Cykl życia F-gazowych czynników chłodniczych

Prawo międzynarodowe – zarówno legislacja UE, jak i zobowiązania wynikające z Protokołu montrealskiego wraz z poprawką z Kigali [1, 2] – w coraz szerszym stopniu ogranicza stosowanie pierwotnych syntetycznych czynników chłodniczych będących fluorowanymi gazami cieplarnianymi (F-gazy). Z jednej strony kontyngenty ograniczają ilość czynników, które można wprowadzić na rynek UE, z drugiej – w przypadku serwisowania istniejących urządzeń zawierających czynniki o GWP > 2500 oraz o GPW > 750 – stopniowo wprowadzane są poważne ograniczenia w stosowaniu czynników pierwotnych. 

Główny europejski akt prawny w tym zakresie – rozporządzenie UE nr 2024/573 (tzw. rozporządzenie F-gazowe) [1] – promuje stosowanie czynników chłodniczych pochodzących z recyklingu lub regeneracji. Dodatkowo zobowiązuje branżę chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła oraz jej klientów do prawidłowego zarządzania cyklem życia czynnika chłodniczego (LRM – Lifecycle Refrigerant Management) – poczynając od odzysku czynnika z pracujących instalacji chłodniczych, klimatyzacyjnych i pomp ciepła, aż po jego zagospodarowanie (ponowne zastosowanie lub – jeśli nie ma takiej możliwości – zgodna z prawem utylizacja).

Czytaj także: Czynniki chłodnicze stosowane w pompach ciepła

Odzysk czynnika chłodniczego z pracującej instalacji

Według rozporządzenia F-gazowego odzysk to zbiórka i magazynowanie fluorowanych gazów cieplarnianych z produktów, w tym pojemników, i urządzeń podczas konserwacji lub serwisowania lub przed unieszkodliwieniem produktów lub urządzeń [1].

Choć w języku potocznym określenia „odzysk” i „recykling” mają podobne znaczenie, w przypadku prac z czynnikiem chłodniczym różnią się znacząco. Odzysk (ang. recovery) to ściągnięcie czynnika chłodniczego z instalacji podczas naprawy, serwisu lub konserwacji i dalsze magazynowanie. Natomiast recykling (ang. recykling) oznacza ponowne użycie takiego czynnika (ewentualnie po jego podstawowym oczyszczeniu) jako pełnowartościowego czynnika chłodniczego.

Odzysk czynnika chłodniczego z grupy F-gazów może przeprowadzać tylko uprawniona osoba fizyczna, legitymująca się ważnym certyfikatem dla personelu wystawionym przez Urząd Dozoru Technicznego [3]. Za przeprowadzenie odzysku przez osobę nieuprawnioną grozi kara administracyjna nawet do 15 tys. zł – zgodnie z prawem odpowiedzialność tę solidarnie ponoszą zarówno osoba przeprowadzająca odzysk, jak i operator urządzenia, który takie prace zlecił [3]. Odzysk czynnika należy przeprowadzać z zastosowaniem odpowiedniego wyposażenia – stacji odzysku F-gazów i butli z zaworem dwudrogowym. Brak odpowiedniego sprzętu nie tylko uniemożliwia prawidłowy odzysk i może spowodować emisję odzyskiwanego gazu do atmosfery, ale też naraża na kary finansowe firmę dysponującą niezgodnym z wymaganiami prawnymi sprzętem [4]. 

Odzyskany czynnik należy ocenić pod względem zanieczyszczeń i zbadać pod względem kwasowości (metodą miareczkowania) [5] – jej odpowiedni poziom oznacza, że parametry robocze czynnika umożliwiają ponowne wykorzystanie go w tej samej instalacji. W przeciwnym wypadku czynnik należy przebadać bardziej szczegółowo, a zależnie od wyników poddać „podstawowemu procesowi oczyszczania” lub regeneracji [1].

Ponowne wykorzystanie czynnika chłodniczego

Recykling to ponowne wykorzystanie odzyskanego fluorowanego gazu cieplarnianego po przeprowadzeniu podstawowego procesu oczyszczania [1]. Recykling czynnika chłodniczego definiuje też norma ISO 11650 [6] – oznacza on obniżenie poziomu zanieczyszczeń używanego czynnika chłodniczego poprzez separację oleju, usunięcie gazów nieskraplających się oraz redukcję wilgotności, kwasowości i zawartości zanieczyszczeń stałych poprzez użycie urządzeń takich jak filtry.

Czynnik chłodniczy po odzysku jest traktowany jako odpad, będący własnością albo firmy przeprowadzającej odzysk, albo operatora urządzenia (zależnie od warunków umowy serwisowej) [7]. Dlatego recykling czynnika chłodniczego możliwy jest tylko w obrębie urządzeń (obiegów) będących w gestii właściciela czynnika chłodniczego poddanego recyklingowi.

Jeśli badanie laboratoryjne wykaże, że zanieczyszczenia czynnika chłodniczego są poważne, należy czynnik poddać procesowi regeneracji.

Regeneracja – przywrócenie czynnika chłodniczego na rynek

Regeneracja (ang. reclamation) to ponowne przetwarzanie odzyskanego fluorowanego gazu cieplarnianego w celu osiągnięcia właściwości roboczych odpowiadających właściwościom roboczym substancji pierwotnej, z uwzględnieniem zamierzonego zastosowania [1]. 

Zgodnie z rozporządzeniem F-gazowym regenerację należy przeprowadzać w autoryzowanych zakładach regeneracji, które posiadają odpowiednie urządzenia i procedury umożliwiające regenerację takich gazów oraz które mogą ocenić i poświadczyć co do wymaganego poziomu jakości [1]. Zapis ten ma wymusić staranność i zgodność ze sztuką zarówno w zakresie oceny składu i właściwości czynnika, jak i właściwego procesu regeneracji.

Regeneracji – w szczególności w przypadku nieszczelności układu chłodniczego i wycieku czynnika chłodniczego – należy poddać czynniki będące mieszaninami zeotropowymi (składającymi się z substancji o różnej temperaturze wrzenia – mieszaniny zeotropowe charakteryzują się tzw. poślizgiem temperaturowym), takie jak R410A (składający się z 50% R32 i 50% R125) czy R454C. Składniki takich mieszanin występują w różnych proporcjach fazy ciekłej i gazowej. Z tego względu wyciek może znacząco zmienić skład mieszaniny (następuje jej rozwarstwienie i zmiana właściwości). 

Posługiwanie się odzyskanym zeotropowym czynnikiem chłodniczym bez jego analizy laboratoryjnej może więc być porównane ze stosowaniem czynnika chłodniczego nieznanego pochodzenia. To duże ryzyko dla instalacji – efektami mogą być spadek wydajności chłodniczej, znaczne pogorszenie efektywności energetycznej, pogorszenie warunków pracy (np. przez zmianę warunków przepływu czynnika wewnątrz wymienników ciepła związaną ze wzrostem lepkości) oraz rozregulowanie instalacji (np. zaworów rozprężnych). 

Ważnym etapem regeneracji mieszanin zeotropowych, szczególnie odzyskanych ze starszych instalacji (np. R404A, R407 czy R410A), jest ich rozdział na komponenty. Daje to możliwość ponownego wykorzystania składników tych mieszanin. Odzyskane „stare” F-gazy, zawierające nawet powyżej pięciu składników, należy odsprzedać przedsiębiorstwu oferującemu usługę separacji mieszanin zeotropowych. Przynosi to nie tylko korzyści środowiskowe, związane z domykaniem obiegu, ale także pozwala zoptymalizować koszty transformacji technologicznej dla branży.

Zgodnie ze standardem AHRI 700 czynnik zregenerowany musi spełniać szereg wymagań w zakresie parametrów chemicznych i fizykochemicznych, np. określona zawartość domieszek i gazów nieskraplających, wilgotność, zawartość kwasów i jonów chlorkowych czy zawartość substancji wysokowrzących [8]. Czynniki zregenerowane, o przywróconych pierwotnych własnościach chemicznych i termodynamicznych, po prawidłowym opakowaniu i oznaczeniu butli można ponownie wprowadzić na rynek. Nie są one wliczane do kontyngentu, który dotyczy czynników pierwotnych. W niektórych przypadkach, zgodnie ze znowelizowanym rozporządzeniem F-gazowym, do serwisowania starszych urządzeń będzie można użyć jedynie czynnika zregenerowanego [1].

Różne rozwiązania cyklu życia czynnika chłodniczego

Na rynku istnieją podmioty wyspecjalizowane w obsłudze RLM. Zajmują się one odzyskanym czynnikiem chłodniczym – niektóre oferują także sam odzysk lub jego wsparcie np. przez wypożyczenie butli – poczynając od zgodnego z prawem dostarczenia go do zakładu regeneracyjnego, przez procedurę badawczą, kończąc zaś na właściwym procesie regeneracji i prawidłowym opakowaniu i oznakowaniu butli zawierających czynnik zregenerowany.

Programy odzysku i regeneracji czynników chłodniczych, stanowiące działania w zakresie gospodarki o obiegu zamkniętym, prowadzą także firmy produkujące czynniki chłodnicze lub urządzenia. Na przykład w ramach programu L∞P by Daikin, firma za pośrednictwem swojej sieci instalatorów odzyskuje z własnych urządzeń klimatyzacyjnych i chłodniczych działających w Europie czynniki takie jak R134a, R410A czy R32, a następnie przeprowadza ich regenerację oraz niezależną certyfikację właściwości i wykorzystuje do produkcji nowych systemów VRV w Europie lub umożliwia swoim klientom wykorzystanie tego czynnika. Producenci czynników chłodniczych Chemours i Honeywell prowadzą wspólny program, w ramach którego odpowiednio przygotowane firmy zajmujące się odzyskiem i regeneracją czynników chłodniczych uzyskują autoryzację do pracy z czynnikami R448A (Honeywell) i R449A (Chemours) o GWP ≈ 1300, stanowiącymi zamienniki dla czynników R507A i R404A.

Literatura

1. 1. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2024/573 w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych, zmieniające dyrektywę (UE) 2019/1937 i uchylające rozporządzenie (UE) nr 517/2014 (Dz.Urz. L 2024/573 z 20.2.2024)
   2. Ustawa z dnia 9 listopada 2018 r. o ratyfikacji Poprawek do Protokołu montrealskiego w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową, sporządzonego w Montrealu dnia 16 września 1987 r., przyjętych w Kigali dnia 15 października 2016 r. (Dz.U. 2018, poz. 2254)
   3. Ustawa z dnia 15 maja 2015 r. o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz o niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych (t.j. Dz.U. 2019, poz. 2158)
   4. Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Finansów z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie minimalnego wyposażenia technicznego odpowiedniego dla wykonywania czynności objętych certyfikatem dla personelu w zakresie fluorowanych gazów cieplarnianych i substancji kontrolowanych (Dz.U. 2017, poz. 2410)
   5. PN-EN 378 Instalacje chłodnicze i pompy ciepła. Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Część 1: Wymagania podstawowe, definicje, klasyfikacja i kryteria wyboru
   6. ISO 11650:1999 Performance of refrigerant recovery and/or recycling equipment
   7. PROZON Fundacja Ochrony Klimatu, Podręcznik postępowania z odzyskanymi czynnikami chłodniczymi, Warszawa 2019
   8. AHRI Standard 700-2019 Standard for Specifications for Refrigerants
   9. Materiały techniczne firm: A-Gas, Centralny Ośrodek Chłodnictwa, Chemours, Daikin, Honeywell, Iglotech, PROZON Fundacja Ochrony Klimatu, Testo, Rothenberger, Schiessl, Wigmors