Czynniki chłodnicze w pompach ciepła

Czynnik chłodniczy jest niezbędny do działania procesu ogrzewania (lub chłodzenia). Pompy ciepła mogą wykorzystywać różne czynniki chłodnicze – zarówno naturalne, jak i syntetyczne. Istnieje wiele aspektów wpływających na wybraną opcję czynnika, a każdy z nich ma swoje zalety i wady.

Czynnik chłodniczy jest płynnym związkiem chemicznym, który może szybko zmienić postać z ciekłej na gazową. Powodem, dla którego czynnik chłodniczy jest skutecznym składnikiem wymiany ciepła, jest to, że może on szybko zmieniać stan skupienia z gazowego na ciekły. Proces przenosi ciepło z jednego miejsca do drugiego. Pamiętaj — czynniki chłodnicze nie wytwarzają ciepła ani chłodu, po prostu je przenoszą. Aby pomieszczenie było chłodniejsze, czynnik chłodniczy absorbuje energię cieplną z powietrza, które odparowuje wewnątrz. Następnie uwalnia to ciepło gdzie indziej poprzez kondensację. Ten proces jest odwrócony w przypadku pomp ciepła.

Każdy rodzaj niewykorzystanego czynnika chłodniczego należy poddać odzyskowi w wyspecjalizowanej firmie
Każdy rodzaj niewykorzystanego czynnika chłodniczego należy poddać odzyskowi w wyspecjalizowanej firmie. Fot. Stock Adobe

Rodzaje czynników

Najczęstszym rodzajem czynnika chłodniczego stosowanego w pompach ciepła jest syntetyczny R-410A. Wodorofluorowęgloworodory, czyli fluorowane gazy cieplarniane do których należy R-410A, są obecnie najczęściej stosowane w domowych pompach ciepła.

REKLAMA

Do tej grupy należą:

  • R410A – czyli bliskoazeotropowa mieszanina czynników R32 (50%) i R125 (50%),
  • R134a – czyli tzw. tetrafluoroetan,
  • R407C – czyli niepalna, zeotropowa mieszanina czynników R32 (23%), R125 (25%) i R134A.

Oprócz powyższych coraz częściej spotkać można także takie czynniki, jak:

  • R32 – czyli difluorometan, popularny m.in. w klimatyzatorach,
  • R1234ze – trans-1,3,3,3-tetrafluoroprop- 1-en, charakteryzujący się niskim współczynnikiem GWP.

Oznaczenia GWP i ODP – pod nimi kryją się wskaźniki dotyczące ekologii czynników chłodniczych stosowanych w pompach ciepła.
Skrót ODP (Ozone Depletion Potential) oznacza potencjał niszczenia warstwy ozonowej.
Skrót GWP ang. Global Warming Potential, określa wpływ czynnika na globalny efekt cieplarniany. Wartość ta jest wynikiem porównania ilości ciepła zatrzymanego przez 1 kg gazu i ilości zatrzymanego ciepła przez 1 kg dwutlenku węgla – najczęściej w horyzoncie 100 lat.

Naturalne czynniki chłodnicze bazują na substancjach, które już występują w środowisku naturalnym. Naturalne czynniki chłodnicze są fantastyczną opcją długoterminowego zastąpienia bardziej szkodliwych HFC, ale wciąż mają własne wyzwania do pokonania. Obecnie dostępne naturalne czynniki chłodnicze to dwutlenek węgla, amoniak, węglowodory, powietrze i woda. Wśród nich wymienić warto chociażby R290, czyli propan oraz R744, czyli dwutlenek węgla (CO2).

Ekologicznie i bezpiecznie!

Idealny czynnik chłodniczy powinien być bezpieczny, zarówno dla ludzi i środowiska, a równocześnie wykazywać dobre właściwości termodynamiczne. Do tej pory nie udało się naukowcom znaleźć takiej substancji, która spełniłaby wszystkie wymagania. Rynek i producenci wciąż testują różne kombinacje i substancje z nadzieją, że w końcu taki czynnik chłodniczy zostanie odkryty.
Uwaga! Żaden z czynników nie wpływa na globalne ocieplenie, jeżeli nie dojdzie do wycieku z pompy ciepła czy klimatyzacji. Ogromnie istotną kwestią jest oddanie do odzysku zużytego czynnika chłodniczego. W takim obiegu jesteśmy 100% ekologiczni!

Bezpieczeństwo

Czynniki chłodnicze można podzielić na poszczególne grupy, zależnie od ich stopnia palności lub toksyczności. Palność substancji – tu stosuje się oznaczenie cyfrowe, gdzie 1 oznacza czynniki niepalne, 2 – czynniki palne, 2L – umiarkowanie palne, natomiast cyfra 3 oznacza substancje łatwopalne lub wybuchowe. Toksyczność określana jest literą: A (niska toksyczność) lub B (wysoka toksyczność). I tak, przykładowo, propan (R290) jest czynnikiem palnym, co oznacza, że producent zobowiązany jest zachować dodatkowe środki bezpieczeństwa dla użytkowników urządzeń z tym czynnikiem. Dla odmiany, R410A oraz R134a to czynniki chłodnicze należące do grupy A1, czyli charakteryzują się zarówno niepalnością, jak i niską toksycznością, dzięki czemu są bezpieczne dla użytkownika. To właśnie te dwa kluczowe aspekty mają znaczenie podczas projektowania urządzeń, wymagających zastosowania czynnika chłodniczego.

Zdaniem eksperta: Na rynku dostępne są pompy ciepła z różnymi czynnikami chłodniczymi np. R134a, R410A, R290, R32. Czy jego rodzaj wpływa na jakość działania i efektywność energetyczną urządzenia? Zastosowany w pompie ciepła czynnik chłodniczy, poza oddziaływaniem na środowisko naturalne, ma również wpływ na samą pracę urządzenia. Nie tylko stabilność, ale również wydajność i energooszczędność. Przykładowo, aktualnie stosowany we wszystkich pompach ciepła Gree czynnik R32, w porównaniu do powszechnie wykorzystywanego do niedawna na rynku czynnika R410A, pozwala osiągnąć nawet do 5% wyższy wskaźnik efektywności ogrzewania COP. Sama temperatura tłoczenia R32 jest wyższa o około 20°C. Natomiast aktualnie coraz szerzej rozwijane jest wykorzystanie czynnika R290, czyli propanu. Czynnik ten pozwala, w porównaniu do R134a lub R404A, zwiększyć efektywność nawet 10-15%. Przy tym temperatura tłoczenia R290 to jedynie około 75°C. Jak widać bezpośredni wpływ zastosowanych czynników na parametry efektywności pomp ciepła jest znaczny. Stąd wielu producentów podejmuje stałe wysiłki i działania w zakresie wykorzystania coraz to nowych czynników chłodniczych.
Rafał Piguła, Manager ds. Produktu FREE Polska Sp. z o.o.

R410A – najpopularniejszy czynnik chłodniczy

Czynnik ten jest jednym z najpopularniejszych, które stosuje się w układach klimatyzacji i pompach ciepła. Czynnik chłodniczy R410A zastąpił czynnik R22 (wycofany z produkcji w USA w 2020 roku ponieważ posiadał wysokie ODP (potencjału niszczenia warstwy ozonowej). Czynnik R410A stosuje się w urządzeniach chłodniczych, grzewczych i klimatyzacyjnych, których temperatura parowania wynosi od -70°C do 40°C.

R32 – najbardziej wydajny i ekologiczny

R32 (difluorometan) to czynnik chłodniczy stosowany w pompach ciepła oraz klimatyzatorach. Obecnie to jeden z najwydajniejszych i najbardziej ekologicznych czynników chłodniczych do pomp ciepła. Czynnik chłodniczy R32 ma znacznie niższy GWP od czynnika R410A i wynosi on dokładnie 675.

Czynnik R32 czy R410A?

Od 2025 roku zgodnie ze zmianami wprowadzonymi przez Komisję Europejską, wszystkie czynniki o GWP powyżej 750 będą zakazane w stosowaniu – na tę listę wpisuje się zatem czynnik R410. Jednocześnie czynnik czynnik R32 spełnia wymagania europejskich przepisów F-gaz. W 2006 roku Unia Europejska wdrożyła przepisy F-gaz, aby zminimalizować ryzyko negatywnego wpływu na środowisko substancji używanych jako czynniki chłodnicze (np. chlorofluorowęglowodory). UE wprowadziła system certyfikacji dla instalatorów oraz serwisantów, a dodatkowo w skład przepisów weszły obowiązkowe kontrole szczelności. W 2015 roku przepisy F-gaz uległy modyfikacji, które wymagają projektowania pomp ciepła o jeszcze lepszych parametrach w kontekście ekologii. Według prognoz, emisje F-gazów na terenie UE mają być obniżone o dwie trzecie do 2030 r., w porównaniu do 2014 roku. Co ciekawe, od 2025 roku ustawa F-gaz całkowicie ma zakazywać stosowania czynników chłodniczych o wartości GWP powyżej 750 w systemach SPLIT, o ładunku czynnika poniżej 3 kg. R32 spełnia te wymagania, tym samym przyczyniając się do redukcji emisji chlorofluorowęglowodorów. R32 ułatwia także serwisowanie pompy ciepła, ponieważ charakteryzuje się jednorodną konsystencją, co umożliwia jego uzupełnianie bez konieczności opróżniania całej instalacji, a także łatwiejsze wykrycie ewentualnych wycieków. Do tego mniejsza wymagana ilość czynnika skutkuje dużo niższymi kosztami naprawy. Co więcej, właściwości R32 umożliwiają ładowanie tego czynnika zarówno w stanie ciekłym jak i gazowym (co nie jest już możliwe z R410A). Minus? – konieczność zainstalowania czujników wycieku dla niektórych modeli, ponieważ ten czynnik jest bezbarwny i bezwonny. Na rynku dostępne są jednak pompy z sygnalizatorem wycieków.

Magdalena Odrzańska

«
»

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *