10 多年来，R-410A 一直是美国制造的几乎所有屋顶装置 (RTU) 中使用的制冷剂。这将在不久的将来发生变化，因为去年 12 月，国会通过了美国制造创新(AIM) 法案，该法案赋予环境保护署 (EPA)逐步减少高全球升温潜能值 HFC 制冷剂的消费和生产并建立基于部门的限制的权力。
虽然细节尚未最终确定，但 AIM 法案总体上与基加利修正案一致，该修正案要求在 16 年的时间范围内逐步减少 HFC 的生产和消费 85%。EPA 预计将在 10 月之前发布法规，详细说明它将如何管理逐步淘汰。这种逐步减少的预期已经有一段时间了，这就是为什么原始设备制造商一直在努力寻找安全有效的替代制冷剂，并符合新法规。
监管行动
江森自控冷却器产品主管布赖恩·史密斯说，随着总统政府的更替以及 2020 年 12 月 AIM 法案的通过，美国环保署现在拥有新的权力来监管一组被称为 HFC 的强效温室气体。虽然原始设备制造商知道逐步减少的方向，但史密斯指出，鉴于过去两届政府和国会之间方向变化的复杂性，他们建议谨慎对待这将如何迅速展开。
“我们发现政客和商业利益的声明让业主和咨询界感到困惑，”他说。“这种混乱会导致顾问或建筑业主认为他们最近购买的设备——甚至明年将购买的设备——面临着没有制冷剂进行维修的风险。”
史密斯强调说，情况并非如此，因为监管机构已经采取了这种方法，以及 EPA 和过去的重要新替代品政策 [SNAP] 规则，在未来的日期逐步停止销售特定行业部门(例如，固定空调、冷水机、VRF)。这意味着该行业应该有足够的时间为停止生产高 GWP 设备的最后期限做好准备。
“这为设备制造商、组件供应商、服务技术人员和操作员以及整个供应链提供了必要的时间进行过渡，而不会对依赖空调以提供舒适性或过程冷却和加热的企业的正常运营产生不利影响，”史密斯说.
在 AIM 法案通过之前，联邦层面几乎没有任何进展，导致许多个别州提出了自己的法规来逐步淘汰高 GWP 制冷剂。加利福尼亚州是在通过逐步淘汰法规的过程中进展顺利的州之一，但它更进了一步，提议从 2024 年开始将冷却器的 GWP 限制为 750。到 2025 年将要求相同的 GWP 限制到 2026 年，管道式住宅和商用空调设备(包括 RTU)和 VRF 系统。
大多数原始设备制造商希望各州放弃 HFC 法规并遵循 EPA 的 AIM 法案的实施时间表。
屋顶选项
安全标准将 RTU 和住宅产品归类为直接系统，这意味着制冷剂位于占用空间中。为了支持加利福尼亚州提出的 750 GWP 限制，可能需要使用低可燃性制冷剂(称为 A2L)，但首先必须对规范和标准进行更改。Carrier Commercial HVAC 总裁 Gaurang Pandya 指出，这不是一个快速的过程，因为需要更改 UL60335-2-40 和 ASHRAE 15 等安全标准，然后采用包括 IMC、IRC、UMC 在内的模型建筑规范、IFC 和 NFPA1，然后最终被国家建筑规范采用。
“该行业已投资超过 1000 万美元用于支持这些变化的研究，但需要完成和采用安全标准和建筑规范，以允许在屋顶和其他产品中使用新的制冷剂，”他说。“下一次代码更新是 2024 年，采用 A2L 代码修改至关重要。然后各个州将不得不采用这些法规，这在历史上需要长达八年的时间。”
与其他原始设备制造商一样，开利一直致力于优化其设备以支持使用低 GWP A2L 制冷剂。该公司此前宣布，将在其在北美销售的所有管道住宅和轻型商业成套解决方案中使用 A2L 制冷剂 R-454B，其 GWP 为 466。除了致力于制冷剂过渡之外，开利还致力于新设备设计，以符合能源部 (DOE) 和 ASHRAE 标准 90.1 批准的新最低效率，该标准将于 2023 年 1 月 1 日生效。
大金的北美公司包括 Goodman Mfg. Co.、Daikin North America LLC 和 Daikin Applied Americas Inc.，已宣布打算用 A2L 制冷剂 R-32 替换 R-410A，用于其管道和无管道轻型住宅、轻型商业和应用产品。Daikin Applied 总经理 Jim Macosko 表示，在全球范围内，大金已经为屋顶设备提供 R-32 制冷剂，该公司正在努力将这些技术引入北美市场。
“[大金] 已承诺将 R-32 作为替代选择，因为它广泛可用，由美国和国外的众多制冷剂生产商制造，并在全球分销，”他说。“基本分子没有有效专利，R-32 的每磅价格低于 R-410A 和大多数专有的低 GWP 混合物。此外，它是一种单组分制冷剂，具有出色的热力学特性，可提供多种其他性能和成本优势——从减少使用到易于回收。”
Macosko 补充说，鉴于其热力学特性，使用 R-32 的屋顶将至少与当今的技术一样高效，并且在许多情况下将能够提供更大的容量和效率。
“事实上，使用带有变频驱动压缩机的屋顶机组的实验室测试表明，与 R-410A 相比，使用 R-32 的全负荷和部分负荷效率等级指标提高了 12%，”他说。“这意味着 R-32 可以在较低的制冷剂流量下实现相同的容量。在较低的流速下，产生制冷剂流所需的能量更少，从而提高效率。”
Macosko 补充说，由于 R-32 是一种单组分制冷剂，它的成分不会像大多数混合制冷剂那样随时间变化。这意味着不会因成分变化而对性能产生负面影响。他说，R-32 也可以很容易地在现场以液相或气相加满或充电。
江森自控、Ducted Systems 考虑过市场上有几种低 GWP 替代品，包括 R-454B、R-32 和其他一些产品，江森自控公司监管法规和环境事务执行董事 Chris Forth 表示，Ducted系统。最终，江森自控选择 R-454B 用于该公司的住宅和商业管道 HVAC 产品和风冷涡旋式冷水机组，因为它的 GWP 低，并且与 R-410A 设备设计更兼容。
“与任何制冷剂评估过程一样，需要考虑多种因素，”他说。“效率是我们在低 GWP 替代评估中考虑的因素之一;还考虑了其他指标，例如容量、排放温度、滑移、与 R-410A 的相似性、成本和可用性。一些新的低 GWP 替代品的性能与当今的现有 R-410A 非常接近，这可能导致类似甚至某些相同的系统组件。其中一种新的替代品表现出的特性需要对压缩机进行重大改造才能适应更高的排放温度。”
改造和建议
每当过渡到新的制冷剂时，经常提出的问题是它是否可以改装到现有设备中。对于 A2L 制冷剂，答案是否定的，它们不能用于设计使用 R-410A 的设备。
“由于新的低 GWP 替代品被 ASHRAE 正式归类为 A2L 轻度易燃、传统和不可燃设备，这些设备从未设计用于使用此类易燃 A2L 制冷剂，因此无法使用当前任何领先的低 GWP 候选产品进行改造，”福斯说。“新的 UL 和 ASHRAE 安全标准还有额外的要求，例如制冷剂传感器和安全缓解序列，这些要求必须在设备获得安全机构(例如 UL、CSA、ITS)批准和列出时获得批准;因此，此类传感器和控制策略无法应用于现场现有的屋顶。虽然这可能被视为对转换过程的限制，但它使安全成为首要标准。”
由于从 R-410A 到 R-32 或任何其他 A2L 的转变需要设备制造商进行设计评估和修改，因此没有真正的嵌入式制冷剂，压力大的 Macosko，并且不可能改造旧屋顶。他指出，除了 A2L 设备必须满足新的 UL 产品安全标准 60335-2-40 第三版外，这些系统的管道、油和制冷循环操作也将发生变化。
考虑到新法规将要求未来逐步减少制冷剂，一些最终用户可能会担心购买 R-410A RTU 后进行改造。Forth 说，这不应该是一个指导性问题，因为从历史上看，制冷剂法规并没有强迫现有设备提前退役。
“我们预计 EPA 的这种过渡不会有任何不同，”他说。“就像 R-22 淘汰一样，承包商应鼓励屋顶设备所有者实施一流的制冷剂管理实践，这要求定期进行性能评估和至少每年进行一次泄漏检查。”
但是，如果担心未来制冷剂短缺，Forth 建议承包商和设备所有者与制冷剂回收商建立关系，为他们当前的 R-22 和 R-410A 设备库存建立银行计划。
“虽然由于 R-22 在屋顶领域的逐步淘汰而存在此类计划，但对 R-410A 这样做的动力较小，”他说。“在新的 AIM 法案中，EPA 被授予监管现有排放物的权力，这可以转化为新的服务和回收指令，适用于重量低于 50 磅的系统。制冷剂;因此，在 R-410A 价格低廉且数量充足的情况下，屋顶业主现在就制定管理计划是明智之举。”
因此，如果在未来几年内需要更换 RTU 装置，承包商应告知其客户无需等待新制冷剂。R-410A 将在未来几年内随时可用，并且尽早更换旧设备可能会带来更大的好处。
“很明显，如果设备已使用 10 年以上，那么提高能源效率和性能(例如，更高的 IEER、变速驱动鼓风机电机和压缩机)就有很大机会，”Forth 说。“这些通常会对环境产生更大的积极影响，因为它们改善了电源/发电厂的间接温室气体排放量，这通常比设备本身的直接排放量大得多。”
