Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Chladiva používaná v tepelných čerpadlech

V článku je uveden přehled v současnosti používaných chladiv a termíny ukončení požívání zakázaných chladiv. 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). V příspěvku jsou zmíněny důležité zákony a vyhlášky, které uvádějí požadavky na užívání chladiv.

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. Historickým vývojem se ustálilo několik desítek látek, které jsou vhodné pro požadované teploty v různých realizacích, jsou buď synteticky připravované, nebo se vyskytují běžně v přírodě.



Z kompresoru odchází do kondenzátoru horký plyn, tento plyn se v kondenzátoru ochladí a při vysokém tlaku zkapalní. Dále pokračuje chladivo do tzv. sběrače (viz následující obrázek), který však nemusí být nutně součástí každého tepelného čerpadla. Odkud postupuje do škrtícího ventilu, kde dochází k poklesu tlaku a chladivo je nastříknuto do výparníku. Ve výparníku se odpaří, ochladí okruh výparníku a v plynném skupenství je nasáváno do kompresoru. Tento proces se neustále opakuje. Sběrače chladiva, které jsou uvedeny na následujícím obrázku, jsou vyráběny v různých velikostech.

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.

Veškeré použití chladiv na bázi plně halogenových uhlovodíků (CFC) k údržbě chladících zařízení, je zakázáno. U částečně halogenovaných uhlovodíků (HCFC) vyšel tento zákaz v platnost k datu 31. 12. 2014.

Od 1. 1. 2015 vstoupilo v platnost Nařízení evropského parlamentu a rady (EU) č. 517/2014 týkající se fluorovaných skleníkových plynů. Toto nařízení nahrazuje nařízení (ES) č. 842/2006. Cílem tohoto nařízení je chránit životní prostředí snižováním emisí těchto látek.

Každý podnik (fyzický či právnická osoba), která provádí instalaci, servis, údržbu, opravu nebo vyřazení z provozu, kontrolu těsnosti zařízení, znovu získání fluorovaných skleníkových plynů musí mít pro tyto úkony nezbytný certifikát podle tohoto nařízení. Certifikáty, které již byly vydány, zůstávají nadále v platnosti v plném rozsahu a za podmínek, které jsou v nich uvedeny.

Výše uvedeným nařízením evropského parlamentu se musí řídit každá fyzická nebo právnická osoba, která:

  1. vyrábí, používá, znovuzískává, sbírá, recykluje, regeneruje nebo zneškodňuje fluorované skleníkové plyny
  2. dováží nebo vyváží fluorované skleníkové plyny nebo výrobky a zařízení obsahující tyto plyny
  3. uvádí na trh fluorované skleníkové plyny nebo výrobky a zařízení, které tyto plyny obsahují nebo jejichž provoz je na těchto plynech závislý
  4. provádí instalaci, servis, údržbu, opravy, kontroly netěsností nebo vyřazení z provozu zařízení, která obsahují fluorované skleníkové plyny nebo jejichž provoz je na těch plynech závislý
  5. je provozovatelem zařízení, které obsahují fluorované skleníkové plyny nebo jehož provoz je na těch plynech závislý
  6. vyrábí, dováží, vyváží, uvádí na trh nebo zneškodňuje plyny uvedené v příloze II tohoto nařízení
  7. uvádí na trh výrobky nebo zařízení obsahující plyny uvedené v příloze II tohoto nařízení

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. Chladiva typu HFC byly vyvinuty jako náhrada za chladiva poškozující ozónovou vrstvu.

Fluorované skleníkové plynyGWP
Chladiva HFCR23CHF314800
R32CH2F2675
R125C2HF53500
R134aCH2FCF31430
R152aC2H4F2124
R143aC2H3F34470
R227eaC3HF73220
R236faC3H2F69810
Směsi obsahující chladiva HFCR404AR125 / R134a / R143a 44 / 4 / 52 %3922
R407AR32 / R125 / R134a 20 / 40 / 40 %2107
R407BR32 / R125 / R134a 10 / 70 / 20 %2804
R407CR32 / R125 / R134a 23 / 25 / 52 %1774
R410AR32 / R125 50 / 50 %2088
R417AR125 / R134a / R600 46,6 / 50 / 3,4 %2346
R422DR125 / R134a / R600 65,1 / 31,5 / 3,4 %2729
R427AR32 / R125 / R143a / 134a 15 / 25 / 10 / 50 %2138
R437AR134a / R125 / R600 / R601 78,5 / 19,5 / 1,4 / 0,6 %1805
R507R125 / R143a 50 / 50 %3985
R508AR23 / R116 39 / 61 %13214
R508BR23 / R116 46 / 54 %13396

GWP = Global Warming Potential – potenciál globálního oteplování – potenciál skleníkového plynu zvýšit teplotu klimatu v poměru k potenciálu oxidu uhelnatého (CO2), počítaný jako stoletý potenciál oteplování 1 kg skleníkového plynu v poměru k 1 kg CO2

Příklad:

GWP CO2 = 1
GWP R134a = 1 430

Jeden kilogram látky R134a má stejný potenciál ve smyslu oteplování klimatického systému Země, jako kdyby bylo vypuštěno 1 430 kg CO2.

Pro porovnání hodnoty GWP jsou v následující tabulce uvedeny přírodních chladiv, která mají tuto hodnotu mnohonásobně nižší. Především z tohoto důvodu se setkáváme u většiny výrobců chladící techniky se snahou tyto chladiva zakomponovat do svých výrobků tak, aby byla zařízení co nejšetrnější k životnímu prostředí. Tento trend je možno pozorovat i u tepelných čerpadel.


GWP
Přírodní
chladiva
R170EthanC2H66
R290PropanC3H83
R600aIsobutanCH(CH3)2CH33
R717Amoniak (čpavek)CH30
R744Oxid uhličitýCO21
R1270PropylenC3H62
 

Požadavky na zacházení s chladivy vychází ze zákona č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší a dalšími doplňujícími vyhláškami a nařízením vlády (vyhláška č. 279/2009 Sb., zákon č. 73/2012 Sb., (EU) č. 517/2014 a další), kde je přepsána nutnost vedení záznamů v tzv. evidenční knize pro zařízení s obsahem chladiva nad 3 kg. Odpovědnost za vedení záznamu je ukládána provozovateli zařízení. Revize zařízení se provádí 1× až 2× ročně podle množství chladiva. Záznamy do evidenční knihy musí provádět certifikovaná osoba pro kontrolu úniku chladiva.

Nově bude zavedena kontrola těsnosti. Požadavky na kontrolu těsnosti se nevztahují do 31. prosince 2016 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. O kontrole těsnosti zařízení budou muset být vedeny záznamy, v kterých budou vedeny typy instalovaných a množství instalovaných fluorovaných skleníků, záznamy o kontrole, identifikační údaje podniku, který provedl instalaci, servis, údržbu a také termíny a výsledky kontrol.

V součastné době se v tepelných čerpadlech používají především chladiva R410A, R407C, R404A a R32. Hodnota potenciálu globálního oteplování uváděna pro chladivo R410A je rovna 2088, pro chladivo R407C je tato hodnota rovna 1774, pro R32 je GWP rovno 675 a pro R404A vychází 3988. Z tabulky fluorovaných skleníkových plynů je patrno, že používaná chladiva mají nižší hodnoty GWP. Vyšší hodnotu má pouze chladivo R404A. Dále se vyvíjejí tepelná čerpadla, v kterých je používán oxid uhličitý CO2.

 
Komentář recenzenta Ing. Bořivoj Šourek, Ph.D.

Autor v článku podává přehledný seznam v současnosti nebo nedávné minulosti používaných chladiv včetně jejich GWP. Čtenář tak má možnost porovnat jednotlivá chladiva z tohoto hlediska. Ne všechna chladiva je možné pro tepelná čerpadla použít na všech teplotních hladinách a aplikacích.

V článku je přehledně zmíněna i současná legislativa pro práci s chladivy potřebná i pro montážní firmy zprovozňující tepelná čerpadla.

English Synopsis
Refrigerant used in heat pumps

The article summarized overview of currently used refrigerants and termination dates consumption of prohibited refrigerants. In the past, refrigerant was used based on fully halogenated hydrocarbons (CFCs), later it was partially halogenated hydrocarbons (HCFCs), and currently are the fluorocarbons and mixtures (HFCs). The paper discussed important laws and regulations, which set out the requirements for the use of refrigerants.