Ekologické plnivo do tepelných čerpadel: Druhy a vlastnosti

Tepelná čerpadla jsou zařízení, která hrají klíčovou roli v moderních systémech vytápění a chlazení. Princip jejich fungování spočívá ve využívání nízkopotenciálové energie z externích zdrojů, jako je vzduch, voda nebo země, pro ohřev nebo ochlazení bytových i nebytových prostorů.

Chladiva používaná v tepelných čerpadlech

V minulosti byla používána chladiva na bázi plně halogenových uhlovodíků (CFC), později to byly částečně halogenované uhlovodíky (HCFC) a v současné době jsou to fluorované uhlovodíky a jejich směsi (HFC). Tato chladiva jsou již bezchlorová a nenarušují tedy ozónovou vrstvu.

Chladivo cirkuluje v tepelném okruhu a odebírá energii ve výparníku při nízké teplotě a předává tuto energii v kondenzátoru při vysoké teplotě. Chladivo mění své skupenství z kapalného na plynné ve výparníku a opět na kapalné v kondenzátoru.

Veškeré použití chladiv na bázi plně halogenových uhlovodíků (CFC) k údržbě chladících zařízení, je zakázáno. Od 1. 1. 2015 vstoupilo v platnost Nařízení evropského parlamentu a rady (EU) č. 517/2014 týkající se fluorovaných skleníkových plynů a nařízení č. 842/2006. Jejich cílem je chránit životní prostředí snižováním výskytu a emisí těchto látek. Fluorovanými skleníkovými plynu se rozumí částečně fluorované uhlovodíky, zcela fluorované uhlovodíky, fluorid sírový a další skleníkové plyny s obsahem fluoru.

Částečně fluorované uhlovodíky HFC a směsi obsahující chladiva HFC jsou uvedeny v následující tabulce. Pro porovnání hodnoty GWP jsou v následující tabulce uvedeny přírodní chladiva, která mají tuto hodnotu mnohonásobně nižší.

Čtěte také: České supermarkety a bio

Především z tohoto důvodu se setkáváme u většiny výrobců chladící techniky se snahou tato chladiva zakomponovat do svých výrobků tak, aby byla zařízení co nejšetrnější k životnímu prostředí.

Požadavky na zacházení s chladivy vychází ze zákona č. 201/2012 Sb. ve znění pozdějších změn, doplňujících vyhlášek a nařízení vlády, kde je přepsána nutnost vedení záznamů v tzv. evidenční knize pro zařízení s obsahem chladiva nad pro dané chladivo stanoveným limitem. Odpovědnost za vedení záznamu je ukládána provozovateli zařízení. Revize zařízení se provádí 1× až 2× ročně podle množství chladiva. Nově byla zavedena kontrola těsnosti.

Požadavky na kontrolu těsnosti se do 31. prosince 2016 nevztahovala na zařízení obsahující méně než 3 kg fluorovaných skleníkových plynů nebo hermeticky uzavřená zařízení, která jsou příslušně označena a obsahují méně než 6 kg fluorovaných skleníkových plynů. Od 1. 1. 2017 byla povinnost kontrol těsnosti, respektive úniku chladiv nově specifikována.

Povinnosti platí jak pro nepodnikající osoby, typicky domácnosti, tak i osoby podnikající, typicky OSVČ a právnické osoby, bytová družstva, SVJ. Rozsah povinností závisí na množství chladiva a jeho druhu. Z limitu jen podle hmotnosti chladiva se přešlo na limit odpovídající ekvivalentní hmotnosti CO2 (CO2-eq). Ta se vypočítává jako součin hmotnosti chladiva v zařízení a ukazatele GWP daného chladiva.

V součastné době se v tepelných čerpadlech nejvíce používají chladiva R404A, R410A, R407C, R32 a R290. Hodnota potenciálu globálního oteplování GWP uváděna pro chladivo R410A je rovna 2088, pro chladivo R407C je tato hodnota rovna 1774, pro R32 je rovno 675, pro R290 jen 3.

Čtěte také: Jak podporovat projekty

Z tabulky fluorovaných skleníkových plynů je patrno, že používaná chladiva mají nižší hodnoty GWP. Vyšší hodnotu má pouze chladivo R404A.

Srovnání některých chladiv

Vzhledem k vysokému nárůstu využívání chladírenských zařízení (klimatizace, chladničky, chladírenská přeprava a mnohé další) narůstala i spotřeba chladících látek. Jejich vliv však zanechával citelnou mapu na životním prostředí, především na ozónové vrstvě. V průběhu let tak došlo k podstatné regulaci těchto plynů a jejich postupné náhradě ekologickými variantami, které splňují vysoké technické a zdravotní požadavky. Freonové směsi tak nyní zcela nahradila chladiva bez chloru, v přírodě přirozeně odbouratelná.

Pro dobrou orientaci dopadu chladiva na ekologii se používají zkratky:

• GWP (Global Warming Potencial), který ukazuje potenciál globálního oteplování, jinými slovy, jak může látka zvýšit teplotu klimatu v poměru potenciálu oxidu uhelnatého. Hodnota ukazuje stoletý potenciál oteplování 1kg plynu ku 1 kg CO2 - čím vyšší číslo, tím větší potenciál.
• CO2_ekv. - vyjadřuje kolik tun CO2 má v ovzduší stejný dopad jako množství konkrétního plynu použitého v klimatizaci. Je to násobek GWP a náplně chladiva vyjádřená v tunách. Tato hodnota se povinné uvádí na venkovní jednotce klimatizačního systému.

Hlavními ekologickými chladivy jsou vzduch, voda, také čpavek, CO2 a uhlovodíky, jako je propan nebo butan. Snižování emisí skleníkových plynů nutí výrobce přizpůsobovat se a vyvíjet lepší technologie, které využívají přírodních chladiv nebo chladiv, která mají minimální negativní dopady.

Příklady chladiv

Chladivo R407c

Jde o směs obsahující difluormethan R32, pentafluorethan R125 a 1,1,1,2- tetrafluorethan R134a v poměru 23 : 25 : 52 %. Používá se především v klimatizačních systémech do -10 °C, kde nahradila zakázanou R22 (chlordifluormethan). Při vypařovací teplotě má velký rozptyl chladiva. Jde o stabilní látku, která není nebezpečná pro zdravotní prostředí ani pro lidský organismus.

Čtěte také: Dávkování lignohumátu v ekologickém zemědělství

Vlastnosti R407c: jde o bezbarvý plyn s lehkým éterickým pachem, teplota varu je -43,9 °C, relativní hustota 1,16 g/cm3 při 21,1 °C, rozpustnost ve vodě 1,5 g/l, tlak páry 10,769 hPa při 21,1 °C.

Chladivo R410a

Tato látka je směsí pentafluorethanu, R125 a difluormethanu R32 a dosud nepodléhá žádným zákazům. Proto také patří mezi stále ještě hojně užívaná média pro klimatizační zařízení. Pokud ji budeme srovnávat s jinými druhy, pak má vyšší objemovou chladivost a energetickou efektivnost. Předpokládá se však postupný útlum výroby, protože má celkem velký potenciál zvyšovat teplotu klimatu.

Vlastnosti R410a: bezbarvý nehořlavý plyn, kapalný při 20 °C, éterický zápach, teplota varu -51,6 °C, relativní hustota 1,062 g/cm3 při 25 °C.

Chladivo R32

Chladivo R32 - difluormethan má pro životní prostředí nejpříhodnější hodnoty. Je energeticky vysoce účinné a má výbornou schopnost přenosu tepla. Oproti R410a může klimatizace plněná R32 dodat i o 60 % vyšší výkon, dle konkrétního zařízení. Bezpečné a příznivé hodnoty tohoto chladiva mu zajišťují i v budoucnosti pevné místo mezi jinými typy.

Chladivo R134a

Patří mezi nejvyužívanější chladiva, a to nejen pro klimatizace budov, ale i osobních vozidel a veřejné dopravy. S tímto typem se lze setkat také v chladírenském průmyslu a u tepelných čerpadel.

Vlastnosti R134a: bod varu -26,3 °C při 1013 mbar, nízká hustota v kapalné formě, vysoká hustota v plynné formě, kritická teplota 101,1 °C, kritický tlak 40,6 bar, bezbarvý plyn se slabým éterickým zápachem.

Chladivo R404a

Do chladírenských zařízení se stále ještě často využívá chladivo R404a. Pro své vysoké hodnoty vlivu na oteplování planety však vzniká snaha a tlak po jeho omezení. Proto je možné se již nyní setkat s variantní nabídkou chladiva R407h.

Chladivo R1234yf

I povolená chladiva mají ekologičtější nástupce jako je na příklad R1234yf. Toto médium bylo navrženo jako alternativa k R134a do automobilových klimatizací. Jedná se o novou třídu, která má GWP asi 335 krát nižší než R134a a atmosférickou životnost 400 krát kratší. Vzniklo na základě přísných evropských směrnic, které počítají s výrobou látek do klimatizací automobilů s hodnotou GWP 150 a méně. Některé automobilové závody ale toto chladivo do svých vozů přidávat odmítají, protože má částečnou hořlavost a v případě extrémního typu autonehody může být tímto nebezpečné.

Chladivo R744

Chladivo R744 patří mezi zcela přírodní ekologická chladiva. R744 je velice čisté CO2 s nízkým obsahem vlhkosti (H2O < 10 ppm). Tato nízká hodnota vlhkosti je velmi důležitá pro zajištění správné funkčnosti zařízení a pro omezení vlivu vlhkosti na korozi chladícího zařízení. CO2 je nehořlavé a má výborné termodynamické vlastnosti. Hodnota GWP je pouze 1!

Propanová tepelná čerpadla

Propanová tepelná čerpadla představují specifickou kategorii této technologie. Liší se od tradičních tepelných čerpadel tím, že jako chladivo využívají propan, což je uhlovodík známý svou vysokou energetickou hodnotou a nízkým dopadem na životní prostředí. V porovnání s dosud běžně používanými chladivy, jako jsou hydrofluorokarbony (HFC), má propan nižší potenciál globálního oteplování (GWP), což z něj činí atraktivní a pro životní prostředí šetrnou volbu pro udržitelné vytápěcí a chladicí systémy.

Propanová tepelná čerpadla fungují na základě stejného principu jako ostatní tepelná čerpadla, ale s klíčovým rozdílem v použití propanu jako chladiva.

• Vypařování: Tepelné čerpadlo čerpá teplo z externího zdroje, jako je vzduch, země nebo voda.
• Komprese: Plynný propan je poté stlačen kompresorem, což zvyšuje jeho teplotu a tlak.
• Kondenzace: Stlačený a zahřátý propan putuje do kondenzátoru, kde předává své teplo do vytápěcího systému budovy (například do topné vody v radiátorech nebo do vzduchového vytápění).

Význam propanu jako chladiva v systému spočívá především v jeho vlastnostech. Propan má vysokou energetickou efektivitu, což znamená, že může přenášet větší množství tepla při nižším energetickém vstupu, než je tomu u mnoha tradičních chladiv.

Výhody propanových tepelných čerpadel

• Vysoká energetická účinnost: Propan jako chladivo má výrazně vyšší tepelnou kapacitu ve srovnání s mnoha běžnými chladivy, což znamená, že dokáže přenést větší množství tepla s menším dodaným množstvím energie.
• Nízký potenciál globálního oteplování (GWP): Propan má výrazně nižší potenciál globálního oteplování (GWP) ve srovnání s mnohými tradičními chladivy, jako jsou hydrofluorokarbony (HFC). Zatímco HFC chladiva přispívají k emisím skleníkových plynů, propan má v tomto ohledu mnohem menší dopad.
• Široký rozsah provozních teplot: Propanová tepelná čerpadla jsou schopna efektivně pracovat v širokém rozsahu vnějších teplot, což je činí vhodnými pro různé klimatické podmínky. Mají schopnost efektivně získávat teplo i v chladnějších podmínkách, na rozdíl od některých tradičních tepelných čerpadel, která mohou mít problémy s výkonem v nízkých teplotách.

Náklady a bezpečnost

• Pořizovací náklady: Propanová tepelná čerpadla mohou být dražší v pořizovacích nákladech ve srovnání s tradičními systémy vytápění.
• Provozní náklady a úspora energie: Provozní náklady propanových tepelných čerpadel jsou obvykle nižší díky vyšší energetické účinnosti.
• Správná instalace a údržba: Je nezbytné, aby instalace a pravidelná údržba tepelného čerpadla byly prováděny kvalifikovanými techniky.
• Bezpečnostní aspekty: Bezpečnostní aspekty jsou klíčové při používání jakéhokoliv typu tepelného čerpadla, včetně těch propanových. Důležité je zvolit systém, který nejlépe vyhovuje konkrétním potřebám a podmínkám, přičemž zároveň je třeba dbát na dodržování všech bezpečnostních standardů a pravidel.

tags: #ekologické #plnivo #do #tepelných #čerpadel #druhy

Oblíbené příspěvky:

• Tipy pro výběr koše
• Ochrana přírody v ČR: Přehled nevládních organizací
• Starosta Božího Daru a CHKO Krušné Hory
• Tipy pro lov štik
• Zkušenosti s Oázou Říčany