Pompy ciepła na propanie R290 – rewolucja czy konieczność?

mgr inż. Damian Czernik, projektant instalacji sanitarnych, specjalista budownictwa energooszczędnego, autor bloga Okiem inżyniera Każde urządzenie chłodnicze pracujące w obiegu termodynamicznym wykorzystuje czynnik chłodniczy, który pośredniczy w transporcie energii cieplnej między otoczeniem a instalacją w budynku. Niestety, obecnie stosowane czynniki chłodnicze to substancje szkodliwe, wykazujące negatywny wpływ na środowisko i warstwę ozonową. Jednak w ostatnich latach popularnością cieszą się naturalne czynniki chłodnicze o podobnych właściwościach jak klasyczne czynniki, ale mające znikomy wpływ na efekt. Dlatego w poniższym artykule omówię, czym są naturalne czynniki chłodnicze oraz jaką rolę w najbliższej przyszłości (zwłaszcza w pompach ciepła) odegra naturalny czynnik propan R290.

Wprowadzone 1 stycznia br. nowe rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie wymusza na architektach i projektantach branżowych stosowanie rozwiązań grzewczych wykorzystujących odnawialne i niskoemisyjne źródła ciepła. Bez wątpienia do takich rozwiązań należą pompy ciepła, których zadaniem jest przenoszenie ciepła z dolnego, niskotemperaturowego źródła ciepła do górnego źródła ciepła o temperaturze wyższej. W ujęciu teoretycznym pompa ciepła nie produkuje energii cieplnej, tylko ją przenosi między dwoma różnymi ośrodkami temperaturowymi. Proces taki kojarzy się z pompowaniem ciepła z dołu do góry, jednak w jego trakcie występuje dodatkowo podwyższanie temperatury czynnika roboczego. Może być to zrealizowane w wymuszonym obiegu poprzez dostarczenie pracy do napędu sprężarki (pompa sprężarkowa) lub wykorzystanie strumienia ciepła (pompa absorpcyjna). Choć sam proces działania pompy ciepła jest złożony, nie będziemy go poruszać w poniższym artykule, ale omówimy cel i zasadność działania czynników chłodniczych w takich pompach.

Czym są czynniki chłodnicze?

Podstawowym wyposażeniem pompy ciepła jest sprężarka, zawór rozprężny oraz dwa wymienniki – parownik i skraplacz. W takim układzie pracuje czynnik chłodniczy, który

w wyniku sprężania i rozprężania pobiera lub oddaje ciepło. Niestety, czynniki chłodnicze są substancjami, które w wyniku niekontrolowanego wycieku stanowią zagrożenie dla środowiska. Ich emisja przyczynia się do niszczenia warstwy ozonowej, co w następstwie prowadzi do efektu globalnego ocieplenia. Dlatego polityka Unii Europejskiej w ostatnich latach stała się bardzo restrykcyjna wobec wszystkich czynników chłodniczych. Przykładowo niektóre z nich, tj. freony CFC (chlorofluorowęglowodory) i HCFC (wododorochlorofluorowęglowodory), musiały zostać wycofane z rynku. Na ich miejsce opracowano mniej szkodliwe preparaty, które każdorazowo muszą być użytkowane zgodnie z obowiązującymi przepisami prawnymi i zasadami bezpieczeństwa.

Zanim przejdę do kwestii naturalnych czynników chłodniczych, których eksploatacja obecnie nie podlega żadnym restrykcjom prawnym, warto przyjrzeć się bliżej wszystkim rodzajom czynników chłodniczych.

Obecnie na rynku czynników chłodniczych wyróżniamy kilka podstawowych grup: » CFC, » HCFC, » HFC/HC/NH3, » HFO.

Zgodnie z obowiązującymi regulacjami prawnymi, substancje o wysokim potencjale niszczenia warstwy ozonowej zostały wycofane lub są stopniowo usuwane z obiegu. Nawet jeśli urządzenia starego typu nadal działają, korzystając z czynnika chłodniczego CFC, niedozwolone jest ich uzupełnianie tym właśnie materiałem.

Miejsce szkodliwych czynników zastępują natomiast preparaty o bliskim zeru lub zerowym wpływie na warstwę ozonową, tj. czynniki syntetyczne. Najpopularniejszy podział czynników chłodniczych przedstawia tabela.

Naturalne czynniki chłodnicze – szanse rozwoju

Wycofywanie czynników z grupy CFC i HCFC w krajach rozwiniętych zrodziło wątpliwości: jaki jest najlepszy zamiennik tego czynnika? Tutaj coraz więcej głosów pada na naturalne czynniki chłodnicze. Są to substancje, które powstały w wyniku procesów naturalnych, posiadające podobne właściwości, co tradycyjne czynniki, ale mające znikomy wpływ na efekt cieplarniany czy warstwę ozonową. Najpopularniejsze z nich to: czynnik R744, wszystkim znany jako zwykły dwutlenek węgla, R717, czyli amoniak, R290 – propan oraz izobutan R600a.

Przyszłość naturalnych czynników chłodniczych (w tym popularnego R290) jest obecnie tematem numer jeden wśród producentów pomp ciepła. Propan zdecydowanie jest warty uwagi, ponieważ ma doskonałe właściwości termodynamiczne, z tego względu znajduje coraz większe zastosowane w powietrznych pompach ciepła. Pompa ciepła wykorzystująca propan R290 nie wymaga z kolei rejestracji w Centralnym Rejestrze Operatorów – z racji tego, że nie zawiera związków chloru, fluoru i ma zerowy wpływ na środowisko. Ma on bowiem znikomy wpływ na efekt cieplarniany (GWP = zaledwie 3) oraz zerowy potencjał niszczenia warstwy ozonowej (ODP = 0).

Tymczasem użytkownicy konwencjonalnych pomp ciepła na gazy fluoropochodne, tj, R410A, R32, są zobowiązani do realizowania cyklicznych kontroli szczelności – te z kolei powinny być wykonywane przez uprawnionych instalatorów z certyfikatem. Dodatkowo użytkownicy pomp, które zawierają określoną ilość czynnika chłod-

AKCJA TERMOMODERNIZACJA

Po prostu. Rewolucyjne. Oszczędne.

Powietrzne pompy ciepła Bosch Compress 7000i AW Korzystanie z energii odnawialnej może być bardzo łatwe

Ponadprzeciętna efektywność!*

52%

Oszczędność miejsca!

Bosch Compress 7000i AW

– kompaktowe urządzenia, zajmujące niewiele przestrzeni. ▶ wyjątkowa efektywność energetyczna (współczynnik COP do 5,1) ▶ rewolucyjny design ▶ łatwa i komfortowa obsługa – możliwość sterowania przez internet ▶ wyjątkowo cicha praca ▶ dla nowego budownictwa, modernizowanych obiektów oraz na wymianę dotychczasowego urządzenia

www.bosch-termotechnika.pl

Produkty zawierają fluorowane gazy cieplarniane. Szczegółowe dane w tym zakresie, zgodne z rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady UE nr 517/2014, są dostępne na stroniewww.bosch-termotechnika.pl. * Dane te odnoszą się do średniej w branży dla pomp ciepła powietrze/woda o mocy grzewczej wynoszącej około 8 kW (A-7 / W35).