Budoucnost chladicí techniky – nová chladiva
Omezení nabídky chladiv s vysokým koeficientem globálního oteplování GWP, respektive přechod k chladivům až s nulovým GWP, přináší nejen změny v nabídce zařízení, ale ovlivňuje i náklady provozní. Vzhledem k životnosti zařízení i desítky let je třeba tento aspekt stále více důrazněji zvažovat a podle něj volit.
V odborném časopise Chlazení 2/2019 vyšlo několik článků k tématu budoucnosti chladicí techniky, respektive používaných chladiv. A to se týká i tepelných čerpadel a klimatizací. Odborníci si jistě k časopisu najdou cestu, například přes TZB-info, kde je volně ke stažení. Uvedené informace by však mohly zaujmout i širší veřejnost, a proto jsou zde některé vybrány, stručně uvedeny a případně doplněny.
Emise nejsou totéž, co náplň chladicích zařízení
Regulace F-plynů jako součásti chladiv se podle Nařízení EU o F-plynech se vztahuje už na téměř všechny privátní i komerční zařízení pro výrobu chladu. Proto se týkají více méně každého. Nařízení EU o F-plynech v zájmu ochrany klimatu stanoví, že emise fluorovaných skleníkových plynů by měly být do roku 2030 sníženy o 81 %. Jde o velmi ambiciózní cíl. Ale nemělo by unikat pozornosti, že se jednoznačně mluví o velikosti emisí F-plynů. Nemluví se o velikosti náplní F-plynů v chladicích systémech. Tyto zásadní rozdíly zaměňují laici, a tam je to pochopitelné. Ale bohužel ani kompetentní orgány to často vůbec nerozlišují, což nesvědčí o jejich požadované odbornosti.
Chladiva pracují dnes už v téměř hermeticky uzavřených okruzích. Proto například srovnání s negativním vlivem emisí z dopravy logicky pokulhává, neboť emise z dopravy, které se tvoří spalováním neustále doplňovaného paliva, představují cca 20 % všech emisí skleníkových plynů. Přímé emise z úniků – nikoliv celé náplně – za něž odpovídají stacionární chladicí zařízení, nepředstavují ani cca 0,5 % všech emisí skleníkových plynů a za zbývající 1 až 1,5 % odpovídají aplikace F-plynů, které nemají s uzavřenými chladivovými okruhy nic společného (např. apliakce s látkou SF6, hnací plyny ve sprejích, tvorba pěnových materiálů aj. v některých státech stále používané).
Přesto je nejvyšší čas uvažovat o budoucnosti spolehlivého provozu stávající chladicí techniky a zjišťovat, která chladiva jsou v současné době aktuálně používána, a jak by se mohl provést úspěšný přechod z chladiva s vyšším potenciálem tvorby skleníkového efektu na chladivo příznivější, případně chladivo přírodní, které bude pro dané zařízení a aplikaci vhodné, které zaručeně nebude ani v budoucnosti zakázáno. Chladicí zařízení mají obecně vzato dlouhou životnost, a tak je zřejmé, že se budou muset během ní přizpůsobovat vyvíjející se legislativě a zpřísňování limitů. Velmi trefnou je poznámka: „Zdá se, že mnoho aktérů je stále buď špatně informováno nebo je přinejmenším překvapeno, že Nařízení o F-plynech, platné už od 1. 1. 2015, skutečně platí.“
Nařízení EU v zájmu ochrany klimatu stanoví, že v ekvivalentu CO2 vyjádřené množství fluorovaných skleníkových plynů, které bude možné ročně uvést na trh EU, bude do roku 2030 sníženo o 79 %. Toto nevyhnutelně povede k vážným potížím pro provozovatele některých chladicích zařízení a projeví se např. jako nedostatek nabídky určitých chladiv na trhu, zvyšování jejich cen včetně zákazů doplňování chladiv nebo omezování řádné údržby stávajících zařízení. V podstatě se může objevit i významný nedostatek nabídky chladu, jak jsme na ni nyní zvyklí.
Chladiva mimo Nařízení o F-plynech
Zásadní možností, jak se vyhnout budoucím problémům, je jako chladivo použít látku, která nemá s F-plyny nic společného. Jako první se nabízí čistá voda, jako chladivo značená R718. Bližší popis zařízení využívající vodu, eChiller, si lze prohlédnout na webových stránkách výrobce https://efficient-energy.de/.
Jinou možností je využít čpavek (amoniak) R717. Ten je přírodním chladivem využívaným už více než 100 let. Je energeticky mimořádně výhodný pro chladicí výkony větší než 200 kW a má dnes potenciál opět alespoň částečně nahradit ekologicky škodlivá syntetická chladiva, která při případném úniku z uzavřeného chladivového okruhu poškozují životní prostředí. Ironií osudu je, že právě syntetická chladiva nahradila kdysi čpavek, protože byl za tehdejších konstrukčních a materiálových možností příčinou těžkých havárií s ohrožením životů a majetku v jeho bezprostředním okolí. Kromě vysoké energetické účinnosti díky vysoké specifické entalpii při vypařování (výparnému teplu) a dobré objemové chladivosti nemá žádný potenciál poškozování ozónové vrstvy a nepůsobí žádný skleníkový efekt. Pro malá zařízení zatím není využití možné.
I v relativně výkonově menších zařízeních založených na bázi chladicího stroje se objevuje jako chladivo oxid uhličitý CO2 značený R774. V nich není tento plyn využíván primárně k chlazení, ale k transporu tepla z látky s nižší teplotou do látky s vyšší teplotou tak, aby teplo bylo využitelné. Příkladem jsou tepelná čerpadla s provozními teplotami až okolo 80 °C. Toto chladivo má nulový potenciál k poškozování ozonové vrstvy i globálnímu oteplování a tak se jej Nařízení o F-plynech rovněž netýká.
Zbývající nabídku chladiv mimo Nařízení o F-plynech tvoří uhlovodíky, především propan R290, propylen R1270, isobutan R600a, isopentan R601a. S nimi se lze setkat zejména v malých zařízeních v domácnostech, kde je vyřešen problém rizika jejich hořlavosti, výbušnosti. Jejich použití ve velkém množství je zatím omezené.
Chladiva obsahující fluor
Pokud se nyní investor rozhoduje, jaké chladicí zařízení, respektive zařízení využívající princip chladicího stroje si zvolí, měl by se velmi zajímat o použité chladivo a jeho případnou nahraditelnost chladivem jiným, ekologičtějším. A nejde jen o budoucí problémy, ale i o aktuální provozní náklady.
Například při použití chladiva R410A (GWP = 2088) je limit pro nutnost provádět každoroční autorizované kontroly těsnosti zařízení dán hmotností náplně chladiva v zařízení nad 2,4 kg. S novými chladivy je hmotnostní limit mnohem vyšší, např. s R32 (GWP = 675) se pohybuje mezi 8 až 9 kg a to znamená, že i výkonově mnohem větší zařízení není nutné každoročně kontrolovat a odpadají náklady na autorizované kontroly těsnosti, případně instalaci automatických testovacích systémů. Menší hmotnost chladiva znamená, že v případě doplnění chladiva nebo jeho výměny bude zapotřebí koupit chladiva méně, a i to by mělo být kritériem pro investora.
Jak však upozorňují autoři v článcích v časopise Chlazení, pozor na případnou záměnu stávajícího chladiva za nové. Ve zprávách se často objevují informace o jednoduché zaměnitelnosti. Skutečnost je poněkud jiná. Podobný chladicí výkon a požadavek jen minimálních změny konstrukce neznamená, že nová chladiva lze použít do stávajících zařízení, která by se jenom mírně upravila. K rekonstrukci je třeba si buď vyžádat souhlas výrobce původního zařízení nebo použít kompletně nově vyrobené zařízení určené už z výroby pro bezpečný provoz s více chladivy, tedy i s novým, většinou mírně hořlavým, chladivem. Nejde jen o jiné vlastnosti nového chladiva, například vyšší hořlavost, a tedy zohlednění v konstrukci zařízení, ale i provozní podmínky kompresoru. Takže použití nového chladiva musí být odsouhlaseno i s ohledem na něj.
V poslední době se na trhu objevují zařízení, která opouští až dosud velmi často používaná chladiva. Několik příkladů:
- Společnost Mitsubishi Electric Hydronics and IT Cooling Systems SpA (MEHITS) letos koncem května oznámila, že pro chillery a tepelná čerpadla využije místo chladiv R410A (GWP = 2090), respektive R-134a nová chladiva typu HFO OpteonTM XL41 (R454B), respektive OpteonTM XP10 (R513A). OpteonTM XL41 (R454B) jako náhrada R410A nabízí v současnosti nejnižší ekvivalent CO2 a to GWP = 466. OpteonTM XP10 (R-513A) jako náhrada za R134a with redukuje GWP na 631.
- Daikin nasadil chladivo R32 do tepelných čerpadel již v roce 2013. Jako první, v roce 2016, je zavedl do klimatizačních jednotek.
- Panasonic oznámil přechod na R32 u svých zařízení loni a podobně i LG nebo Toshiba a další.
Závěr
Je reálné, že další přechody chladicích strojů, klimatizací, tepelných čerpadel na chladiva s nižším potenciálem poškozování životního prostředí budou přibývat. Jako relevantní je redakcí Chlazení několikrát zdůrazněno, že je třeba zásadně odlišovat přímé emise chladiv, tedy nechtěné úbytky chladiv ze zařízení od náplní (celkového obsahu chladiva) v zařízení. Tak či onak, nedá dělat nic jiného, než se platnou legislativou řídit.
Poděkování
Děkuji panu Dipl.-Ing. Janu Bílkovi za laskavé poskytnutí připomínek.
