Czynnik chłodniczy: Zalety pompy ciepła z propanem
Jeśli chodzi o działanie pomp ciepła, czynniki chłodnicze odgrywają ważną rolę. Bez tych substancji system grzewczy nie działałby. Ale czym dokładnie są czynniki chłodnicze? Dlaczego są one tak ważne dla pomp ciepła Carrier i jaką rolę odgrywają naturalne alternatywy, takie jak propan? Przedstawiamy przegląd i pokazujemy zalety i wady różnych substancji.
Czym są i do czego służą czynniki chłodnicze?
Czynniki chłodnicze to syntetyczne lub naturalne ciecze stosowane między innymi w klimatyzatorach i pompach ciepła firmy Carrier. Posiadają one specjalne właściwości, które umożliwiają im przenoszenie ciepła z medium o niskiej temperaturze do medium o wyższej temperaturze. W trakcie tego procesu ulegają one różnym przemianom fazowym, co przedstawia poniższy przegląd:
- Absorpcja ciepła z otoczenia: W pierwszym etapie czynnik chłodniczy w pompie ciepła przepływa przez parownik. Jest to wymiennik ciepła, który przenosi energię z powietrza zewnętrznego, gruntu lub wody gruntowej do czynnika. Pochłania on ciepło i paruje.
- Ciśnienie i temperatura wzrastają w sprężarce: Para czynnika chłodniczego przepływa następnie przez sprężarkę. Powoduje to wzrost ciśnienia, a tym samym wzrost temperatury. Jest to ważne, aby móc uwolnić przenoszone ciepło.
- Transfer ciepła do otoczenia: Czynnik chłodniczy ponownie przepływa przez wymiennik ciepła i przekazuje ciepło do chłodniejszego otoczenia. Wymiennik ciepła nazywany jest skraplaczem, ponieważ w tym miejscu czynnik chłodniczy ulega skropleniu.
- Rozprężanie czynnika chłodniczego: Jeśli przenoszone ciepło zostało uwolnione do otoczenia lub wody grzewczej, czynnik chłodniczy powraca do stanu ciekłego. Przepływa on przez specjalny zawór, gdzie zmniejsza ciśnienie i jest ponownie dostępny dla cyklu.
Uwaga: Ponieważ cykl można odwrócić, możliwe jest również chłodzenie za pomocą pompy ciepła.
Wysokie wymagania dla czynników chłodniczych w pompach ciepła
Aby obieg czynnika chłodniczego działał zgodnie z opisem, substancja musi spełniać różne właściwości. Należą do nich na przykład
- Dobre zachowanie podczas przemiany fazowej (ciecz w parę i odwrotnie)
- stabilność chemiczna we wszystkich możliwych warunkach pracy
- nietoksyczność zapobiegająca urazom
- korzystne ekologicznie pod względem GWP (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego) i ODP (potencjał niszczenia warstwy ozonowej).
Bez tych cech proces chłodzenia nie byłby możliwy w pożądanej formie. Temperatura nie mogłaby zostać podniesiona zgodnie z oczekiwaniami lub wydajność nie osiągnęłaby wymaganych wartości.
Wyjaśnienie etykietowania czynników chłodniczych
W celu jednoznacznej identyfikacji producenci oznaczają substancje standardowym wzorem. Składa się on z litery R oznaczającej czynnik chłodniczy, cyfry i, w niektórych przypadkach, innej litery. Znaczenie zależy od rodzaju substancji, jak pokazuje poniższy przegląd:
- Halogenowane czynniki chłodnicze są oznaczane przez producentów według wzoru R-XYZ. Litera "X" oznacza liczbę atomów węgla. "Y" oznacza liczbę atomów wodoru, a "Z" liczbę atomów fluoru. Jeśli na końcu znajduje się mała litera, oznacza to substancję o tym samym wzorze cząsteczkowym, ale innej strukturze. Przykładem jest R134a.
- Nieorganiczne czynniki chłodnicze można rozpoznać po trzycyfrowym numerze zaczynającym się od 7. Typowe przykłady to amoniak (R717), woda (R718) i dwutlenek węgla (R 744).
- Węglowodory są również oznaczane przez producentów literą "R" i trzema cyframi. Zwykle nie zaczynają się one od cyfry siedem i dlatego są łatwe do rozpoznania. Typowe przykłady to propen (R1270), izobutan (R600a) i propan (R290).
Istnieją również mieszaniny różnych substancji, które można rozpoznać po dołączonej wielkiej literze. Specjaliści rozróżniają mieszaniny zeotropowe, które zmieniają swoją strukturę w wyniku przemiany fazowej, oraz mieszaniny azeotropowe, które zachowują swoją strukturę.
Jakie czynniki chłodnicze są dostępne dla pomp ciepła?
Przy wyborze czynnika chłodniczego ważną rolę odgrywają indywidualne okoliczności. Szczególnie istotne są zakresy temperatur systemu (źródło ciepła, temperatura zasilania) oraz wpływ klimatyczny substancji. Poniższa tabela pokazuje, które czynniki chłodnicze są ogólnie odpowiednie dla pomp ciepła i kiedy powinny być stosowane.
W celu zmniejszenia wpływu na środowisko, czynniki chłodnicze o bardzo wysokich wartościach GWP podlegają obecnie regulacjom prawnym. Ze względu na tzw. rozporządzenie F-Gas (rozporządzenie UE nr 517/2014 w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych), wiele czynników chłodniczych nie może być już wprowadzanych na rynek bez ograniczeń. Z drugiej strony, HFO i naturalne czynniki chłodnicze, takie jak propan do pomp ciepła, są korzystne dla środowiska i niedrogie.
Nawiasem mówiąc: Carrier w coraz większym stopniu polega na propanie jako naturalnym czynniku chłodniczym do pomp ciepła.
Wyższe wymagania dotyczące instalacji ze względu na naturalne czynniki chłodnicze
Naturalne czynniki chłodnicze stosowane w pompach ciepła często mają wyższe wymagania konstrukcyjne. Wynika to z faktu, że czynniki te są często łatwopalne. Dobrym tego przykładem jest propan. W praktyce jednak potencjalne zagrożenie jest niewielkie. W końcu:
- obiegi chłodnicze są hermetycznie zamknięte
- używane są tylko bardzo małe ilości czynnika chłodniczego
- istnieją obowiązkowe bezpieczne odległości od drzwi piwnicznych i studzienek oświetleniowych
Czy naturalne czynniki chłodnicze są opłacalne dla pompy ciepła?
Jeśli chodzi o zastosowanie w domach wolnostojących i bliźniaczych, obecnie coraz częściej stosuje się pompy ciepła na propan, takie jak Carrier AquaSnap 30AWH-HP i AquaSnap 30AWH-NG(A) z R290 jako czynnikiem chłodniczym. Czynnik ten ma GWP równy trzy, a zatem jest trzy razy bardziej szkodliwy niż CO₂, gdy jest uwalniany do atmosfery. Jednak w porównaniu z konwencjonalnymi czynnikami, takimi jak R410A i R134a, współczynnik ocieplenia globalnego jest co najmniej 590 razy niższy. Ponadto pompa ciepła z R290 (propan) osiąga wyższe temperatury. Technologia ta jest zatem idealna zarówno dla nowych, jak i istniejących budynków, na przykład w przypadku modernizacji pompy ciepła.
Pompy ciepła na propan: zalety i wady w skrócie
Propan ma niski współczynnik GWP. Ma niski współczynnik ocieplenia globalnego i nie jest objęty rozporządzeniem w sprawie F-gazów. Czynnik ten jest ogólnie niedrogi i będzie nadal dostępny w przyszłości. Zaletą są również jego właściwości termodynamiczne, które umożliwiają wydajną i niezawodną pracę - w tym pomp ciepła Carrier na propan. Poniższy przegląd przedstawia najważniejsze zalety w skrócie:
- Niskie koszty eksploatacji dzięki wysokiej efektywności energetycznej
- Szeroki zakres zastosowań dzięki temperaturom do 70°C
- Możliwość zastosowania również w starych budynkach bez kosztownej przebudowy
- Korzyści ekologiczne dzięki niskiemu współczynnikowi GWP od 2 do 3
- Wyższe dopłaty do pompy ciepła dzięki naturalnym czynnikom chłodniczym
Pompa ciepła na propan ma również wady. Wynika to z faktu, że czynnik ten jest wysoce łatwopalny, a zatem wiąże się z pewnym potencjałem zagrożenia. W praktyce jest to jednak zazwyczaj nieistotne. Wynika to z niskiego poziomu czynnika chłodniczego, hermetycznie zamkniętych obiegów chłodniczych i wyższych środków ostrożności podczas instalacji.
Dostępne pompy ciepła typu monoblok i split z czynnikiem R290
Jeśli chcesz używać propanu jako naturalnego czynnika chłodniczego, masz szeroki wybór. Obecnie dostępne są zarówno pompy ciepła typu split, jak i monoblok z R290. Systemy są dostępne w różnych zakresach mocy, a zatem dla wielu budynków i obszarów zastosowań.
