Экологические ограничения и переход к современным агентам

Хладоны решили задачу, которую до них никто не решал: тушить в замкнутом объёме малым запасом вещества, не убивая людей и не портя оборудование. Через тридцать лет выяснилось, что за это заплачено свойством, которого никто не искал и никто не измерял, — разрушением стратосферного озона. История замены хладонов важна для инженера не экологической стороной, а тем, как отрасль переходит с одного вещества на другое на объектах со сроком службы в тридцать лет.

6.1 Почему запрет ударил именно по хладонам

Озоноразрушающая способность вещества измеряется относительной величиной: за единицу принят один из хлорфторуглеродов (ХФУ), а именно ХФУ-11, а остальные вещества сравниваются с ним по массе выброса. Приложение A Монреальского протокола относит хладоны к группе II и даёт им следующие значения: halon 1211 — 3, halon 2402 — 6, halon 1301 — 10.

Это и объясняет жёсткость мер. Хладоны разрушают озон в несколько раз сильнее, чем те самые хлорфторуглероды, из-за которых всё началось. Причина — атом брома: он же обеспечивает высокую огнетушащую способность и он же в стратосфере работает эффективнее хлора. Свойство, ради которого вещество выбрали в 1950 году, оказалось тем самым, из-за которого его пришлось запретить.

6.2 Монреальский протокол: что именно запретили и в какие сроки

Международная база была подготовлена в два шага. В 1985 году принята Венская конвенция об охране озонового слоя — рамочный документ. 16 сентября 1987 года подписан Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой; в силу он вступил 1 января 1989 года.

Дальнейшие сроки задавались поправками. Копенгагенская поправка 1992 года установила окончательные даты для развитых стран: производство хладонов прекращается с 1 января 1994 года, производство хлорфторуглеродов и тетрахлорида углерода — с 1 января 1996 года.

Три уточнения, без которых норму читают неверно.

• Запрещено производство и потребление, а не эксплуатация. Уже

смонтированная установка не становится вне закона в момент наступления даты.

• Сохранены критические виды применения. Авиация и ряд военных

задач продолжали получать хладон, но из накопленного «банка» — рекуперированного и очищенного вещества, а не из нового производства.

• Ограничение вводилось поэтапно и по группам стран. Даты для

развивающихся стран отличались от дат для развитых.

Практическое следствие для собственника объекта простое: вещество исчезает не в день запрета, а в тот день, когда установку надо перезарядить, а перезаряжать нечем. Между этими двумя датами проходит столько лет, сколько установка простоит без срабатываний, и именно поэтому запрет 1994 года до сих пор всплывает на объектах, введённых в эксплуатацию в восьмидесятые годы.

6.3 Россия и наследие хладонов

Советский Союз подписал Монреальский протокол 29 декабря 1987 года и ратифицировал его 10 ноября 1988 года. Российская Федерация выступает стороной протокола как правопреемник.

К моменту вступления ограничений в силу в стране был большой парк установок на хладоне 114В2 — прежде всего на особо важных объектах и в военной технике. Производство вещества прекращено, применение в новых установках признано нецелесообразным, и парк подлежал постепенной замене. Работа эта не закончена до сих пор: установки живут долго, а повод заняться заменой у эксплуатирующей организации появляется, как правило, при срабатывании или при очередном освидетельствовании модулей.

6.4 Что пришло на замену

Замена искалась по трём условиям сразу: нулевая озоноразрушающая способность, приемлемая огнетушащая эффективность и допустимость применения там, где бывают люди. Сложились три семейства.

• Инертные газы и их смеси (IG-541, IG-55, IG-100) — азот, аргон и

диоксид углерода в разных сочетаниях. Озон не разрушают, парниковым эффектом не обладают, в очаге не разлагаются. Плата — низкая огнетушащая эффективность на единицу массы: запас вещества и число баллонов заметно больше, чем у химических агентов.

• Гидрофторуглероды (HFC-227ea и HFC-125) — химические агенты без

атомов брома и хлора. Тушат торможением реакции горения, по объёму запаса близки к хладонам.

• Фторкетон (FK-5-1-12) — синтетическая жидкость, хранящаяся в

модуле в жидкой фазе. По данным разработчика, озоноразрушающая способность нулевая, потенциал глобального потепления равен единице, время жизни в атмосфере — порядка пяти суток.

Потенциал глобального потепления — вторая относительная величина, которую нужно знать проектировщику: она показывает, во сколько раз выброс килограмма вещества сильнее влияет на климат, чем выброс килограмма диоксида углерода за столетний горизонт. Именно по этому показателю гидрофторуглероды и попали под следующее ограничение.

6.5 Кигалийская поправка: второй виток

15 октября 2016 года на двадцать восьмом совещании сторон Монреальского протокола в Кигали была принята поправка, добавившая в протокол новое приложение F и распространившая контроль на гидрофторуглероды. В силу поправка вступила 1 января 2019 года.

Логика та же, что и в 1987 году, но причина другая. Гидрофторуглероды озон не разрушают — их ограничили как парниковые газы. Приложение F приводит для каждого вещества потенциал глобального потепления: у огнетушащих гидрофторуглеродов (HFC-227ea и HFC-125) он равен соответственно 3220 и 3500. Речь идёт о поэтапном сокращении производства и потребления, а не о единовременном запрете.

Россия приняла поправку постановлением Правительства Российской Федерации от 25 марта 2020 года № 333; для России поправка действует с 1 января 2021 года.

Для отрасли это означает, что выбор между инертной смесью, химическим агентом и фторкетоном перестал быть только техническим и стал ещё и вопросом о том, чем установку можно будет заправлять через двадцать лет. Инертные смеси при этом оказались в положении, которого у них не было тридцать лет назад: их низкая эффективность на единицу массы — недостаток постоянный, а вот правового риска у азота и аргона нет и не предвидится, потому что ограничивать в них нечего.

6.6 Уход 3M с рынка Novec 1230 и что это значит для объекта

Фторкетон вышел на рынок как продукт компании 3M под торговым наименованием Novec 1230. 20 декабря 2022 года компания объявила о выходе из производства пер- и полифторалкильных веществ (PFAS) к концу 2025 года и о прекращении их применения в своей продукции. Выпуск Novec 1230 в конце 2025 года прекращён.

Это событие часто пересказывают как «фторкетон запретили». Такое прочтение неверно, и разницу стоит держать в голове.

• Запрета на сам фторкетон (FK-5-1-12) ни Монреальский протокол, ни

Кигалийская поправка не вводили: озоноразрушающей способности у него нет, потенциал глобального потепления близок к единице.

• Из российских правил проектирования вещество не исключено: оно

остаётся в перечне газовых огнетушащих веществ СП 485.1311500.2020.

• Прекращён выпуск конкретного продукта конкретной компанией. Само

вещество производят и другие компании под другими торговыми наименованиями.

Отсюда три практических требования к работе на российском объекте. Первое: в проекте указывается вещество по его химическому обозначению, а не по торговому наименованию — иначе проект привязан к поставщику. Второе: при приёмке и при обслуживании на каждую партию вещества запрашиваются документы производителя, подтверждающие состав и соответствие. Третье: доступность вещества на горизонте службы установки проверяется на стадии выбора агента, а не в момент, когда модуль уже разряжен и его нужно заправлять.

6.7 Как читать эту историю проектировщику

За сто лет отрасль сменила пять поколений огнетушащих веществ, и каждое уходило по причине, которой не было в техническом задании на момент его выбора: тетрахлорид углерода — из-за фосгена, диоксид углерода — из-за опасности для людей, хладоны — из-за озона, гидрофторуглероды — из-за климата. Вещество, которое сегодня выглядит окончательным решением, в этом ряду шестое, а не последнее.

Практический вывод для проекта, который делается на тридцать лет вперёд, из этого следует один. Установка проектируется так, чтобы замена вещества не означала замену всей установки: с запасом по трубопроводам и креплениям, с документированным расчётом, к которому можно вернуться, и с указанием вещества по химическому обозначению. Об этом — часть IX, а о свойствах каждого из применяемых сегодня веществ — часть VI.