و همچنین نمایان نمی‌سازند که استفاده از آن‌ها نقض حقوق مالکیت خصوصی را به همراه نخواهد داشت.
اشاره به هر محصول تجاری خاص، فرآیند یا خدمات با نام تجاری، علامت تجاری، تولیدکننده یا به هر طریق دیگر، به طور ضروری به معنای تأیید، توصیه یا حمایت دولت ایالات متحده یا هر سازمان، پیمانکار یا زیرپیمانکار آن نیست. دیدگاه‌ها و نظرات نویسندگان که در اینجا بیان شده، لزوماً بیانگر یا منعکس‌کننده نظرات دولت ایالات متحده یا هر یک از سازمان‌های آن نیست.
لیست اختصارات
| اختصار | معنی |
|---|---|
| A/C | تهویه مطبوع |
| AHRI | موسسه تهویه مطبوع، گرمایش و سردخانه |
| AREP | برنامه ارزیابی مبردهای جایگزین با GWP کم AHRI |
| ASHRAE | انجمن مهندسان گرمایش، سردسازی و تهویه مطبوع آمریکا |
| BTO | دفتر فناوری‌های ساختمانی (وزارت انرژی، بخشی از EERE) |
| CAC | کولر مرکزی مسکونی |
| CFC | کلروفلوئورکربن |
| CDD | روزهای درجه حرارت خنک‌کننده |
| CO2 | دی‌اکسید کربن |
| COP | ضریب عملکرد |
| CRAC | کولر اتاق کامپیوتر |
| DOE | وزارت انرژی ایالات متحده |
| EER | نسبت کارایی انرژی |
| EERE | دفتر کارایی انرژی و انرژی‌های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده |
| EEV | شیر انبساط الکترونیکی |
| EIA | اداره اطلاعات انرژی |
| EPA | آژانس حفاظت از محیط زیست |
| EU | اتحادیه اروپا |
| GDP | تولید ناخالص داخلی |
| GHG | گازهای گلخانه‌ای |
| GWP | پتانسیل گرمایش جهانی |
| HAT | شرایط آزمایش دمای بالای محیط |
| HC | هیدروکربن |
| HCFC | هیدروکلروفلورکربن |
| HFC | هیدروفلورکربن |
| HFO | هیدروفلوئورو الوفین |
| HVAC | گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع |
| IEA | آژانس بین‌المللی انرژی |
| IECC | کد بین‌المللی صرفه‌جویی انرژی |
| IEER | نسبت کارایی انرژی یکپارچه |
| IPCC | هیأت بین‌دولتی تغییرات اقلیمی |
| IT | فناوری اطلاعات |
| LBNL | آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (ایالات متحده) |
| kWh | کیلووات ساعت |
| kWth | کیلووات (ظرفیت سرمایشی) |
| MW | مگاوات |
| NIST | موسسه ملی استانداردها و فناوری (ایالات متحده) |
| NVC | غیر فشرده‌سازی بخار |
| O&M | عملیات و نگهداری |
| ODP | پتانسیل تخریب اوزون |
| ODS | ماده تخریب‌کننده اوزون |
| OECD | سازمان همکاری و توسعه اقتصادی |
| OEM | سازنده تجهیزات اصلی |
| ORNL | آزمایشگاه ملی اوک ریج (ایالات متحده) |
| PTAC | کولر پایانه‌ای بسته‌بندی شده |
| PTHP | پمپ حرارتی پایانه‌ای بسته‌بندی شده |
| PV | انرژی خورشیدی فتوولتائیک |
| R&D | تحقیق و توسعه |
| RT | تن سرمایش |
| RTU | واحد سقفی |
| SEER | نسبت کارایی انرژی فصلی |
| SNAP | برنامه سیاست‌های جایگزین جدید قابل توجه EPA |
| TXV | شیر انبساط حرارتی |
| UN | سازمان ملل |
| UNEP | برنامه محیط‌زیست سازمان ملل |
| VRF | جریان متغیر مبرد |
خلاصه اجرایی آینده تهویه مطبوع
دفتر فناوری‌های ساختمانی (BTO) در وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) به همراه دفتر کارایی انرژی و انرژی‌های تجدیدپذیر، با محققان و صنعت همکاری می‌کند تا فناوری‌هایی را توسعه و به کار گیرد که بتوانند به طور قابل توجهی مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) را در ساختمان‌های مسکونی و تجاری کاهش دهند. سیستم‌های تهویه مطبوع (A/C) در ساختمان‌ها به انتشار GHG کمک می‌کنند، هم به طور مستقیم از طریق انتشار مبردها و هم به طور غیرمستقیم از طریق سوخت‌های فسیلی مورد استفاده برای تولید برق. BTO تحقیقات و توسعه پیش‌رقابتی (R&D) در زمینه فناوری‌های HVAC نسل آینده را ترویج می‌دهد که از کاهش تولید و مصرف هیدروفلوئورکربن‌ها (HFC) و همچنین بهبودهای صرفه‌جویی در انرژی با هزینه موثر حمایت می‌کند.
در چند دهه گذشته، هزینه‌های محصولات و هزینه‌های چرخه عمر خنک‌کنندگی در بسیاری از بازارهای جهانی به دلیل بهبود در تولید انبوه و افزایش کارایی انرژی ناشی از سرمایه‌گذاری‌های R&D و سیاست‌های کارایی از جمله استانداردهای حداقلی کارایی و برنامه‌های برچسب‌گذاری، به طور چشمگیری کاهش یافته است. این گزارش وضعیت کنونی و روندهای بازار جهانی A/C را توصیف می‌کند و شامل بحث‌هایی درباره تأثیرات اقلیمی مستقیم و غیرمستقیم و همچنین تأثیرات بالقوه گرمایش جهانی ناشی از افزایش استفاده جهانی A/C است. این گزارش همچنین راه‌حل‌هایی را مستند می‌کند که می‌توانند به تحقق اهداف بین‌المللی برای بهبود کارایی انرژی و کاهش انتشار GHG کمک کنند. این راه‌حل‌ها شامل مسیرهایی مربوط به مبردهای با پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) پایین، نوآوری‌های کارایی انرژی، ابتکارات تحقیق و توسعه درازمدت، و اقدام‌های قانونی است.
وزارت انرژی ایالات متحده با این گزارش، دیدگاهی مبتنی بر واقعیت برای آینده استفاده از A/C در سراسر جهان ارائه می‌دهد. وزارت انرژی قصد دارد این دیدگاه، تجمیع متنوع و متوازن نظرات مختلف را منعکس کند. این محتوا به منظور حمایت از گفت‌وگو در جامعه بین‌المللی جمع‌آوری شده است و به حفظ حقایق و اهداف کلیدی در میان بسیاری از بحث‌های مهم کمک می‌کند.
رشد مورد انتظار در تقاضای تهویه مطبوع (A/C)
امروز، تجهیزات تهویه مطبوع نمایانگر بازاری جهانی به ارزش نزدیک به ۱۰۰ میلیارد دلار و ۱۰۰ میلیون واحد در سال است و سالانه حدود ۴.۵ اگزاژول (۴.۲۶ کوادریلیون BTU) انرژی مصرفی سایت را شامل می‌شود که کمی بیش از ۴٪ از کل مصرف انرژی سایت در ساختمان‌های جهانی را تشکیل می‌دهد. در حالی که پذیرش تهویه مطبوع در کشورهای توسعه‌یافته در قرن بیستم به سرعت افزایش یافته است، قرن بیست و یکم شاهد افزایش بیشتری در کشورهای در حال توسعه خواهد بود، به ویژه در کشورهایی با آب و هوای گرم و (احتمالاً) مرطوب که جمعیت‌های بزرگ و رو به رشدی دارند، مانند هند، چین، برزیل و کشورهای خاورمیانه.
سازمان بین‌المللی انرژی (IEA) پیش‌بینی می‌کند که مصرف انرژی تهویه مطبوع تا سال ۲۰۵۰، ۴.۵ برابر سطح سال ۲۰۱۰ برای کشورهای غیرعضو سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) افزایش خواهد یافت.
مشارکت‌های گرمایش جهانی در آینده تهویه مطبوع
در سطح جهانی، سیستم‌های تهویه مطبوع ایستاده تقریباً ۷۰۰ میلیون تن معادل CO₂ (MMTCO₂e) انتشار مستقیم و غیرمستقیم CO₂ را به طور سالانه به خود اختصاص می‌دهند. انتشارهای غیرمستقیم ناشی از تولید برق تقریباً ۷۴٪ از این کل را تشکیل می‌دهد، در حالی که انتشارهای مستقیم ناشی از گازهای مبرد هیدروفلوئورکربن (HFC) و هیدروکلروفلوئورکربن (HCFC) به ترتیب ۷٪ و ۱۹٪ است. در حالی که مصرف برق بزرگترین عامل ایجاد انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) ناشی از تهویه مطبوع است (یعنی تأثیرات غیرمستقیم)، انتشارهای HCFC و HFC تأثیر گرمایش جهانی به طور نامتناسبی نسبت به جرم خود دارند. بنابراین، رسیدگی به انتشارهای مستقیم یک مسیر مهم برای کاهش قابل توجه انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از تهویه مطبوع ارائه می‌دهد.
انتقال به مبردهای با پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) پایین می‌تواند بخش عمده‌ای از انتشارهای مستقیم ناشی از سیستم‌های تهویه مطبوع را از بین ببرد. با وجود اینکه بسیاری از مبردهای جایگزین با GWP پایین، دارای GWP برابر با ۱۰۰ یا کمتر هستند، صنعت این فرصت را دارد که راه‌حل‌های با تأثیر بالا را برای تمام کاربردها پیاده‌سازی کند. پذیرش نظری ۱۰۰٪ مبردهای نزدیک به صفر GWP می‌تواند به کاهش سالانه ۲۶٪ از انتشارهای جهانی تهویه مطبوع منجر شود، با فرض اینکه هیچ تغییری در کارایی وجود نداشته باشد.
آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهد که پتانسیل بهبود کارایی برای تجهیزات استفاده‌کننده از مبردهای با GWP پایین وجود دارد و بنابراین کاهش انتشارهای غیرمستقیم نیز ممکن است، به ویژه اگر پذیرش تجهیزات با کارایی بالا به طور جهانی از طریق استانداردها و برنامه‌های برچسب‌گذاری تشویق شود. با توجه به گزینه‌های مبرد موجود امروز، وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) فرصت کاهش ۲۰٪ یا بیشتر از انتشارهای گازهای گلخانه‌ای جهانی تهویه مطبوع (بیش از ۷۵٪ از تمام انتشارهای مستقیم) را می‌بیند. چنین انتقالی می‌تواند در کوتاه‌ترین زمان، یعنی در یک چرخه تعویض تجهیزات نصب‌شده، اتفاق بیفتد و رشد انتشارهای مستقیم را محدود کند، به‌ویژه در بازارهایی که برنامه‌های مؤثر مدیریت مبرد وجود ندارد. علاوه بر انتقال به مبردهای با GWP پایین، کاهش انتشارها در هنگام شارژ اولیه، سرویس‌دهی و دور ریختن در پایان عمر نیز می‌تواند به کاهش بیشتر انتشارهای مستقیم کمک کند. کاهش‌های عمیق‌تری در انتشارها در بلندمدت از مبردهای با GWP پایین و بهبود کارایی امکان‌پذیر است.
بدون اقدام از سوی جامعه بین‌المللی، تقاضای پیش‌بینی‌شده برای تهویه مطبوع در کشورهای در حال توسعه در دهه‌های آینده به طور قابل توجهی به افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی خواهد انجامید.
افزایش دماهای جهانی ناشی از تغییرات اقلیمی تنها مشکل را تشدید خواهد کرد زیرا تقاضای تهویه مطبوع را افزایش می‌دهد و به تغییرات اقلیمی بیشتر کمک می‌کند. این تأثیرات بدون کنترل باقی خواهند ماند مگر اینکه جامعه بین‌المللی اقداماتی برای کاهش انتشارهای مستقیم و غیرمستقیم ناشی از استفاده از تهویه مطبوع انجام دهد.
انتقال کشورهای ماده ۵ (طبق تعریف پروتکل مونترال) از HCFCهای مضر برای ازن و با GWP بالا، فرصت مناسبی برای کاهش قابل توجه تأثیرات مستقیم اقلیمی با جلوگیری از استفاده از HFCهای با GWP بالا و انتقال مستقیم به جایگزین‌های با GWP پایین ارائه می‌دهد. با توجه به اهمیت هم کارایی و هم انتشار مبردها، تأثیرات اقلیمی کل چرخه عمر سیستم‌های تهویه مطبوع، یعنی هم انتشارهای مستقیم و هم غیرمستقیم، باید هنگام ارزیابی رویکردها برای انتقال از مبردهای با GWP بالا در نظر گرفته شود.
توسعه سیستم‌های تهویه مطبوع با GWP پایین
صنعت تهویه مطبوع تاریخچه‌ای طولانی از همکاری فعال و کمک به تحقق اهداف زیست‌محیطی از طریق همکاری‌های بین‌المللی و نوآوری‌های فناوری دارد.
تولیدکنندگان به طور موفقیت‌آمیزی محصولات جدیدی را توسعه داده‌اند تا از مبردهای آسیب‌رسان به لایه ازن دور شوند و به طور مداوم به نوآوری ادامه می‌دهند تا محصولات با هزینه پایین‌تر و کارایی و عملکرد بالاتر را ارائه دهند. HFCهای غیر آسیب‌رسان به لایه ازن و ترکیبات HFC (مانند R-410A و R-134a) به جای HCFC و CFC استفاده شده و اکنون در کشورهای توسعه‌یافته بر صنعت تسلط دارند. با این حال، پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) رایج‌ترین مبردهای امروزی بیش از هزار برابر قدرتمندتر از رایج‌ترین گاز گلخانه‌ای، یعنی دی‌اکسید کربن است.
محصولاتی که از مبردهای با GWP پایین استفاده می‌کنند و دارای کارایی معادل یا بهبود یافته در مقایسه با تجهیزات معمولی امروز هستند، در چهار دسته کلیدی تجهیزات به طور تجاری در دسترس هستند، از جمله سیستم‌های داکت‌لس اسپلیت که به طور قابل توجهی بزرگترین بخش بازار را تشکیل می‌دهند. (به جدول ES1 مراجعه کنید). برای سایر دسته‌ها، محصولات با کارایی انرژی بالا که از مبردهای با GWP پایین استفاده می‌کنند، در مراحل مختلف آزمایش و توسعه قرار دارند.
بسیاری از محصولاتی که هم‌اکنون در دسترس هستند یا به زودی در دسترس خواهند بود، کاهش GWP معادل ۵۰ تا ۷۵٪ یا بیشتر در مقایسه با رایج‌ترین مبردها را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، تولیدکنندگان تجهیزات کوچک و خودمختاری را با استفاده از R-32، یک HFC با GWP برابر با ۶۷۷ که جایگزین R-410A (GWP=۱,۹۲۴) می‌شود، عرضه کرده‌اند و چیلرهایی که از R-1234ze، یک هیدروفلوئوراولفین (HFO) با GWP کمتر از ۱ که جایگزین R-134a (GWP=۱,۳۰۰) است، استفاده می‌کنند.
سازمان‌های استاندارد، نهادهای دولتی و دیگر ذینفعان به همکاری برای تسریع در بازنگری استانداردهای ایمنی و کدهای ساختمانی مربوطه ادامه می‌دهند تا از استفاده ایمن از سیستم‌های تهویه مطبوع با مبردهای با GWP پایین اطمینان حاصل کنند.
جدول ES-1: وضعیت دسته‌های تجهیزات تهویه مطبوع با گزینه‌های مبرد GWP پایین که عملکرد و کارایی معادل یا بهبود یافته‌ای نشان می‌دهند
| دسته تجهیزات | وضعیت | مبردهای با GWP پایین | کارایی |
|---|---|---|---|
| سیستم‌های اسپلیت داکت‌لس | در دسترس و تجاری | R-32 | معادل یا بهتر از R-410A |
| چیلرها | در حال توسعه | R-1234ze | معادل یا بهتر از R-134a |
| سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی | در حال آزمایش | R-32 و R-1234ze | در حال بررسی |
| سیستم‌های تهویه مطبوع پرتابل | در حال توسعه | R-32 | در حال بررسی |
یادداشت: این جدول وضعیت فعلی دسته‌های مختلف تجهیزات تهویه مطبوع با مبردهای GWP پایین را نشان می‌دهد و ممکن است با پیشرفت فناوری تغییر کند.
تحقیق و توسعه (R&D) و تجاری‌سازی مبردهای جایگزین
بخش عمده‌ای از تحقیقات و توسعه (R&D) مورد نیاز برای تجاری‌سازی برخی کاربردهای مبردهای جایگزین، مانند سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی تقسیم شده و بسته‌بندی شده، در حال حاضر در حال انجام است. تغییر مبردها نیازمند تغییرات در طراحی سیستم است قبل از اینکه یک محصول بتواند تجاری شود؛ حتی برای مبردهایی که صنعت به عنوان جایگزین‌های “فقط نصب” در نظر می‌گیرد، اصلاحات کوچکی مورد نیاز است، مانند بهینه‌سازی شارژ مبرد و تنظیم اندازه دستگاه انبساط حرارتی. سطح کار مهندسی مورد نیاز به طور قابل توجهی بسته به کاربرد و انتخاب مبرد متفاوت است. R&D تعادلی بین GWP، عملکرد، کارایی، اشتعال‌پذیری و هزینه نسبت به مبردهای فعلی بهینه می‌کند.
برای درک اینکه چگونه گزینه‌های مختلف مبرد بر ظرفیت و کارایی دسته‌های معمولی تجهیزات تهویه مطبوع تأثیر می‌گذارد، موسسه تهویه مطبوع، گرمایش و سردسازی (AHRI) یک گروه بین‌المللی از تولیدکنندگان را رهبری کرد که یک سری آزمایشات به نام برنامه ارزیابی مبردهای جایگزین با GWP پایین (Low-GWP AREP) انجام دادند. آزمایش‌های آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) بر روی چندین مبرد با GWP پایین به عنوان بخشی از برنامه Low-GWP AREP بر روی یک سیستم تهویه مطبوع داکت‌لس مینی‌اسپلیت با ظرفیت 5.25 کیلووات (1.5 تن) طراحی شده برای رایج‌ترین مبرد، R-410A، انجام شد. نتایج نشان داد که با بهینه‌سازی طراحی ملایم، بیشتر این مبردها کارایی مشابه یا بهتری (کاهش 8% تا افزایش 6%) و ظرفیت (کاهش 16% تا افزایش 13%) نسبت به R-410A در شرایط دمای محیط متوسط و بالا ارائه می‌دهند.
این نتایج امیدوارکننده است زیرا نشان‌دهنده پتانسیل کاهش قابل توجهی در گازهای گلخانه‌ای (GHG) و همچنین کاهش هزینه‌های عملیاتی به دلیل کارایی بالاتر است. با بهینه‌سازی کامل سیستم برای مبردهای با GWP پایین، انتظار می‌رود که بهبودهای بیشتری در کارایی و ظرفیت نسبت به سیستم‌های فعلی حاصل شود.
پیشرفتهای کارایی سیستم‌های تهویه مطبوع
علاوه بر پیشرفت در مبردهای با GWP پایین، ضروری است که کارایی انرژی سیستم‌های تهویه مطبوع نیز بهبود یابد تا کاهش گازهای گلخانه‌ای (GHG) به حداکثر برسد. صنعت تهویه مطبوع به طور مداوم کارایی انرژی سیستم‌های خود را از طریق ترکیبی از نوآوری‌های فناوری و استراتژی‌های تحول بازار بهبود بخشیده است. از سال 1990 تا 2013، کارایی سیستم‌های تهویه مطبوع تقسیم شده مسکونی در ایالات متحده از 9.5 SEER (~2.2 COP) به 14.9 SEER (~3.8 COP) افزایش یافته است.
تولیدکنندگان این بهبودها را از طریق معرفی فناوری‌های فردی متعددی که به طور جمعی کارایی کلی سیستم را بهبود می‌بخشند، به دست آوردند. این فناوری‌ها شامل درایوهای چندگانه و متغیر، طراحی‌های نوین کمپرسور، فن، موتور و مبدل‌های حرارتی، شیرهای انبساط الکترونیکی و کنترل‌های پیشرفته است.
برنامه‌های دولتی و صنعتی به طور قابل توجهی پذیرش سیستم‌های تهویه مطبوع با کارایی بالا را از طریق استانداردهای حداقل کارایی، برچسب‌های مقایسه‌ای و تأییدیه (مانند ENERGY STAR)، چالش‌ها و جوایز عمومی و برنامه‌های تشویقی افزایش داده‌اند. این برنامه‌ها منجر به کاهش قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه‌ای و صرفه‌جویی در هزینه‌ها برای مصرف‌کنندگان شده است. در ایالات متحده، استانداردهای کارایی به‌روزرسانی‌شده‌ای که وزارت انرژی (DOE) در پایان سال 2015 برای سیستم‌های HVAC تجاری منتشر کرد، انتظار می‌رود که بیشتر از هر استاندارد دیگری که تا کنون توسط DOE صادر شده، انرژی بیشتری را صرفه‌جویی کند.
در ژوئن 2016، وزرای انرژی پاک (CEM) چالشی به نام چالش سرمایش پیشرفته را با حمایت بسیاری از دولت‌ها، تولیدکنندگان و گروه‌های غیرانتفاعی راه‌اندازی کردند که هدف آن بهبود میانگین کارایی سیستم‌های تهویه مطبوع به میزان 30% تا سال 2030 است. رویکردهای جامع که ترکیبی از کارایی با شیوه‌های مؤثر مدیریت مبرد، طراحی ساختمان‌های با عملکرد بالا و یکپارچه‌سازی انرژی تجدیدپذیر باشند، مؤثرترین راه برای کاهش هر دو نوع انتشار گازهای گلخانه‌ای مستقیم و غیرمستقیم در آینده خواهند بود.
پیامدهای هزینه‌ای انتقال مبردها در آینده تهویه مطبوع
یکی از اهداف کلیدی در انتقال به سیستم‌های تهویه مطبوع پایدار، توسعه نوآوری‌هایی است که به‌طور جهانی از لحاظ هزینه‌ای مقرون به صرفه باشند. در طول تاریخ، صنعت تهویه مطبوع با استفاده از نوآوری و همکاری به انطباق و برآورده کردن اهداف زیست‌محیطی و کارایی انرژی پرداخته است، در حالی که محصولات ایمن، قابل اعتماد و مقرون به صرفه را ارائه می‌دهد. به‌عنوان مثال، از دهه 1970، تولیدکنندگان ایالات متحده به طور مداوم هزینه‌های تعدیل شده بر اساس تورم سیستم‌های تهویه مطبوع مرکزی و کانالی مسکونی را کاهش داده‌اند و در عین حال عملکرد را حفظ یا بهبود بخشیده‌اند، حتی در حالی که از مواد مخرب لایه اوزون (ODS) به مبردهای HFC امروزین منتقل شده‌اند (شکل 6-1 را مشاهده کنید).
مساهمت نسبتا کوچک هزینه‌های مبرد در هزینه‌های چرخه عمر سیستم‌های تهویه مطبوع نشان می‌دهد که افزایش‌های اولیه هزینه به دلیل انتقال به مبردهای با GWP پایین باید قابل مدیریت باشد (شکل ES-1 را ببینید). بهبودهای کارایی و کاهش‌های شارژ که احتمالاً همزمان با انتقال به مبردهای با GWP پایین اتفاق می‌افتند، می‌توانند از طریق صرفه‌جویی در کارایی چرخه عمر، افزایش‌های هزینه‌های خرید اولیه را که ناشی از مبردهای گران‌تر و بازطراحی سیستم‌ها هستند، کاهش دهند.
با وجود جبران هزینه‌ها به دلیل بهبودهای کارایی، هزینه‌های اولیه اضافی برای محصولات جدید ممکن است نگرانی‌هایی ایجاد کند، زیرا این هزینه‌ها می‌توانند برخی از مصرف‌کنندگان را از جایگزینی مدل‌های قدیمی با کارایی پایین با واحدهای جدید با کارایی بالا بازدارند، حتی اگر هزینه‌های چرخه عمر به دلیل صرفه‌جویی‌های انرژی مشابه یا کمتر باشد. این موضوع می‌تواند مانع از پذیرش گسترده‌ای شود که برای دستیابی به اهداف جهانی گازهای گلخانه‌ای (GHG) لازم است.
پیش‌بینی‌های هزینه در حال حاضر برای هر دو نوع مبرد با GWP پایین و سرمایه‌گذاری‌های مهندسی مربوطه نامشخص است. هزینه‌های مبرد ممکن است برای سیستم‌هایی که از مبردهایی استفاده می‌کنند که در حال حاضر در تولید انبوه هستند، مانند R-32 و هیدروکربن‌ها، افزایش نیابد. با این حال، مولکول‌های جدید و پیچیده‌تر، مانند HFOها، انتظار می‌رود که گران‌تر باشند. همچنین ممکن است هزینه‌های اضافی، حداقل در ابتدا، در سیستم‌هایی که به طراحی‌های خاص اجزای ویژه، افزایش اندازه مبدل‌های حرارتی، فشارهای عملیاتی بالاتر یا اقدامات ایمنی اضافی برای مبردهای قابل اشتعال نیاز دارند، به وجود آید.
با این حال، نتایج آزمون‌های عملکرد مبردهای جایگزین نشان می‌دهد که مانع هزینه‌ای قابل حل است و می‌توان آن را از طریق پیشرفتهای تولیدی و بهبودهای کارایی که هزینه‌های چرخه عمر را کاهش می‌دهند، برطرف کرد. علاوه بر این، سیاست‌هایی که شامل مشوق‌های مدیریت تقاضا تا استانداردهای حداقل و برنامه‌های برچسب‌گذاری می‌شوند، می‌توانند به تشویق توسعه و استقرار گزینه‌های صرفه‌جویی انرژی و دوستدار آب و هوا کمک کنند که هزینه‌های چرخه عمر را برای مصرف‌کنندگان کاهش می‌دهند.
سیستم‌های تهویه مطبوع نسل بعدی در آینده تهویه مطبوع
در چند دهه آینده، سیستم‌های تهویه مطبوع به استفاده از مبردهای با پتانسیل گرم شدن جهانی پایین (GWP) انتقال خواهند یافت، که شامل مواد مصنوعی مانند HFOها و HFCهای با GWP پایین‌تر و همچنین مایعات غیرفلورینه‌شده مانند هیدروکربن‌ها می‌باشد. برخی از سیستم‌های تهویه مطبوع ممکن است به فناوری‌های کاملاً متفاوتی انتقال یابند که به‌طور کلی از فناوری فشرده‌سازی بخار فراتر می‌روند، در حالی که کارایی را حفظ یا بهبود می‌بخشند. جدول ES-2 به برخی از فناوری‌های پیشرفتهای که در حال حاضر در حال توسعه هستند، اشاره می‌کند.
چشم‌انداز بلندمدت از چگونگی و جایی که این فناوری‌ها قابل‌استفاده هستند، به‌طور مداوم در حال تحول است زیرا پژوهشگران به تعریف مجدد آنچه ممکن است از طریق کشفیات جدید مواد، رویکردهای نوآورانه یا سازگاری فناوری‌ها از صنایع دیگر ادامه می‌دهند.
جدول ES-2: حوزه‌های پژوهشی سیستم‌های تهویه مطبوع نسل بعدی در آینده تهویه مطبوع
| مانع | شرح | مثال‌ها |
|---|---|---|
| سیستم‌های فشرده‌سازی بخار پیشرفته | فناوری‌های تهویه مطبوع که پتانسیل گرم شدن جهانی (GWP) مبرد را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند و مصرف انرژی سیستم‌های فشرده‌سازی بخار را کاهش می‌دهند، در حالی که رقابت‌پذیری هزینه با تجهیزات پرحجم امروزی را حفظ می‌کنند. | • مبردهای با GWP پایین (مثلاً مبردهای طبیعی و اولفین‌های مصنوعی) • طراحی‌های متناسب با اقلیم |
| سیستم‌های غیر فشرده‌سازی بخار نوظهور (NVC) | سیستم‌های آینده تهویه مطبوعی که بر پایه فشرده‌سازی بخار و مبردها نیستند و می‌توانند صرفه‌جویی در انرژی را با هزینه‌ای مشابه تجهیزات پیشرفته امروزی ارائه دهند. | • حالت جامد (ترموالکتریک، مغناطیس‌گرمایی) • الکترومکانیکی (تبخیری، ترموالاستیک) • حرارتی (جذب) |
| یکپارچه‌سازی سیستم‌های تهویه مطبوع و سایر سیستم‌های ساختمان | سیستم‌های تهویه مطبوع که از گرمای اضافی و منابع دیگر برای صرفه‌جویی در انرژی کل ساختمان استفاده می‌کنند. | • بازیابی انرژی از سرمایش فضا برای گرم کردن آب و رطوبت‌زدایی |
چشم‌انداز سیاست‌های مربوط به مبردهای با GWP پایین
جامعه بین‌المللی در حال مذاکره برای اصلاحیه‌ای در “پروتکل مونترال” است تا به تأثیر گرمایش جهانی ناشی از HFCها در آینده تهویه مطبوع بپردازد. پروتکل مونترال که برای حذف مواد تخریب‌کننده لایه اوزون (ODS) ایجاد شده است، توسط تمام 197 عضو سازمان ملل به تصویب رسیده است و تا سال 2014 موفق به کاهش 98 درصدی مصرف ODS شده است. با اینکه پروتکل مونترال در ابتدا فقط ODSها را هدف قرار داده بود، اکنون جامعه بین‌المللی در حال بررسی استفاده از این چارچوب موفق برای کاهش تأثیرات گرمایش جهانی ناشی از گازهای مصنوعی مانند HFCها است.
چهار گروه شامل آمریکای شمالی، اتحادیه اروپا، کشورهای جزیره‌ای اقیانوس آرام و هند در سال 2015 پیشنهادهایی برای کاهش تولید و مصرف HFCها تا 10-15 درصد سطح مبنا تا سال 2050 ارائه داده‌اند. در حالی که مذاکرات درباره این اصلاحیه‌ها ادامه دارد، بسیاری از کشورها به طور مستقل اقداماتی برای کاهش استفاده و انتشار HFCها و پیگیری تولید و صادرات آن انجام داده‌اند.
ترجمه شده توسط عباس ریاضت
اگر شما هم میخواهید تهویه مطبوعی در محیط کار و زندگی خود داشته باشید و در این آینده سهیم باشید با شرکت تهویه البرز تماس بگیرید.
