Chladivo: Tepelné čerpadlo s propanem nabízí výhody
Při provozu tepelných čerpadel hrají důležitou roli chladiva. Bez těchto látek by topný systém nefungoval. Co to ale přesně jsou chladiva? Proč jsou pro tepelná čerpadla Carrier tak důležitá a jakou roli hrají přírodní alternativy, jako je propan? Poskytujeme přehled a ukazujeme výhody a nevýhody různých látek.
Co jsou chladiva a k čemu slouží?
Chladiva jsou syntetické nebo přírodní kapaliny, které se používají mimo jiné v klimatizacích a tepelných čerpadlech Carrier. Mají zvláštní vlastnosti, které jim umožňují přenášet teplo z média o nízké teplotě na médium o vyšší teplotě. Při tomto procesu procházejí různými fázovými změnami, jak ukazuje následující přehled:
- Absorpce tepla z prostředí: V první fázi chladivo v tepelném čerpadle prochází výparníkem. Jedná se o výměník tepla, který předává energii z venkovního vzduchu, země nebo podzemní vody do média. Absorbuje teplo a vypařuje se.
- V kompresoru se zvýší tlak a teplota: Páry chladiva pak proudí kompresorem. Tím se zvýší tlak, čímž se zvýší i teplota. To je důležité, aby se mohlo uvolnit teplo, které se přenáší.
- Přenos tepla do okolí: Chladivo opět protéká výměníkem tepla a předává teplo chladnějšímu prostředí. Výměník tepla se označuje jako kondenzátor, protože chladivo v tomto místě zkapalní.
- Expanze chladiva: Pokud se přenesené teplo uvolnilo do prostředí nebo topné vody, chladivo se vrací do kapalného stavu. Prochází speciálním ventilem, kde uvolní tlak a je opět k dispozici pro cyklus.
Poznámka: Protože cyklus lze obrátit, je možné i chlazení pomocí tepelného čerpadla.
Vysoké požadavky na chladiva pro tepelná čerpadla
Aby chladicí okruh fungoval podle popisu, musí látka splňovat různé vlastnosti. Mezi ně patří např:
- dobré chování při změně fáze (z kapaliny na páru a naopak)
- chemická stabilita za všech myslitelných provozních podmínek
- netoxická, aby se zabránilo zranění
- ekologicky příznivá z hlediska GWP (potenciál globálního oteplování) a ODP (potenciál poškozování ozonové vrstvy).
Bez těchto vlastností by proces chlazení nebyl v požadované podobě možný. Teplota by nemohla být zvýšena tak, jak je požadováno, nebo by výkon nedosahoval požadovaných hodnot.
Vysvětlení označování chladiv
Pro jasnou identifikaci označují výrobci látky standardizovaným vzorem. Ten se skládá z písmene R pro chladivo, čísla a v některých případech z dalšího písmene. Význam závisí na typu látky, jak ukazuje následující přehled:
- Halogenovaná chladiva označují výrobci podle vzoru R-XYZ. Písmeno "X" znamená počet atomů uhlíku. "Y" znamená počet atomů vodíku a "Z" počet atomů fluoru. Pokud je na konci malé písmeno, znamená to látku se stejným molekulovým vzorcem, ale jinou strukturou. Příkladem je R134a.
- Anorganická chladiva poznáte podle trojmístného čísla začínajícího číslicí 7. Typickými příklady jsou čpavek (R717), voda (R718) a oxid uhličitý (R 744).
- Uhlovodíky výrobci rovněž označují písmenem "R" a trojmístným číslem. Ty obvykle nezačínají číslicí sedm, a proto je lze snadno rozpoznat. Typickými příklady jsou propen (R1270), izobutan (R600a) a propan (R290).
Existují také směsi různých látek, které lze rozpoznat podle připojeného velkého písmene. Odborníci rozlišují zeotropní směsi, které v důsledku fázové změny mění svou strukturu, a azeotropní směsi, které si svou strukturu zachovávají.
Jaká chladiva jsou k dispozici pro tepelná čerpadla?
Při výběru chladiva hrají důležitou roli individuální okolnosti. Důležité jsou zejména teplotní rozsahy systému (zdroj tepla, teplota proudění) a klimatický vliv látek. Následující tabulka ukazuje, která chladiva jsou obecně vhodná pro tepelná čerpadla a kdy by se měla používat.
V zájmu snížení dopadu na životní prostředí podléhají nyní chladiva s velmi vysokými hodnotami GWP regulaci. V důsledku tzv. nařízení o F-plynech (nařízení EU č. 517/2014 o fluorovaných skleníkových plynech) již nelze mnoho chladiv uvádět na trh bez omezení. Naproti tomu HFO a přírodní chladiva, jako je propan pro tepelná čerpadla, jsou ekologicky výhodná a levná.
Mimochodem: Společnost Carrier stále více sází na propan jako přírodní chladivo pro tepelná čerpadla.
Vyšší nároky na instalaci kvůli přírodním chladivům
Přírodní chladiva pro tepelná čerpadla mají často vyšší požadavky na konstrukci. Je to proto, že média jsou často hořlavá. Dobrým příkladem je propan. V praxi je však potenciální nebezpečí nízké. Koneckonců:
- chladicí okruhy jsou hermeticky uzavřené.
- používá se jen velmi malé množství chladiva
- existují povinné bezpečnostní vzdálenosti od dveří do sklepa a světelných šachet
Vyplatí se pro tepelné čerpadlo používat přírodní chladiva?
Pokud jde o použití v rodinných domech a dvojdomcích, stále častěji se dnes používají tepelná čerpadla na propan, jako jsou Carrier AquaSnap 30AWH-P a AquaSnap 30AWH-NG(A) s chladivem R290. Toto médium má GWP tři, a proto je při uvolňování do atmosféry třikrát škodlivější než CO₂. Ve srovnání s běžnými médii, jako jsou R410A a R134a, je však potenciál globálního oteplování nejméně 590krát nižší. Kromě toho tepelné čerpadlo s R290 (propanem) dosahuje vyšších teplot. Tato technologie je proto ideální pro nové i stávající budovy, například pokud chcete tepelné čerpadlo dodatečně vybavit.
Tepelná čerpadla na propan: přehled výhod a nevýhod
Propan má nízký GWP. Má nízký potenciál globálního oteplování a nevztahuje se na něj nařízení o F-plynech. Toto médium je obecně levné a bude dostupné i v budoucnu. Výhodou jsou také jeho termodynamické vlastnosti. Ty umožňují efektivní a spolehlivý provoz - včetně propanbutanových tepelných čerpadel Carrier.
Následující přehled ukazuje na první pohled nejdůležitější výhody:
- Nízké provozní náklady díky vysoké energetické účinnosti
- Široká škála použití díky teplotám až 70 °C
- Možnost použití i ve starých budovách bez nákladných přestaveb.
- Ekologický přínos díky nízkému GWP 2 až 3
Tepelné čerpadlo na propan má také nevýhody. Je to proto, že toto médium je vysoce hořlavé, a proto je spojeno s určitým potenciálem nebezpečí. V praxi to však většinou nehraje roli. Důvodem je nízká náplň chladiva, hermeticky uzavřené chladicí okruhy a vyšší bezpečnostní opatření při instalaci.
K dispozici jsou monobloková a dělená tepelná čerpadla s chladivem R290
Pokud chcete používat propan jako přírodní chladivo, máte široký výběr. Dnes jsou k dispozici jak splitová, tak monobloková tepelná čerpadla s chladivem R290. Systémy jsou k dispozici v různých výkonových řadách, a tedy pro mnoho budov a oblastí použití.
