Тенденции мирового рынка чиллеров и устройств обработки воздуха в 2022 году
Системы кондиционирования на основе чиллеров состоят из собственно чиллера, воздушного оборудования — приточно‑вытяжных агрегатов и фэнкойлов, а также насосов для подачи охлаждающей и охлажденной воды, трубопроводов, градирен для отвода тепла и ряда других элементов. Общая стоимость такой системы зависит как от составляющих ее агрегатов, так и от области применения.
В денежном выражении объем спроса на воздушное оборудование примерно равен спросу на чиллеры. При этом в силу региональных особенностей в Европе доля воздушного оборудования в составе систем кондиционирования намного выше, чем, например, в Юго-Восточной Азии.
Рост спроса на приточно-вытяжные вентиляционные установки и фэнкойлы
Спрос на приточно-вытяжные установки и фэнкойлы значительно вырос за счет увеличения общего спроса на решения в области вентиляции для больниц, медицинских центров, клиник, общественных зданий, транспортной инфраструктуры системах и т. д., связанного с растущим осознанием важности качества воздуха в помещениях (IAQ)
Системы тестирования и мониторинга качества воздуха должны стать стандартным компонентом систем вентиляции. Следующим технологическим скачком, который мы увидим, станут системы вентиляции, автоматически реагирующие на изменения параметров воздуха в помещении и регулирующие приток свежего воздуха, воздухообмен и, возможно, даже эффективность фильтрации воздуха на основе данных в режиме реального времени. Со стороны климатической индустрии это был бы упреждающий шаг для удовлетворения потребности, которая, несомненно, значительно возрастет в ближайшие годы.
Большое внимание уделяется энергоэффективности вентиляционных систем и зданий в связи с изменением климата и важностью сокращения выбросов. Около 40% всех выбросов в мире связано со зданиями. Текущее и готовящееся законодательство, а также общее повышение озабоченности проблемами климата свидетельствуют о злободневности этой проблемы.
В декабре 2021 года Европейский союз (ЕС) предложил внести изменения в переработанную Директиву об энергетических характеристиках зданий (EPBD), включив качество воздуха в помещении как добровольно учитываемый показатель. EPBD — это целостный подход к модернизации существующего фонда зданий за счет увеличения темпов обновления, улучшения качества воздуха в помещении и цифровизации энергетических систем.
В странах с развивающейся экономикой, таких как государства Ближнего Востока и Азиатско-Тихоокеанского региона, тема качества воздуха, напротив, пока не заняла надлежащего места в повестке дня. В этих странах практически отсутствует какая-либо законодательная база, устанавливающая минимальные требования к качеству воздуха в помещении и мониторингу зданий.
Рост сегмента чиллеров большой холодопроизводительности
В контексте политики декарбонизации повышенное внимание на рынке чиллеров на базе компрессоров центробежного и винтового типов уделяется моделям большой холодопроизводительности с инверторным управлением.
Увеличение холодопроизводительности безмасляных чиллеров с центробежными компрессорами на магнитной подвеске сделало устройства этого типа лидерами в области энергосберегающих решений. Также увеличился спрос на чиллеры с винтовыми компрессорами большой мощности с водяным охлаждением конденсатора. Использование инверторного привода повышает эффективность чиллеров с винтовыми компрессорами до уровня устройств на базе компрессоров центробежного типа.
Быстрые темпы цифровизации мирового сообщества сопровождаются развитием индустрии обработки данных. Важно иметь в виду, что на охлаждение серверов приходится от 40 до 50 % общего энергопотребления центров обработки данных. Появление "умных" городов способствует распространению технологий энергосберегающего и "зеленого" строительства. Уникальные преимущества централизованного холодоснабжения становятся востребованными во всем мире.
Применение чиллеров большой холодопроизводительности в высокоэффективных центрах обработки данных и станциях централизованного холодоснабжения улучшило их коммерческие перспективы.
Технология магнитной подвески становится все популярнее
С момента выпуска первого безмасляного компрессора Danfoss Turbocor с магнитной подвеской в 2001 году технология магнитной подвески или "магнитных подшипников" стала стандартом энергоэффективного, малошумного и простого в эксплуатации решения во областях применения. Помимо центров обработки данных, чиллеры на базе безмасляных компрессоров с магнитной подвеской вала, использующие конденсаторы как с водяным, так и с воздушным охлаждением, успешно применяются во всем мире для охлаждения и теплоснабжения (в качестве тепловых насосов) помещений и технологических процессов.
Крупнейшим рынком чиллеров с центробежными компрессорами, использующих магнитную подвеску вала, в мире стала Азия, чья доля составляет более 40%. В настоящее время основными рынками устройств такого типа являются Китай, Сингапур и Таиланд в Азии; Франция, Германия и Великобритания в Европе; Бразилия, Канада и США в Северной и Южной Америке; Австралия.
Компания Danfoss начала производить компрессоры и создала центры исследований и разработок (R&D) в Китае, что будет способствовать дальнейшему росту этого рынка. Помимо Danfoss Turbocor, многие производители кондиционеров и традиционных компрессоров начали разрабатывать и производить компрессоры с магнитной подвеской, и у некоторых производство уже достигло заметных масштабов. Компании Johnson Controls (JCI), Daikin Applied, Gree и Midea также самостоятельно производят компрессоры с магнитной подвеской.
JCI, имеющая три центра исследований и разработок, расположенные в США, Европе и Китае, начала продажи по всему миру. Daikin имеет производственные базы и научно-исследовательские центры в Миннеаполисе, США, а также в Сучжоу и Ухане, Китай. Многие традиционные производители чиллеров также выпустили модели c центробежными компрессорами на магнитных подшипниках. Этот продукт быстро проник на различные рынки и появился даже в относительно консервативной Японии.
Воздушноохлаждаемые чиллеры-тепловые насосы на базе безмасляных центробежных компрессоров с высокой степенью сжатия могут использоваться практически во всех регионах Европы наряду с устройствами с водяным охлаждением конденсатора. Рыночные перспективы тепловых насосов превосходны, что способствует оживлению рынка чиллеров. Многие OEM-производители из Азии экспортируют чиллеры на базе центробежных компрессоров с магнитной подвеской в Европу.
Рост популярности компрессоров с магнитной подвеской ускорило применение новых альтернативных хладагентов с низким ПГП, в том числе R1234ze (A2L, ПГП менее 1) и R515B (A1, с ПГП менее 300). Ключевой технологией — алгоритмом управления для контроллера магнитной подвески — располагают Danfoss Turbocor, YORK (JCI), Daikin и другие компании.
Модульный подход позволяет создавать на базе компрессоров с магнитной подвеской чиллеры с высокой холодильной мощностью, сравнимые по этому показателю с холодильными машинами на основе традиционных компрессоров центробежного типа.
Применение тепловых насосов
Чиллеры являются основным компонентом систем центрального кондиционирования воздуха. С их помощью получают холод для производственных процессов промышленных предприятий, а также осуществляют комфортное кондиционирование крупных объектов. Наиболее мощные системы используются для тепло- и холодоснабжения целых кварталов. Кроме того, благодаря широкому диапазону рабочих температур чиллеры и устройства обработки воздуха все чаще находят применение в холодильной индустрии.
В Европе завоевали популярность тепловые насосы «воздух-вода», представляющие собой разновидность воздушных чиллеров с режимом теплового насоса. Европейский рынок таких устройств вырос в 2021 году на 46,1 % по сравнению с предыдущим годом и достиг объема в 1,09 миллиона единиц оборудования. В качестве экологически чистого решения внедрение тепловых насосов «воздух-вода» во многих странах субсидируется государством. В Китае, где действует программа популяризации такого оборудования, продажи тепловых насосов «воздух-вода» весьма активны.
Тепловые насосы получают широкое распространение в качестве технологии, использующей возобновляемый источник энергии. В коммерческом секторе и в промышленности все чаще используются тепловые насосы на базе компрессоров спирального, винтового и центробежного типов. Многие страны используют программы субсидирования для развития рынка тепловых насосов. Ожидается, что курс на декарбонизацию будет способствовать дальнейшему росту спроса на них.
Рынок чиллеров на компрессорах спирального типа демонстрирует быстрый рост
В нише чиллеров малой мощности на сегодняшний день доминируют модульные чиллеры с компрессорами спирального типа. Чиллер с воздушным охлаждением, использующий спиральный компрессор, отличается простотой конструкции. Применение же инверторной технологии позволило кардинально повысить эффективность подобных устройств.
Более низкая цена чиллеров с воздушным охлаждением – большое конкурентное преимущество при нынешнем состоянии экономики, пережившей тяжелый удар пандемии.
Сегмент чиллеров со спиральными компрессорами производительностью свыше 5 кВт продолжает стабильно расти. В Китае имеются серьезные перспективы для роста потребности в чиллерах на базе компрессоров спирального типа с водяным охлаждением конденсатора, а также в мощных воздушных чиллерах-тепловых насосах. Расширяется область применения модульных устройств холодопроизводительностью свыше 350 кВт, понемногу теснящих водоохлаждаемые чиллеры с винтовыми компрессорами. Чиллеры на основе спиральных компрессоров используются в качестве низкотемпературных тепловых насосов, и повышение теплопроизводительности позволяет применять их для отопления в Северном Китае. Модульные чиллеры совершенствуются в направлении повышения холодопроизводительности, и сегмент устройств мощностью от 33 до 51 кВт демонстрирует высокий темп роста. Производители компрессоров, в свою очередь, активно разрабатывают спиральные компрессоры производительностью от 30 до 37 кВт для мощных систем кондиционирования.
Ряд производителей сумел повысить производительность инверторных спиральных компрессоров с 15 до 22 кВт. Ожидается, что продажи этих мощных устройств в будущем заметно вырастут. Что касается холодильной мощности ниже 3,7 кВт, то в этом сегменте за счет значительно более выгодной цены доминируют компрессоры ротационного типа.
Чиллеры возвращают свои позиции в Европе
C 2015 года весь европейский рынок чиллеров переживает период восстановления. На протяжении 20 лет он испытывал давление, вызванное проникновением технологии VRF на мировой рынок. С принятием Регламента ЕС по фторсодержащим газам многие крупные бренды начали пересматривать свои рыночные стратегии для Европы. Новый спрос позволил чиллерам вернуть европейские рынки, захваченные системами VRF.
Чиллеры популярны в Европе, и уровень спроса показывает потенциал для дальнейшего роста. В Европе есть много местных производителей компрессоров, являющихся основным компонентом чиллеров. Используя высокоэффективные компрессоры местного производства, европейские производители выпускают высококачественные чиллеры. Японские, американские и китайские производители чиллеров, в свою очередь, ведут агрессивную политику по слиянию и поглощению (M&A) своих европейских партнеров.
Типичным продуктом на рынке является гибридная VRF-система с функцией рекуперации тепла от Mitsubishi Electric, обладающая свойствами как VRF, так и чиллера. Эта система оказалась очень успешной на европейском рынке.
Использование бросового тепла в абсорбционных холодильных машинах
Абсорбционные чиллеры могут утилизировать тепло отработанных газов на электростанциях и производственных процессов на заводах. Полное использование бросового тепла может принести значительные социальные и экономические выгоды. Некоторые крупные энергоснабжающие компании включили абсорбционные тепловые насосы в свои решения по распределению энергии в дополнение к углю и природному газу, что должно способствовать росту спроса оборудование этого типа.
В Северном Китае с дымом уходит до 10 % тепла, вырабатываемого при сжигании природного газа на тепловых электростанциях. Таким образом, использование тепла отработанных газов для отопления в регионе может стать большим рынком.
С ростом популярности центров обработки данных использование абсорбционных чиллеров для рекуперации тепла, выделяемого серверным оборудованием, стало естественным средством экономии энергии. Например, в Сингапуре есть много центров обработки данных, где утилизируется бросовое тепло.
Решения, объединяющие чиллер и VRF-систему
В последнее время все большую популярность приобретают решения, объединяющие чиллеры и VRF-системы. В Японии, например, центробежные чиллеры используются в нижней части здания Abeno Harukas в Осаке, а VRF — в верхней части здания, где находится гостиница. Подобная комбинированная система также используется в штаб-квартире Toshiba в Синагаве. Такие системы все чаще используются в Китае, странах Юго-Восточной Азии, Центральной и Южной Америки. Японские производители сильны в области VRF, но слабее в технологии чиллеров. Американские компании очень сильны в изготовлении чиллеров, а VRF-системы заказывают у OEM-производителей в Азии.
Хотя доля таких систем в настоящее время невелика, объединение чиллеров и VRF-систем позволяет в полной мере использовать преимущества обоих видов оборудования для достижения более высокой энергоэффективности.
Альтернативные хладагенты
Переход на новые хладагенты — один из самых главных вопросов в отрасли. Лидерами в применении хладагентов с низким ПГП в сегменте чиллеров являются страны Европы, Сингапур и Австралия.
Европейский подход к защите окружающей среды считается самым передовым в мире. Установленная система квот, ограничивающая использование хладагентов во всем оборудовании для кондиционирования воздуха и охлаждения, состоит из нескольких этапов.
Эта система вынуждает европейский рынок активно внедрять новые хладагенты с более низким ПГП, такие как смеси на основе ГФО, R32, а также R290, CO2 и аммиак в чиллерах различных типов. Большое внимание в последнее время привлекает применение смесей ГФO.
Построение общества с нулевыми выбросами
Страны мира активно ведут кампании, направленные на достижение "углеродной нейтральности".
Действенным инструментом декарбонизации является реструктуризация фонда недвижимости, лежащая в основе «Дорожной карты-2050» государств-членов ЕС. Вентиляция в европейских домах развивается вместе с развитием концепции nZEB — зданий с почти нулевым потреблением энергии. Европейская директива (ЕС) 2018/844 предусматривает, что все новые здания и здания, прошедшие капитальный ремонт, должны соответствовать требованиям концепции nZEB.
В странах Европы, в Японии, Китае, Сингапуре активно продвигается создание "умных" городов. Централизованное тепло- и холодоснабжение целых районов позволяет эффективнее использовать тепловую энергию. В развитых странах поощряется "зеленое" строительство, разрабатываются схемы материального стимулирования применения экологичных решений.
В ряде стран проводится политика поощрения использования возобновляемых источников энергии, способствующая распространению решений на основе чиллеров-тепловых насосов для обслуживания жилья, коммерческих зданий, медицинских учреждений и промышленных предприятий.
Говоря коротко, целью использования экологически безопасных хладагентов и энергосберегающего климатического оборудования с регулируемой скоростью вращения электродвигателей, а также оптимизации систем холодо- и теплоснабжения зданий и целых районов, является построение общества с нулевым уровнем выбросов.