Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Klimatyzatory split – nowe funkcje, czynniki chłodnicze i sterowanie

Klimatyzator na R290 (propan) indyjskiej firmy Godrej podczas montażu w Biurze Zmiany Klimatu Ministerstwa Środowiska i Energii Kostaryki
Klimatyzator na R290 (propan) indyjskiej firmy Godrej podczas montażu w Biurze Zmiany Klimatu Ministerstwa Środowiska i Energii Kostaryki
fot. GIZ

Klimatyzacja, w tym najprostsze urządzenia domowe typu split, rozwija się i zmienia na każdym poziomie: od obiegu chłodniczego, przez konstrukcję i elementy wyposażenia, aż do funkcji użytkowych, takich jak coraz bardziej zaawansowane sterowanie, z wykorzystaniem najnowszych osiągnięć stosowanych w elektronice użytkowej. Spośród licznych trendów kształtujących rozwój klimatyzatorów split (i całego rynku klimatyzacji) przyjrzyjmy się bliżej czynnikom chłodniczym, filtrom i sterowaniu.

Czynniki chłodnicze

Podobnie jak inne urządzenia chłodnicze, klimatyzatory split pracują dzięki obiegowi i przemianom termodynamicznym czynnika chłodniczego. Jeszcze do niedawna najpopularniejszym czynnikiem był R410A. Cechuje się on jednak wysokim GWP (Global Warming Potential, potencjał tworzenia globalnego ocieplenia), wynoszącym 2088. W uproszczeniu oznacza to, że wyciek do atmosfery 1 tony tego czynnika będzie się przyczyniał do zwiększania efektu cieplarnianego w takim samym stopniu jak 2088 ton dwutlenku węgla.

Zgodnie z poprawką z Kigali do Protokołu montrealskiego (oba dokumenty zostały przez Polskę ratyfikowane) oraz prawem europejskim nasz kraj – podobnie jak cała UE – stopniowo wycofuje się ze stosowania czynników chłodniczych o wysokim GWP. Harmonogram ich wycofywania określa rozporządzenie UE 517/2014 [14]. Zgodnie z jego zapisami, od 1 stycznia 2025 roku w nowych (wprowadzanych do obrotu) klimatyzatorach typu split o pojemności czynnika chłodniczego poniżej 3 kg zakazane będzie stosowanie czynników chłodniczych o GWP mniejszym niż 750. Oznacza to, że producenci muszą zastępować popularny czynnik R410A innymi substancjami.

Proces poszukiwania nowych czynników do klimatyzatorów split, multisplit i systemów VRF/VRV trwa od 2013 roku. Na przetestowanie i wprowadzenie nowego czynnika chłodniczego zdecydował się wtedy pierwszy producent [5]. Czynnikiem tym był R32 (difluorometan, CH2F2) – jednoskładnikowa substancja o GWP równym 675, która zresztą wchodziła w skład czynnika R410A.

Czynnik R32, oprócz odpowiednio niskiego GWP, cechuje się następującymi zaletami:

  • wymaga mniejszego napełnienia niż R410A – dla urządzenia o tej samej wydajności chłodniczej potrzeba nawet o 15–30% czynnika mniej;
  • ma lepszą przewodność cieplną i mniejszą lepkość – sprawne procesy przemian cieplnych i mniejsze opory przepływu przekładają się na większą wydajność chłodniczą i efektywność energetyczną;
  • łatwiejsza praca instalatora dzięki temu, że czynnik jest jednorodny (może być m.in. ładowany zarówno w stanie ciekłym, jak i gazowym, podczas gdy R410A tylko w stanie ciekłym).

Zasadniczym problemem jest natomiast „lekka” palność czynnika R32. Nie ma to wpływu na zwykłą, prawidłową eksploatację, natomiast staje się problemem w przypadku wycieku czynnika do otoczenia (najczęściej wskutek awarii) albo powstania mieszaniny czynnika z powietrzem (np. podczas nieuważnie prowadzonych prac serwisowych).

Zgodnie z normą PN-EN 378 [10] R32 zalicza się do czynników „trudno zapalnych” (klasa A2L). Oznacza to, że przy odpowiednim stężeniu czynnika w powietrzu (czyli przy obecności tlenu) i obecności źródła zapłonu może nastąpić wybuch czynnika. O odpowiednim stężeniu mówią granice palności – dolna i górna (czyli minimalna i maksymalna zawartość danej substancji w powietrzu, przy której dochodzi do zapłonu). Dla klas A2 i A2L (substancje palne i trudno zapalne) dolna granica palności wynosi ponad 3,5% objętości czynnika w powietrzu. Klasę A2L wydzielono ze względu na szybkość spalania, która w warunkach 23°C i 101,3 kPa wynosi mniej niż 10 cm/s [10]. Dla czynnika R32 dolna granica palności wynosi 0,306 kg/m3. W praktyce, uwzględniając wielkość napełnienia urządzeń klimatyzacyjnych typu split i kubaturę pomieszczeń, w których umieszczane są urządzenia, wyciek nawet całego czynnika nie spowoduje raczej osiągnięcia granicznej wartości. Należy zachowywać jednak odpowiednie środki ostrożności [2, 5]:

  • wielkość pomieszczenia, w którym będzie działać klimatyzator na R32, nie może być mniejsza, niż określono w specyfikacji producenta;
  • pomieszczenie z klimatyzatorem na R32 musi być odpowiednio wentylowane;
  • w pomieszczeniu nie powinno się znajdować źródło otwartego ognia;
  • detektory nieszczelności powinny być instalowane przy ziemi (R32 jest cięższy od powietrza), ale nie powinien być obniżony poziom podłogi (rowki i inne zagłębienia), gdyż w przypadku sytuacji awaryjnej mógłby się tam gromadzić uwolniony czynnik;
  • podczas prac elektrycznych i wymian podzespołów należy zachować szczególną ostrożność;
  • podczas napraw należy opróżnić instalację i dokładnie ją przepłukać azotem przed lutowaniem (użycie palnika gazowego w kontakcie z czynnikiem może być niebezpieczne ze względu na rozkład termiczny czynnika do toksycznych gazów w temperaturze 300–400°C i temperaturę samozapłonu wynoszącą 648°C);
  • podczas napraw należy unikać zasysania powietrza, żeby nie powstała mieszanina czynnika z tlenem.

Czytaj też: Klimatyzacja i wentylacja pomieszczeń izolowania pacjentów >>

Ze względu na „lekką palność” czynnika R32 i brak odpowiedniej edukacji jeszcze w 2017 roku powodował on wśród instalatorów obawy i niechęć, a urządzeń było mało i traktowano je raczej w kategorii ciekawostki technicznej. Obecnie sytuacja diametralnie się zmieniła – niemal każdy producent jako pierwsze proponuje właśnie rozwiązania oparte na czynniku R32, dodatkowo przemawia za nimi niższa cena (obecnie R32 jest o ok. 20% tańszy od R410A). Zgodnie z raportem brytyjskiej agencji konsultingowej BSRIA w 2019 roku urządzenia na R32 stanowiły 37% europejskiego rynku klimatyzatorów split. W 2023 roku udział ten ma przekroczyć 80% [3].

O ile przy nowych klimatyzatorach split lekka palność czynnika właściwie nie jest dla producentów ani wykonawców problemem, o tyle powoduje ona problem z przezbrojeniem istniejących urządzeń oraz z zastosowaniem ich do większych systemów – głównie do VRF. Maksymalne napełnienie instalacji czynnikiem R32 wynosi 60 kg, a bez dodatkowych środków ostrożności (takich jak odpowiedni system detekcji wycieku, odcinające zawory bezpieczeństwa czy właściwa wentylacja) – niecałe 12 kg. Kolejni producenci informują, że dzięki zastosowaniu opatentowanych rozwiązań technicznych oraz odpowiednich środków ostrożności wprowadzają do oferty systemy „mini” VRF/VRV (np. ok. 30 kW wydajności chłodniczej). Ze względów bezpieczeństwa do większych systemów VRF/VRV czynnik R32 po prostu się nie nadaje.

Producenci podejmują próby uporania się z zagadnieniem palności czynników o niskim GWP. Firma Honeywell oferuje opracowany we współpracy z producentami urządzeń klimatyzacyjnych czynnik R466A (GWP = 737) o klasie palności A1 [15].

Uzyskano to dzięki nowemu składowi – do popularnych składników R32 i R125 został dodany CF3I (GWP = 0,4). Związek ten nie był do tej pory stosowany w technice chłodniczej, znany jest z ochrony przeciwpożarowej jako środek gaśniczy. Jego znaczny udział (39,5% w odniesieniu do 49% R32 i 11,5% R125) przyczynia się także do obniżenia GWP całej mieszaniny. Nowy czynnik właśnie wchodzi na rynek, a jego głównych zastosowań upatruje się w większych systemach klimatyzacyjnych – przede wszystkim VRF – dla których do tej pory brakowało zamiennika R410A. Zainteresowanie nim deklarują pierwsi producenci [8]. Można oczekiwać, że ze względu na brak konieczności stosowania dodatkowych środków bezpieczeństwa pewien wycinek rynku klimatyzatorów split będzie w przyszłości obejmował urządzenia pracujące właśnie z tym czynnikiem.

Drugim, choć mniej popularnym kierunkiem badań producentów czynników jest poszukiwanie zamienników bezpośrednich (drop-in) dla R410A, szczególnie w przypadku większych instalacji VRF/VRV. Czynnik R32 sprawdza się jedynie w nowych urządzeniach, nie można nim zastąpić R410 w urządzeniach istniejących. Jest to sytuacja dużo trudniejsza niż w przypadku instalacji komercyjnych i przemysłowych – pracujące w nich czynniki R404A i R507A miały swoje bezpośrednie zamienniki, dlatego przezbrajanie instalacji było stosunkowo łatwe, szybkie i rozsądne kosztowo [13]. Jak jednak zapowiada jeden z brytyjskich producentów czynników chłodniczych, sytuacja może się wkrótce zmienić. W 2020 roku na rynek ma wejść R470A (GWP = 909) – czynnik niepalny (klasa A1), o zbliżonej do R410A charakterystyce termodynamicznej, kompatybilny z olejami stosowanymi w instalacjach z R410A. W skład nowego czynnika wchodzą: HFO1234ze(E) (44%), R125 (19%), R32 (17%), R134a (7%), R227ea (3%) oraz mała ilość CO2. Poślizg temperaturowy tej mieszaniny wynosi 8 K (temperatura otoczenia 25°C, temperatura powietrza na wylocie ze skraplacza ok. 12°C) [12].

Należy także dodać, że horyzont 2030 roku, kiedy osiągnięte ma zostać obniżenie ilości syntetycznych czynników chłodniczych do ok. 21% obecnego poziomu, nie kończy procesu obniżania wpływu czynników chłodniczych na klimat. Zakłada się stosowanie czynników chłodniczych o jeszcze niższych wskaźnikach GWP.

Jeden z producentów podaje, że pracuje nad wprowadzeniem na rynek małego klimatyzatora typu split z wykorzystaniem czynnika chłodniczego R454C (GWP = 146), opracowanego przez Chemours [9]. Jest to mieszanina czynników R32 i R1234yf (ten drugi składnik znany jest także jako rozwiązanie samodzielne, stosowane m.in. w klimatyzacji samochodowej zamiast R134a). R454C opracowany został jako zamiennik dla popularnego w średnio- i niskotemperaturowych rozwiązaniach chłodniczych czynnika R404A, nie jest więc pierwszym wyborem producentów klimatyzacji komfortu. Wymienniki urządzeń pracujących z tym czynnikiem mają mniejszą wydajność (o 10% mniej w odniesieniu do R404A). Dlatego w konstrukcji pionierskiego urządzenia split zastosowano zastrzeżone rozwiązania techniczne optymalizujące objętość przepływu, a dzięki temu zwiększające wydajność wymiennika. Ze względu na bardzo niski wskaźnik GWP (146) jest to czynnik obiecujący i przyszłościowy i nie należy wykluczać, że w kolejnych latach prace nad takimi urządzeniami podejmą również inni producenci.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[klimatyzatory, klimatyzatory split, obieg chłodniczy, efektywność instalacji klimatyzacyjnej, jakość powietrza klimatyzowanego]

   03.06.2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Czego możesz się spodziewać po nowych kurtynach powietrznych »

systemy wentylacyjne

 



Jesteś instalatorem praktykującym? Skorzystaj z usłaug tej hurtowni »

Wybierz klimatyzator dopasowany do wymagań pomieszczenia »
klimatyzatory klimatyzacja
docenim jakość » korzystam z udogodnień »

 


Poznaj nowinki z branży HVAC »

klimatyzatory

 



4 sposoby zastosowania wymienników ciepła »

Na czym polega automatyzacja instalacji  w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Grzejnik czy podłogówka - czym ogrzewać? »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Zdradzamy 3 funkcje ultra nowoczesnych klimatyzatorów »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Znajdź sposób na walkę z wilgocią w łazience »

wentylatory do łazienke

 



Poznaj sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zaprojektować niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



Wentylacja w przemyśle - poznaj jej arkana »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
wentylatory detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Elektryka nie jest Ci obca? Dołącz do klubu »

klub instalatora

 



Dobierz urządzenie tłoczące do pomieszczenia » Energooszczędne źródła ciepła - jak je pozyskać  »
kanalizacja pompy ciepła
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 w typowych projektach
  • - Regulacja ciśnienia i strumienia powietrza
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl