הצורך הגובר באנרגיה אילץ חברות לשקול מחדש את הדרך בה הן מייצרות רכיבים למערכות קירור ומיזוג אויר, במיוחד כשמדובר בהפחתת משאבים מיותרים. מעבר חום בימינו נוטים לכלול טכנולוגיית מיקרו- قناة, מה שמעלים את קצב העברת החום אולי ב-30% או בערך כך לפי כמה מבחנים, וגם מחייבים פחות נוזל קירור בסך הכל. עבור ספירות קומפרסור, טכניקות עיבוד דיגיטליות מאפשרות לייצרנים ליצור רכיבים עם פרטים עדינים בהרבה, משהו שפוחת את נקודות החיכוך והפסדי האנרגיה הלא רצויים במהלך הפעלה. כשמביטים על מערכות שלמות, שיפורים קטנים אך חשובים אלו חשובים בכל מקום, החל בשסתומים והחיישנים ממש על פני כל אותם משטחים בהם החום באמת עובר בין חומרים. מומחים sector מצביעים על כך שאפילו שינויים זעירים בעיצוב רכיבים יכולים להוביל להבדלים ניכרים ביעילות בה מערכות קירור פועלות לאורך זמן.
קומפרסורים המונעים על ידי אינברטרים יחד עם מערכות VRF (זרימת רתיח משתנה) מצליחים לצמצם את צריכה האנרגיה מכיוון שהם מכווננים את הקירור בהתאם לצורך בפועל בכל רגע. מערכות מסורתיות פשוט מופנות למקסימום ואז ננעלות לחלוטין, אך טכנולוגיית האינברטר מותירה את המערכת פועלת בצורה חלקה גם כאשר לא קיימת דרישה מלאה. גישה זו מצמצמת את צריכה החשמל בטווח של 20% עד 40% בהתאם לתנאים. כאשר החום או הקור היציבה הם קיצוניים, טכניקות מתקדמות של הזרקת אדים עוזרות בשמירה על ביצועי המערכת. השסתומים שבתוך מערכות מודרניות אלו פועלים באופן אלקטרוני כדי לשלוט בכמות הרתיח הזורמת דרך המערכת, בהתאם לקריאות טמפרטורה ולשאלה אם אנשים נוכחים בפועל במקום או לא. יצרנים ממשיכים לשכלל טכנולוגיות אלו גם כן, תוך שילוב של חיישנים שמעקבים אחר תנועת הנוזל בדיוק של כ-2% פלוס/מינוס. שיפורים קטנים אך חשובים אלה פירושם הוא שבניינים נשארים בנוחים מבלי לבזבז חשמל מיותר.
המחלקת לאנרגיה של ארצות הברית מדווחת כי מערכות קירור וחימום צורכות כ-40% מהאנרגיה הכוללת בבנייני מסחר, מה שהופך אותן למטרה מרכזית לשיפור יעילות. לאחרונה אנו עדים להתפתחויות מעניינות ברמת הרכיבים. למשל, הרכסנים הדומים ליהלום שמכסים את גזעי הברזים מצמצמים את אובדי החיכוך בכ-37%. meantime, למקשה מוזרקים שמן עם ננופרטיקלים שמדביקים אותם לפני המתכת. טריק נוסף הוא חותמים פולימריים רגישים לטמפרטורה שמסתגלים בעצמם במהלך מחזורי החום והקור, ומונעים escapes של גז הקירור שיכולים לפגוע בתקציבי המפעלים בטווח של 10,000 עד 15,000 דולר בשנה. מה שעושה לשדרוגים הללו אטרקטיביים כל כך הוא שאין צורך להחליף את כל המערכת, אלא רק חלקים בודדים, מה שמביא להפחתה ממשית בצריכת האנרגיה לאורך זמן.
תקנות ברחבי העולם, כולל SEER2 וההנחיות של האיחוד האירופי בדבר גזים פלואוריתים, אילצו חברות לשקול מחדש שימוש בחלקים ישנים כמו סלילי ממצה וויסות נפח במערכות שלהן. עתה מתקשה התעשייה במטרות יעילות הגבוהות בכ-10 ועד אולי 15 אחוזים לעומת לפני, וכל זאת במעבר למקררים החדשים יותר שהמימדים שלהם נמוכים יותר אך נושאים גם סיכונים של דליקות שסווגו אותם כ-A2L. לפי ממצאים מתוך דוח שוק הקירור הקомерציוני באירופה לשנת 2024, יצרנים ממהרות לשלב חומרים שمقاימים לשבירה ולהתקין חיבורים חשמליים חסינים לכל רחבי המוצרים שלהן. השינויים הללו אינם נועדו רק למלא דרישות תיאורטיות - הם תורמים גם לשיפור הבטחה של הציוד ומביאים את המוצרים אל קו הדיווח הדרוש להפעלה תקינה לפי האזורים השונים.
שילוב של טכנולוגיית האינטארנט של הדברים (IoT) ובינה מלאכותית משנה את אופן הפעולה של מערכות קירור ומיזוג אוויר, בעיקר באמצעות תצפית בזמן אמת ובקרת חכמה. מערכות אלו מצוידות כעת בсенסורים המובנים שמעבירים מידע חזרה למרכזי פיקוד, מה שמאפשר להן להתאים אוטומטית משתנים כמו מהירות הקומפרסור וזרימת הנוזל הקורר. תוכנת חכמה מנקדת מגוון רחב של גורמים, בהם קריאות לחץ, שינויי טמפרטורה ודפוסי פעולה קודמים, כדי לזהות בעיות פוטנציאליות זמן רב לפני שהן מתגלות. מחקרים אחדים מצביעים על כך שתפעול זה המבוסס על ניבוי יכול להפחית את עלויות התיקונים בحوالי 40%, אם כי התוצאות עשויות להשתנות בהתאם לגיל המערכת לתנאי הפעלה. מעבר לחיסכון בכסף על תיקונים, מערכות חכמות אלו תורמות גם להפחתת צריכת האנרגיה הכוללת, תוך שמירה על רמות הטמפרטורה הרצויות בדיוק, בין אם מדובר במקפיאים בחנויות מזון ובין אם מדובר במרפאות או חדרי ניתוח בבתי חולים.
תרמוסטטים חכמים בודקים את דפוסי ההשתתפות הקודמים כדי להתאים את תאי התקרור אוטומטית, מה שיכול להפחית את צריכה האנרגיה במערכות מיזוג תעשייתיות בכ-30 אחוזים ברוב המקרים. כשמדובר בשמירה, חיישנים אלחוטיים לכידת ויברציה המחוברים למערכות אינטרנט של הדברים (IoT) מגלים סימני אזהרה מוקדמים על כך שהקומפרסורים יוצאים מהאיזון, ומעבירים התראות מיידיות כדי שטכני המטיחו יוכלו לתקן את הבעיות לפני שהן מתפרצות. עבור פעולות גדולות כמו מרכזי נתונים או מחסנים לאחסון קרה שבהם כל שעה נחשבת, תכונות אלו מונעות מראש עוזרות לשמור על תפקוד חלק גם כן מטרות הירוקות. התוצאה? פחות זמן המתנה לתיקונים וחשבונות אנרגיה מופחתים משמעותית.
שילוב רכיבים חכמים מפחית את המתח המכאנלי ומאריך את חיי המחשבה. אופטימיזציה מתמדת מונעת מהתחממות מוגזמת בקומפרסורים ובשסתומים, ופוחתת את הירידה בתפקוד הקשורה לבلى ב-25% לעומת מערכות מוסדרות. אינטראופרביליות חלקה ועדכוני תוכנה קבועים מחזקים את האמינות לטווח רחוק, ותומכים בפעילות מבנים ברת-קיימא ואת תקנות התאמה לסטנדרטים תעשייתיים מתפתחים.
במהלך המעבר של מדינות ברחבי העולם ממנחים בעלי ערך התחממות גבוה (GWP) כמו R-410A, אנו עדים לשינויים משמעותיים בתעשייה של קירור ומיזוג אוויר. יצרני חלפים מציינים כי קניית קומפרסורים וויסות תואמים יקרה ב-15% עד 25% יותר, על פי מחקר שוק שנערך על ידי Future Market Insights בשנת 2024. אך עלייה במחירים זו דווקא דחפה חברות לחדש את חומרים ועיצובים. מעברי חום כוללים כיום בתדירות גבוהה סגסוגת מתכוננת לחומצה, שאורך יחסית יותר, ויצרני ציוד החלו להטמין בתכנונים שלהם מערכות מודולריות שמקלות על שדרוג של מערכות ישנות. בנוסף, התעשייה פונה לעבר מערכות סגורות (Hermetic), מאחר שהן חוסמות טוב יותר ופוחתות דליפות, מה שמסייע להיענות להנחיות הסביבה ולחסוך כסף לאורך זמן, שכן צורכי התפעול ירדו באופן ניכר.
כ-38 אחוז מהמערכות החדשות לייצור קור כעת משתמשות במקשה טבעית כמו פחמן דו-חמצני (R744) והידרוקרטנים (R290), אם כי לחלופות אלו ישנן בעיות משל elles ביחס להתקנה. מערכות הפחמן הדו-חמצני דורשות חלקים שיכולים לעמוד ברמות לחץ הגבוהות פי עשר מהן אלו הנמצאות במערכות רגילות, מה שמהווה אתגר לא מבוטח למבנים רבים. למקשה מהסוג הידרוקרטני יש בעיות שונות לגמרי שכן מדובר בחומרים דליקים שיש לשמור אותם באזורים מסוימים בלבד לפי התקנות הבטחה. בעת ניסיון לשדרג ציוד קיים לאפשרויות החדשות יותר, יש בדרך כלל ירידה של כ-32% ביעילות, שכן מערכות ישנות לא נבנו לעבודה עם סוגי שמן מתאימים. כדי להתגבר על מכשולים אלו, יצרנים החלו לשלב שסתומים חזקים יותר, מנגנוני החדרה טובים יותר, וטכנולוגיית חיישנים מתקדמת לאורך תהליך עיצוב המערכת. שדרוגים אלו עוזרים להבטיח עמידה בתקנים המפורטים במסמך ASHRAE 34-2022, גם כאשר עמידה בדרישות אלו מחייבת לעיתים שינוי מהותי במבנה הרגיל של הציוד.
דור חדש של מקררים מסוג A2L דורש איזון מורכב בין הביצועים שלהם, הסיכון לדלקת וההשפעה של חשיפה אליהם. יצרנים החלו להטמין במערכות מודולים כמו גלאי דליפת אינפרא-אדום, וכן מעכבי להטת פלמה שפועלים מול בעיות הדלקת הקטנות. גם הקומפרסורים עצמם משתפרים מאוד בימים אלה. דגמים מסוימים מגיעים לכ-95% יעילות תרמית, מה שמרשיע. אך גם בחירת החומרים אינה מוטלת בשכח. שילובים של נחושת ואלומיניום הופכים לפופולריים, שכן הם מונעים את בעיית הקורוזיה הגלואנית המטרידה, ושמורים על פוטנציאל החום הגלובלי מתחת ל-150. הגישה הזו למעשה נותנת לחברות דרך מציאותית לצעוד קדימה, אם הן מעוניינות להפעיל את העסקים שלהן מבלי לפגוע בסביבה בצורה משמעותית.
מערכות ה-HVAC המתקדמות ביותר מתחילות להכליל יותר חומרים ידידותיים לסביבה בתקופה הנוכחית. יצרנים החלו להשתמש בפוליאוריתן ביולוגיים לצד אלומיניום מחזורית בחלקים רבים, והגישה הירוקה הזו מהווה כרגע בערך מחצית מכל עבודות הבידוד ובניית מחליפי החום. כשמדובר בשיטות ייצור, טכניקות ייצור אדיטיביות מפחיתות את כמות הפסולת באופן משמעותי - כ-58% לפי דוחות התעשייה. מה שמעניין במיוחד הוא הדרך בה חברות מעצבות את המוצרים לשלב הסיום של מחזור החיים שלהן. עיצובים כאלו מקלים על פירוק היחידות הישנות, מה שמאפשר ליצרנים לשחזר ולשפר מחדש כ-90% מהחומרים. בנוסף, יש תמיכה הולכת וגדלה מקבוצות כמו שותפות ה-Sustainability של HVAC, שמבקשות לקדם גישות של כלכלה מעגלית. בעיקרון, הם רוצים שהמערכות הישנות של HVAC יהפכו לחומרי גלם לייצור ones חדשות במקום שיסתיימו במזבלה. הגישה הזו עוזרת להפחית את הנזק לסביבה לאורך כל מחזור החיים של המוצר, החל מייצור וכלה בסילוק.
סוג טכנולוגיית הקירור שמשתמשים בה קובעת אילו חלקים נדרשים. במערכות סqueezer אדי, אנו מדברים על קומפרסורים בעלי יעילות גבוהה שמשולבים עם קונדנסרים שלא יתנו קורוזיה בעבודה עם גזים מקררים כמו R-32. כשמדובר בשיטות קירור אבפורטיביות, הדברים נעשים מעניינים יותר מכיוון שהן תלויות רבות בחומרים מיוחדים שיכולים להחזיק מים ולחלק אותם בדיוק כדי לנהל את רמות הרטיבות בצורה אפקטיבית. לאחר מכן יש את הקירור באבסורפציה שמציב אתגר שונה לגמרי ודורש חליפי חום שתוכננו להחזיק מעבר לכל מיני שינויי טמפרטורה תוך כדי עבודה עם פתרונות ברומיד הליתיים הקשים. מחקרים אחרונים שפורסמו בדפוס האחרון של כתב העת Materials Science Review הדגימו למעשה בעזרת סימולציות של דינמיקת נוזלים חישובית את הדרך שבה צרכים שונים אלה משפיעים על הבחירות הנוגעות לחומרים ולעיצוב המערכת בכלל.
בזכות טכניקות ייצור אדיטיביות, אנו רואים כעת מחליף חום ערוצי מיקרו שמציעים מוליכות תרמית טובה ב-22 אחוז. התקדמות זו פירושה שמערכות דורשות פחות ב-30 אחוז בערך נוזל קירור. בהקשר לקומפרסורים, יחידות מהירות משתנה שמצוידות בשמאות מגנטיות גם הן יוצרות גלים. דגמים חדשים אלו מקטינות את אובדי האנרגיה ב-18 אחוז לעומת עיצובים מתקדמים יותר ישנים. לאלה העובדים בתנאי קיצון, ציפויים על בסיס גרפן שמיושמים על רוטורים של קומפרסורים עושים את ההבדל. הם מגדילים משמעותית את משך החיים של הרכיבים תחת לחץ, ועדיין מתאימים לשימוש עם נוזלי קירור מודרניים בעלי פוטנציאל נמוך לחימום גלובלי. התוצאה? ציוד שמבצע טוב יותר יום אחרי יום מבלי להקריב את הסטנדרטים האקולוגיים.
שילוב של מודולי תרמואלקטריקה עם טכנולוגיית לחץ אדיות מסורתית יוצר דחיפה אמיתית בשוק למרכיבים שיכולים לספק מספר פונקציות בו-זמנית, כמו שסתומי ההרחבה דו-ממזוגיים אותם אנו רואים יותר בשנים האחרונות. לפי סקירת התעשייה לניהול טמפרטורות מהשנה שעברה, יצרנים משדרים כעת מערכים של קירור מיקרו-פלואידים לתוך לוחות הקונדנסר עצמם. זה מאפשר שליטה מדויקת בהרבה יותר על הטמפרטורות במערכות האלקטרוניות צפופות שבהן ניהול חום הוא קריטי. אך כל הابטחים האלה באותם אתגרים. התעשייה צריכה דפי מפרט ייצור חדשים ומנחות בדיקה שונות לחלוטין אם היא רוצה שהמערכות ההיברידיות האלה יעבדו באופן מהימן בתנאים מגוונים של העולם האמיתי, מעבר לסביבות מעבדה סטנדרטיות.
העלייה במספר האנשים שעוברים לערים וההתחממות הגוברת יוצרות ביקוש עצום למערכות מיזוג אוויר במדינות מתפתחות רבות. תחזיות שוק מצביעות על כך שגודל ענף ה- HVAC יגדל בכ-90.5 מיליארד דולר עד 2029, עם צמיחה שנתית של כ-7%, כאשר רוב הרכבים החדשים יותקנו בשווקים דומיננטיים. יש לשקול גם את מרכזיות הנתונים, אשר בולעות כרגע כ-3% מהחשמל העולמי ודורשות רכיבי קירור מיוחדים בגלל כמות החום הגדולה שהן מפיקות בנקודה אחת. חברות מייצרות כעת קומפרסורים המותאמים לאזורים שונים, וכן חיישני טמפרטורה חכמים שפועלים יעיל ללא בזבוז של אנרגיה. בהסתכלות על מגמות אחרונות בפעילות בנייה, רואים כי מחזור הפיתוח של רכיבי קירור התקצר משמעותית מאז אמצע 2023, מכיוון שחברות מנסות לעקוב אחרי הדרישות של הצרכנים.
הבלגן שנוצר בעקבות המגפה דחף הרבה תחומים ליצור מפעלים אזוריים, כשמפעילים את פעילותיהם בצורה אסטרטגית. חמשת הגורמים המרכזיים בתחום הזה הרחיבו את שלטונם משמעותית, ולקחו כמעט מחצית מהשוק (52%) מאז 2019 על ידי רכישת מתחרים קטנים יותר. כיום, מרבית החברות שומרות על מלאי של חלפים במרחק שאינו עולה על 500 מייל מהמקום בו הם מותקנים, מה שצמצם את תקופות ההמתנה משלושה חודשים בממוצע לחודש אחד בלבד. תוכנות מתקדמות מזהירות כיום על בעיות צפויות במלאי בערך שישה שבועות מראש, ונותנות למנהלים זמן להתאושש ולתגובה. ובנוסף יש את המהפכה בשילוב הדפסה תלת-ממדית שמתפתחת ברמות מקומיות בתקופה הנוכחית. חנויות ייצור קטנות-scale יכולות לייצר מרכיבים חיוניים כמעט בלילה אחד, כאשר נתיבי משלוח מסורתיים חסומים, משהו שהוכח באופן מכאיב בתקופות הארוכות של סגרים.
יותר יצרנים בימינו עוברים על תהליכי ייצור מעגליים שדנים בהנחיות ISO 14001, ועוקבים אחרי ח footprint הפחמן משלבי החומרים הגולמיים ועד לביטול. הפטורים המסכתיים של הממשלה האמריקאית דחפו חברות להשקיע כ-23 אחוז יותר במחקר בתחום החלופות הפסולתות ותכניות למחזור שני של מוצרים ישנים. לפי דוחות תעשייתיים עדכניים, חברות ששילבו מערכות מחזור סגור ראו ירידה של כ-31 אחוזים בהפלות הייצור שלהן בתקופה של שנתיים בלבד, מ-2022 ועד 2024. המספרים הללו מדגישים היטב למה המעבר לירוק הוא לא רק טוב לכדור הארץ אלא גם משתלם כלכלית ליצרנים הרבים שמבקשים להישאר תחרותיים ולקדם את הפחתת ההשפעה הסביבתית שלהם.
יעילות אנרגטית היא המניע העיקרי שכן היא מפחיתה בזבוז משאבים ומשפרת את הביצועים הכולל של המערכת.
הן מותאמות את הקירור על פי הדרישות בפועל, ומקבלות הפחתה של 20-40% בצריכת החשמל.
האתגרים כוללים טיפול ברמות הלחץ, חששות לדליקות, והתאמה למערכות ישנות יותר.
הן מפחיתות את המתח המכאניקי ומממשות את תפעול המערכות, מה שמוריד את הבلى ומשפר את היעילות האנרגטית.
EN
חדשות חמות