Czynnik chłodniczy w pompie ciepła
O tym warto pamiętać
W 2020 roku w Niemczech zainstalowano niemal 120 000 pomp ciepła, co oznacza 40-procentowy wzrost w porównaniu z rokiem wcześniejszym. W 2021 roku zbyt pomp ciepła raz jeszcze zwiększył się o 28% – tendencja jest przy tym cały czas rosnąca.1 Urządzenia cieszą się popularnością przede wszystkim ze względu na przyjazność dla środowiska. W tym artykule wyjaśnimy, jaką rolę odgrywa czynnik chłodniczy w pompie ciepła oraz na co trzeba zwrócić uwagę przy zakupie.
Czym dokładnie jest czynnik chłodniczy?
Norma DIN EN 378-1 definiuje czynnik chłodniczy jako płyn wykorzystywany do przenoszenia ciepła w instalacji chłodniczej. Ciepło jest przy tym pobierane przy niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu oraz oddawane przy wyższych temperaturach i wyższym ciśnieniu. Stan czynnika chłodniczego zmienia się przy tym z ciekłego na gazowy i odwrotnie.
W mowie potocznej płyn chłodzący i czynnik chłodniczy to terminym których używa się często zamiennie. Nie jest to jednak poprawne z technicznego punktu widzenia. Czynnik chłodniczy ma dla działania pompy ciepła kluczowe znaczenie. Nie wystarczy przy tym prosty płyn chłodzący.
Oto różnice:
- Czynnik chłodniczy odprowadza ciepło także wówczas, gdy temperatura otoczenia jest wyższa niż przedmiot/urządzenie, które ma zostać schłodzone. Dzieje się tak na przykład w przypadku lodówki.
- Płyn chłodzący może z kolei odprowadzać ciepło przedmiotu tylko wówczas, gdy temperatura otoczenia jest niższa. Przykładowo rozgrzany za pomocą silnika samochodu płyn chłodzący odprowadza ciepło do zimniejszego otoczenia.
Czynnik chłodniczy jest konieczny do aktywnego chłodzenia, w przypadku którego temperatury są niższe od temperatury otoczenia. Wykorzystuje się go w przemyśle, lodówkach, chłodziarkach oraz samochodowych układach klimatyzacji. Temperatura wnętrza powinna być tutaj zawsze niższa niż temperatura na zewnątrz.
Pompa ciepła działa na tej samej zasadzie, tylko odwrotnie. Ciepło jest pobierane z otoczenia i doprowadzane do budynku lub systemu grzewczego. W zależności od rodzaju pompy ciepła, obieg czynnika chłodniczego można zainstalować osobno lub zamontować w urządzeniu. To ostatnie rozwiązanie stosuje się na przykład w przypadku pompy ciepła powietrze/woda CHA-Monoblock firmy WOLF.
Właściwości czynników chłodniczych
Właściwości czynnika chłodniczego mogą się różnić zależnie od obszaru zastosowania. Mają jednak pewne cechy wspólne. Co do zasady wszystkie czynniki chłodnicze spełniają następujące wymagania fizyczne:
Ogólne właściwości
Niski punkt wrzenia
Bardzo wysoka stabilność chemiczna
Do skroplenia wymagane jest niskie ciśnienie
Wysoki współczynnik wydajności
Niewielka ilość pary
Przegląd czynników chłodniczych
Różnice wynikają z obszaru zastosowania i rodzaju czynnika:
- FKW – fluorowęglowodory (bez chloru)
- HFKW – halogenowane fluorowęglowodory (bez chloru)
- HFO – halogenowane fluorowane olefiny
- Naturalne czynniki chłodnicze (na przykład propan)
- FCKW – chlorofluorowęglowodory (już zabronione)
- HFCKW – halogenowane chlorofluorowęglowodory (już zabronione)
Niektóre rodzaje czynników chłodniczych (takie jak znane FCKW) są już zabronione, ponieważ ich emisja do środowiska powoduje uszkodzenie warstwy ozonowej atmosfery.
Te czynniki chłodnicze wykorzystywane są w pompach ciepła
Obecnie stosuje się zwykle fluorowane węglowodory, takie jak FKW i HFKW. Te czynniki chłodnicze są stosowane w większości pomp ciepła, ale także w instalacjach klimatyzacyjnych budynków i pojazdów. Noszą wówczas miano R134a.
W przyszłości planuje się większe wykorzystywane naturalnych czynników chłodniczych, takich jak propan (R290), amoniak czy CO2, co ma na celu ograniczenie zagrożenia ze strony potencjalnie szkodliwych dla klimatu fluorowanych czynników chłodniczych. Jako przyszłościową alternatywę dla czynników chłodniczych pomp ciepła wymienia się zwłaszcza R290. Jest bowiem kompatybilny z wysokimi temperaturami zasilania, ma bardzo niski „Global Warming Potential” (GWP) oraz wyróżnia się korzystną ceną.
Wartość GWP opisuje względny potencjał wywoływania globalnego ocieplenia czynników chłodniczych w porównaniu z CO2. Układ chłodzenia jest zazwyczaj szczelny i nie ma konieczności otwierania go podczas przeciętnego okresu eksploatacji instalacji grzewczej. Jeżeli jednak czynniki chłodnicze, takie jak FKW czy HFKW, przedostaną się do środowiska poprzez nieszczelne miejsca lub przy okazji utylizacji starego sprzętu, to są tysiąc razy bardziej szkodliwe dla klimatu niż CO2. Z tego względu ważne jest, aby zwrócić szczególną uwagę na wartość GWP.
W zależności od obszaru zastosowania trzeba jednak uwzględnić także aspekty techniczne. Z tego względu przejście na naturalne alternatywy nie zawsze może obyć się bez żadnych komplikacji, jeśli czynnik chłodniczy nie ma być palny. Podstawą prawną określającą zasady postępowania z czynnikami chłodniczymi w pompach ciepła i innych instalacjach jest tak zwane rozporządzenie o gazach fluorowanych. Obejmuje ono następujące aspekty:
- Obniżenie sprzedawanych ilości częściowo fluorowanych węglowodorów do 20% w porównaniu z określoną w 2015 roku ilością wyjściową (do 2030 roku).
- Zakaz wykorzystywania w przypadku możliwości stosowania przyjaznych dla klimatu alternatyw
- Kompleksowe przepisy dotyczące kontroli szczelności obwodów chłodzenia, oznaczania i utylizacji czynników chłodniczych
Nieznaczne nakłady pracy na konserwację
W celu zapewnienia nienagannego działania instalacji grzewczej konieczna jest jej konserwacja i kontrola. Zgodnie z powyższym rozporządzeniem coroczna kontrola szczelności pomp ciepła jest jednak wymagana tylko w przypadku instalacji zawierających ponad 5 ton równoważnych w stosunku do CO2 gazów cieplarnianych w formie czynnika chłodniczego. W przypadku hermetycznie zamkniętych systemów granica wynosi nawet 10 ton.
W domach jednorodzinnych nie da się jednak zazwyczaj osiągnąć tej granicy. W związku z tym nie ma tam konieczności wykonywania prac konserwacyjnych. W przypadku korzystania z pomp ciepła Monoblock, takich jak CHA firmy WOLF, cały obwód chłodniczy jest zamontowany w urządzeniu. Mimo to co do zasady zaleca się jednak systematyczne przeprowadzanie kontroli całej instalacji grzewczej. Jej koszty są stosunkowo niskie.
Znajdź swojego instalatora!
Znajdź certyfikowanych instalatorów firmy WOLF w swojej okolicy.
Czynnik chłodniczy jako warunek działania pomp ciepła
Do działania pompy ciepła wymagane jest stosowanie odpowiedniego czynnika chłodniczego. Oprócz właściwości technicznych trzeba jednak zwrócić uwagę na szkodliwość klimatyczną gazów. Z uwagi na to, iż odsetek węglowodorów fluorowanych w czynnikach chłodniczych do pomp ciepła ma zostać do 2030 roku ograniczony o jedną piątą, właściciele domów już teraz powinni rozglądać się za przyszłościowymi alternatywami.
Decydując się na produkty, takie jak CHA-Monoblock firmy WOLF, już teraz zyskać można wydajną pompę ciepła z ekologicznym czynnikiem chłodniczym, która wymaga nieznacznej konserwacji oraz wyróżnia się za sprawą wydajności. Przed podjęciem decyzji warto jednak zawsze skorzystać z indywidualnego doradztwa.
Masz pytania?
Znalezienie odpowiedniego rozwiązania dla Twojego domu może być skomplikowane i czasochłonne - chętnie pomożemy.
