Chladivo - freón v tepelnom čerpadle alebo klimatizácii. Aké sú rozdiely a aký výmenník by sa mal použiť?

V tomto článku sa zameriame na najčastejšie používané chladivá, niekedy nazývané aj freóny alebo chladiace médiá, ktoré sa používajú v tepelných čerpadlách, klimatizáciách a chladničkách. Preskúmame, prečo sú staršie chladivá postupne nahradzované novou alternatívou, akou je chladivo R32. Pozrieme sa tiež na rozdiely medzi základnými chladivami a aké to má dôsledky a význam pre nás ako používateľov.

Chladivo R32 - čo to je a prečo majú byť staršie chladiace médiá postupne vyradené?

✅ V chladiarenskom a vykurovacom priemysle, ktorý využíva široko chápané freóny, F-plyny a podobné chladivá, ako napríklad R404a, R410A, R407c, R134a, prebieha v súčasnosti určitá evolúcia (niektorí by povedali dokonca revolúcia), ktorá spočíva v prispôsobovaní sa všeobecným ekologickým trendom. Má to byť efektívnejšie a ekologickejšie.

♻️ Neustále sa hľadajú spôsoby, ako zdokonaliť tepelné čerpadlá, klimatizácie a chladiace jednotky s cieľom minimalizovať ich vplyv na životné prostredie, napríklad nahradením starších chladív novými. Práve tu prichádza na scénu R32, ktorý podľa odporúčaní EÚ má mať menší vplyv na životné prostredie.

Na druhej strane je to čiastočne motivované aj prirodzeným technologickým a kvalitatívnym vývojom. R32 má mať niekoľko výhod, ktoré mu dávajú prevahu nad inými chladivami, ako sú napríklad populárne R410a alebo R134a, ktoré budú časom vyradené, a dokonca pravdepodobne zakázané administratívne. Pre mnoho ľudí v oblasti tepelných čerpadiel je R32 považované za najlepšie riešenie v tomto momente.

Prečo je chladivo R32 lepšie pre tepelné čerpadlá alebo klimatizácie?

Pokúsime sa rozobrať túto tému, aby sme mali úplnú jasnosť, prečo je R32 lepší pre tepelné čerpadlá a klimatizácie - a aké sú jeho výhody oproti predtým používaným chladivám, ako sú R134a, R410A, R407C a podobne:

• ✅ Predovšetkým absorpcia tepla R32 je vyššia - čím sa zvyšuje efektivita tepelných čerpadiel aspoň o niekoľko percent - bez zvýšenia spotreby energie. R32 tiež lepšie prenáša teplo na kvapalinu - pri prietoku cez výmenník tepla (kondenzátor) ako staršie R134a, R410A alebo R407C.
  ♻️ R32 má niekoľko ekologických výhod - nemá vplyv na zväčšovanie ozónovej diery, čo sa nedá povedať o jeho predchodcoch.
• Neprispieva k otepľovaniu klímy v takej miere ako staršie chladivá (to je samozrejme argument, ktorý treba spomenúť bez ohľadu na to, či veríme v vplyv človeka na globálne otepľovanie).
• Je ľahšie recyklovateľný (R32 je jednosložkový, takže sa rýchlejšie rozkladá).

☑️ Nakoniec, neviem, či to možno považovať za plnohodnotný argument, pretože to je vynútené politickým rozhodnutím, ale R32 má jednu veľmi, ale veľmi dôležitú výhodu. Menovite, čoskoro môžu byť iné chladivá na trhu nedostupné kvôli smerniciam EÚ. Napriek tomu je to jeho výhoda, že bude stále dostupný.

Prípadné nevýhody chladiva R32 v porovnaní napríklad s R134a

✅ Z hľadiska používania alebo výberu komponentov pre tepelné čerpadlá mal starší R134a jednu výhodu - pracoval pri nižších tlakoch v porovnaní s podobnými teplotami ako R32. Podobne to bolo s R407C.

Malo to význam, pretože dosahovanie vysokých tlakov a prudké nárasty tlakov vyžadovali a vyžadujú výber výmenníka tepla, ktorý bude schopný zvládnuť vysoký tlak, či už ide o R134a, R410a alebo R407c - teraz R32. Takýto kondenzátor, ak nie je správne vybraný, t.j. nie je certifikovaným výmenníkom pre použitie s F-plynmi, môže zlyhať a dôjde k úniku chladiva. Odsunutie R134a a R407C do úzadia spôsobí, že bežné doskové výmenníky už nebudú môcť byť na tento účel používané, pretože jednoducho nevydržia také tlaky. Bezpodmienečne bude potrebné používať špeciálne výmenníky tepla, pripravené na prácu ako kondenzátory pre R32.

Nižšie je diagram, ktorý to ukazuje:

Zmena na R32 vo vašej kotolni s tepelným čerpadlom

✅ Je potrebné pripraviť kotolňu s tepelným čerpadlom na R32? Je niekoľko základov, ktoré je potrebné vedieť, než padne taká (pravdepodobne nevyhnutná, skôr alebo neskôr) rozhodnutie.

• ✔️ Oplatí sa nainštalovať detektory úniku plynov v kotolni alebo v miestnosti, kde sa nachádza tepelné čerpadlo s R32 (samotný plyn je bezfarebný a bez zápachu - nebudeme si vedomí jeho úniku)
• ✔️ Výmena a servis zariadení vyžadujú oprávnenia na tzv. F-plyny - skontrolujte, či tím, ktorý to robí, má také oprávnenia
• ✔️ Tepelné čerpadlo by malo byť umiestnené v miestnosti, ktorá má vhodnú veľkosť / objem (zvyčajne výrobcovia tepelných čerpadiel poskytujú tento typ odporúčaní - ale inštalatér vám o nich nemusí vždy povedať)

Ako vybrať doskový výmenník pre R32, R134a alebo R410a?

✅ Predovšetkým by to nemal byť prvý dostupný výmenník tepla z internetu. Mali by sme mať istotu, že ide o tzv. vysokotlakový doskový výmenník - ako sme už spomínali vyššie.

V ponuke značky Nordic Tec sú doskové výmenníky pre R32, R134a alebo R410a špeciálne označené a majú v popise informácie o nominálnom výkone potenciálnej klimatizačnej jednotky alebo tepelného čerpadla - uvedenom v kilowattoch (kW). To je výrazné uľahčenie a výber by nemal trvať dlhšie ako niekoľko desiatok sekúnd. Tento výkon bol vypočítaný pre približne optimálne pracovné parametre - za predpokladu faktora R410a a teploty kondenzácie na úrovni 40 °C. Tento výkon možno prekladať aj na faktor R32 alebo R134a - alebo iné - pretože v tomto rozsahu sú tieto faktory veľmi podobné.

Výber výmenníka pre chladivo / freón s predimenzovaním

✅ Je dobré vybrať doskový výmenník s určitým rezervným výkonom - t.j. pre jednotky tepelných čerpadiel do 10-12 kW - vybrať výmenník tak, aby zostala rezerva napr. 1,5-2 kW. Napríklad pre klimatizáciu 3,5 kW vyberáme chladiaci výmenník tepla s výkonom 5 kW, a pre jednotku 7 kW výmenník s výkonom 9 kW. To nám zaručuje optimálnu prácu aj v prípade nastavenia menej priaznivých pracovných parametrov jednotky.

Pre veľké jednotky - tu skôr už tepelné čerpadlá než klimatizácie - napr. v rozmedzí 15-20 kW - stojí za to túto rezervu dokonca mierne zvýšiť, aspoň na 2-3 kW, a pre jednotky nad 30 kW - dokonca 3-4 kW.

Charakteristika základných chladív

Nižšie predstavíme základné informácie týkajúce sa najčastejšie používaných alebo spomínaných chladív v popisoch zariadení. Môžete sa s nimi stretnúť v tepelných čerpadlách, klimatizáciách, ale aj v chladničkách. Prvé chladivo, tzv. Freon-12, s označením R-12, bolo vynájdené už v roku 1928. Vývoj tohto odvetvia priemyslu však pokročil tak ďaleko, že všetky pôvodné chladivá boli v podstate vyradené a nahradené novšími.

☑️ Chladivo R32

Chladivo R32, teda difluórmetán (alebo CH2F2), je jedným z ekologických, k životnému prostrediu priateľských fluórovaných uhľovodíkov - používaných v klimatizáciách a tepelných čerpadlách. R32 sa vyznačuje svojou ekologickosťou, vďaka čomu získal priazeň zákonodarcov a tvorcov smerníc EÚ. Vďaka menšiemu potenciálu otepľovania klímy a svojej jednosložkovej štruktúre je R32 čoraz viac preferovanou voľbou v moderných chladiacich systémoch, poskytujúc účinnosť a minimálny vplyv na životné prostredie. R32 je pravdepodobne budúcnosťou, pretože je ťažké mu odmietnuť väčšiu účinnosť.

☑️ Chladivo R134a

Chladivo R134a je jedno z populárnych fluórovaných uhľovodíkov používaných ako chladivo - tradične v klimatizáciách, chladničkách a mrazničkách. Je to bezfarebná, netoxická a v podstate nehorľavá látka - teda bezpečná.

R134a získal na popularite ako náhrada za škodlivejšie chladivá, ako je R12. Je relatívne viac priateľský k životnému prostrediu, s menším potenciálom ničenia ozónovej vrstvy a nižším vplyvom na skleníkový efekt.

Ako chladivo sa R134a vyznačuje dobrými termodynamickými vlastnosťami, čo umožňuje efektívne chladenie miestností a udržanie stabilnej teploty v chladničkách a mrazničkách. Preto sa v chladení javí ako mimoriadne účinný.

☑️ Chladivo R407C

Chladivo R407C - to je azeotropná zmes plynov (hlavne trifluóretán, pentafluóretán a difluórmetán). Stále populárne chladivo používané ako náhrada za chladivo R22, ktoré bolo považované za viac škodlivé pre ozónovú vrstvu a bolo zákonom zakázané v mnohých krajinách.

R407C má dobré chladiace vlastnosti, čo ho robí populárnym výberom v klimatizácii a chladiacich systémoch. Často sa používa vo veľkých objektoch, ako sú klimatizačné systémy pre budovy, supermarkety, priemyselné chladničky a chladiace a mraziace systémy.

Jednou z vlastností R407C je, že je to azeotropná zmes. To znamená, že jeho zloženie zostáva konštantné počas kondenzácie a vyparovania, čo uľahčuje obsluhu a údržbu chladiacich systémov.

☑️ Chladivo R410A

Niekedy veľmi populárne. Chladivo R410A sa používa hlavne v klimatizáciách a tepelných čerpadlách. Je to zmes 2 fluórovaných uhľovodíkov: difluórmetánu (R32) a pentafluóretánu (R125). R410A získalo popularitu ako náhrada za staršie chladivá, ako je známy škodlivý R22.

Hlavnou výhodou R410A je jeho vysoká energetická účinnosť a chladiaci výkon - čo priznávajú aj priaznivci R32. Chladiace a klimatizačné systémy pracujúce s R410A môžu dosahovať dobré energetické výsledky, niekedy lepšie ako systémy pracujúce s inými chladivami. Vplyv na životné prostredie je stále mierny, považuje sa za umiernený.

☑️ Chladivo R290 - propán

Chladivo R290 - zaujímavá voľba - známe aj ako propán, je jedným z prírodných chladív používaných v chladiacich zariadeniach, ako sú chladničky, mrazničky, klimatizácie a samozrejme - tepelné čerpadlá. Je to čistý uhľovodík, ktorý sa vyznačuje nízkym potenciálom ničenia ozónovej vrstvy a neprispieva výrazne k otepľovaniu klímy. Môžete ho nájsť vo veľkom množstve tepelných čerpadiel na trhu.

R290 - propán získava na popularite ako ekologická alternatíva k umelým fluórovaným uhľovodíkom, ktoré môžu byť podľa niektorých škodlivé pre životné prostredie. Propán ponúka dosť dobré termodynamické vlastnosti a dobrú energetickú účinnosť, čo z neho robí atraktívnu voľbu pre výrobcov chladiacich zariadení, najmä v kontexte rastúceho dôrazu na ekológiu.

Jednou z výhod R290 je, že je to látka ľahko dostupná a relatívne lacná - či už v produkcii alebo v spracovaní. Napriek určitým výzvam spojeným s bezpečnosťou, ako je jeho horľavosť (to určite), je propán bežne používaný v mnohých krajinách ako chladivo, najmä v menších systémoch, napr. v malých klimatizačných jednotkách.

☑️ Chladivo R404A

Chladivo R404A je zmes fluórovaných uhľovodíkov, skladajúca sa hlavne z 3 rôznych plynov. Stále široko používané v komerčných chladiacich systémoch, ako sú chladničky a mrazničky, či už v supermarketoch alebo v potravinových skladoch.

Jeho termodynamické vlastnosti sú hodnotené ako dobré, čo robí R404A účinným chladivom pre široký rozsah teplôt. Je relatívne chemicky stabilný.

Avšak, vzhľadom na vysoký potenciál globálneho otepľovania, je R404A už čiastočne vyradené. Podlieha obmedzeniam a reguláciám týkajúcim sa jeho používania v niektorých krajinách, najmä pri použití v nových zariadeniach. Existuje predpoklad, že v budúcnosti zanikne, rovnako ako slávne R22.

☑️ Chladivo R22 - protoplasta všetkých chladív (vyradené)

Chladivo R22, známe tiež ako freón-22, je dnes v podstate "vymretý druh" alebo prinajmenšom "vymierajúci" - stretáva sa s ním čoraz menej, pretože v roku 1997 sa veľká časť krajín podpísaním tzv. Kjótskeho protokolu rozhodla ho vyradiť. Opisujeme ho teda ako zaujímavosť. Bol to chlórovaný fluórovaný uhľovodík, ktorý sa vyznačoval veľmi slušnou chladiacou účinnosťou.

R22 bol bežne používaný v rôznych druhoch klimatizačných systémov, chladničkách, mrazničkách a dokonca aj v prvých tepelných čerpadlách. Avšak, jeho používanie malo negatívny vplyv na ozónovú vrstvu - takže aj keď dominoval na trhu chladív 4 alebo 5 desaťročí, bol uznaný za škodlivý. V dôsledku medzinárodných dohôd bol R22 vyradený z výroby a postupne nahradený ekologickejšími alternatívami, ako sú R410A alebo R134a. V súčasnosti je používanie R22 obmedzené a jeho použitie je regulované prísnymi predpismi týkajúcimi sa ochrany životného prostredia. Zaujímavé je, že jeho nástupcovia - teda R410A a R134a - neostali na trhu tak dlho. Ich čas je zrátaný a budú nahradení lepším R32. To svedčí o tom, ako rýchlo sa rozvíja priemysel a technológia. Zlomyseľní tvrdia, že to však svedčí o rýchlom rozvoji lobingu.