Czynniki chłodnicze w klimatyzacji i chłodnictwie – wycofanie HCFC

Stan obecny i przestroga na przyszłość

Niniejsze rozważania zawęźmy do najbardziej popularnego czynnika z grupy HCFC: R22. Cieszył się on popularnością i do dzisiaj ma dobrą opinią wśród specjalistów z dziedziny chłodnictwa i klimatyzacji jako czynnik sprawdzony, wydajny, uniwersalny, a przez to wygodny w stosowaniu. Od 2004 r. czynnik ten (jak i pozostałe HCFCs), jako niszczący warstwę ozonową, podlega specjalnemu traktowaniu w obrocie i w serwisie.

Zarówno Protokół montrealski, ustawodawstwo poszczególnych krajów Unii, jak i polska ustawa o substancjach zubożających warstwę ozonową (tzw. „ustawa ozonowa”) nakładają obowiązki i restrykcje związane z obrotem i serwisem urządzeń z SZWO. Nie można montować, budować i rozbudowywać instalacji opartych na czynnikach z grupy HCFC.

W Polsce osoby i firmy, które serwisują już istniejące instalacje i obracają tymi czynnikami, muszą posiadać świadectwa kwalifikacji, a cały system ewidencji, opłat i dopłat ma uczynić system dystrybucji i serwisu przejrzystym dla służb ochrony środowiska, a przy tym ograniczyć emisję do atmosfery. Jak ten system funkcjonuje, mogą Państwo sami ocenić. Nie jest on idealny, ale po latach doświadczeń jestem przekonany, że częściowo uporządkował procedurę postępowania z tymi czynnikami.

Szacuje się, że w Polsce w kilkudziesięciu tysiącach instalacji klimatyzacyjnych i chłodniczych pracuje ok. 5 tys. ton czynnika R22. Pod względem jego ilości zajmujemy siódme miejsce, po Włoszech, Hiszpanii, Francji, Niemczech, Wielkiej Brytanii i Holandii, gdzie ilość ta nadal jest spora, pomimo dużo większej świadomości ekologicznej społeczeństwa i wielu akcji mających na celu wyeliminowanie HCFCs z instalacji. Tym, co wyróżnia nas spośród tej grupy państw, to stosunkowo młody wiek urządzeń zbudowanych głównie na przełomie lat 90. i XXI wieku.

Wspólną cechą natomiast jest to, że zapotrzebowanie we wszystkich tych państwach na „świeże” R22 do serwisu urządzeń od kilku lat kształtuje się na podobnym poziomie, ok. 10–12% ilości zawartej w instalacjach rocznie - tyle ucieka do atmosfery. W Polsce jest to ok. 500 ton rocznie wprowadzanych do obrotu przez kilku dystrybutorów firm produkcyjnych oraz ok. 50 ton odzyskanych z instalacji podczas operacji serwisowych i ponownie wprowadzanych do obiegu.

Te 550 ton to bardzo dużo, jeżeli tylko uświadomimy sobie, że wspomniana wyżej redukcja produkcji i wygaszenie podaży od końcu 2009 r. spowodują, że będzie dostępny tylko czynnik z odzysku, czyli ok. 50 ton. Narazi to całą branżę na poważne perturbacje. Doświadczenia minionych lat, zwłaszcza dotyczące dostępu do czynników z odzysku, wskazują, że z początkiem 2009 r. można spodziewać się istotnego braku czynnika R22 na rynku i gwałtownego wzrostu jego ceny w całej Europie.

Niestety, wśród użytkowników instalacji i urządzeń oraz firm serwisowych w Polsce świadomość problemów, przed jakimi może stanąć branża chłodnicza już w 2009 roku (a z pewnością od 1 stycznia 2010 r.), jest niewielka. Umknął wszystkim zapomniany szczegół regulacji i w efekcie lekceważone są wysiłki różnych instytucji i dostawców czynników, proponujących już dzisiaj rozwiązania alternatywne. A sytuacja będzie zdecydowanie inna niż w przypadku wycofywania CFCs w połowie lat 90.

Nie będzie okresów przejściowych, nie będzie można kupić, sprzedać ani użyć w serwisie zmagazynowanego na później czynnika pochodzącego z produkcji - będzie je można tylko utylizować zgodnie z prawem. Do tego konieczność ewidencjonowania postępowania, wykazywania pochodzenia czynnika, certyfikacji personelu i firm według rozporządzenia unijnego, tzw. ustawy F-gazowej, które będą wkrótce warunkować możliwość działania w branży, znacznie ograniczą czarną strefę.

Warianty postępowania

 Można oczywiście czekać na rozwój sytuacji do 2010 roku, można zlekceważyć ten problem lub odsunąć na przyszłość podjęcie decyzji o wymianie instalacji lub czynnika. Koniecznością natomiast staje się pozyskanie wiedzy i uświadomienie sobie skali przyszłego problemu i możliwie szybka decyzja o tym, co i kiedy należy zrobić z istniejącą instalacją z HCFC. W tym przypadku ważne jest współdziałanie firm serwisowych z użytkownikami instalacji chłodniczych i klimatyzacyjnych. Obie strony powinny znaleźć wspólnie rozwiązanie, leży to w ich interesie, bo zaoszczędzą sobie dodatkowych kosztów na różnych płaszczyznach.

Jedną z możliwych opcji uniknięcia „problemu zaopatrzeniowego 2010 roku” jest zastosowanie już dzisiaj jednej z poniższych propozycji:

1. całkowita wymiana instalacji na inną:

   • z zastosowaniem naturalnych nośników ciepła: amoniaku, dwutlenku węgla, propanu, izobutanu - przy czym dodatkowo, o ile nie napotka się szeregu przeszkód, uwarunkowań, regulacji lub dodatkowych kosztów uniemożliwiających lub ograniczających ich stosowanie, nie podlega się warunkom ustawy o F-gazach

   • lub z zastosowaniem dobrze znanych czynników syntetycznych z grupy HFC: R404A (R507) lub R407C (wybór w zależności od typu urządzenia i temperatury odparowania)

   • nie należy ich się wystrzegać, gdyż są wskazane jako długoterminowe czynniki chłodnicze;

2. Przezbrojenie instalacji na jeden z popularnych czynników syntetycznych z grupy HFC: R404A (R507) lub R407C – dobór w zależności od typu urządzenia i temperatury odparowania

3. Przezbrojenie instalacji na jeden z powszechnie dostępnych czynników HFC typu drop-in: R413A (ISCEON MO49)1), R417A (ISCEON MO59)1), R419A (FORANE FX90)(1), R422A (ISCEON MO79)1), R422D (ISCEON MO29)1), R427A (FORANE FX100)1), którego dobór zależy głównie od typu urządzenia i temperatury odparowania, ale także od wyboru samego decydenta

4. Jest jeszcze wariant D - serwisowanie przy użyciu dostępnego R22 „tak długo, jak się da” – ale z całą pewnością nie można nazwać go opcją uniknięcia problemu zaopatrzeniowego. Ten wariant, pomimo tego, że może być najczęściej wybieranym, jest najryzykowniejszym rozwiązaniem i prawdopodobnie najdroższym. Jakie wiążą się z nim implikacje, informuję na końcu artykułu.

Zmiana całego systemu na nowy według wariantu A jest najbardziej pracochłonną i najkosztowniejszą metodą. Zastosowanie jej ma jednak sens w przypadku starych, awaryjnych urządzeń oraz w razie potrzeby znacznej rozbudowy instalacji. Należy policzyć koszty nowego sprzętu, mediów, robocizny i przestojów spowodowanych wymianą instalacji. Dotyczy to instalacji opartych tak na naturalnych, jak i na syntetycznych czynnikach chłodniczych.

Dla użytkownika instalacji ważnym argumentem jest też utrata korzyści, jakie wiążą się z pracą takiej instalacji. Jest też najdłużej trwającym procesem, który należy z dużym wyprzedzeniem zaplanować.

Kolejną możliwością, stosowaną przy dość jeszcze sprawnych urządzeniach, jest zastosowanie wariantu B - przystosowanie istniejącej instalacji do pracy z czynnikami z grupy HFC, długoterminowymi i najbardziej rozpowszechnionymi czynnikami w chłodnictwie i klimatyzacji. Pomimo wielu zalet, wariant ten niesie za sobą jednak konieczność poniesienie dodatkowych kosztów.

Przy zmianie R22 na R404A, R507 czy R407C nieodzowna jest wymiana automatyki na kompatybilną z danym czynnikiem. Z uwagi na własności wymienianych czynników często trzeba wymienić wymienniki ciepła na większe, do tego konieczne jest usunięcie oleju mineralnego i po kilkakrotnym płukaniu instalacji olejem poliestrowym napełnienie jej nowym olejem POE (czynniki te nie współpracują z olejem mineralnym stosowanym przy R22, a olej POE nie toleruje oleju mineralnego ponad ustaloną niewielką zawartość).

Sama operacja przystosowania instalacji i regulacji wraz z wymianą oleju jest pracochłonna i przez to kosztowna, szczególnie dla firmy serwisującej. Badania wykazały, że relacja stosunku kosztów do zysku na godzinę pracy firmy jest zdecydowanie najbardziej niekorzystna ze wszystkich trzech wariantów postępowania. Jednak krótszy okres zatrzymania instalacji niż w wersji A oraz mniejsze koszty pozwalają użytkownikowi obniżyć koszty inwestycyjne i wielkość utraconych korzyści.

Zastosowanie zamienników typu drop-in za R22, według wariantu C, ma ogromną, niedocenianą przewagę nad możliwościami omawianymi powyżej. Większość tych czynników została zaprojektowana tak, aby powrót oleju mineralnego stosowanego w instalacjach z R22 odbywał się bez większych perturbacji, a wymiana automatyki ograniczyła się do minimum. Jest to niebagatelna zaleta, gdy uświadomimy sobie, że czas potrzebny na wymianę czynnika skraca się o dwie trzecie w stosunku do wymiany na R404A (R407C lub R507).

W przypadku np. dużego obiektu sklepowego czy też chłodni może to oznaczać nawet kilka dni różnicy. Pozwala to na znaczne ograniczenie strat i uniknięcie kosztów związanych z przerwą w pracy obiektu i utratą korzyści, jakie mógłby generować obiekt w tym czasie, nie mówiąc już o komplikacjach związanych z przenoszeniem towarów do innego magazynu na czas wstrzymania pracy urządzeń itp.

Koszt przezbrojenia jest ponadto niższy, a sam proces mniej pracochłonny. Użytkownik ma dużo niższe koszty, a godzina pracy firmy serwisowej generuje większy dla niej zysk jednostkowy niż w omówionych powyższych wariantach - obie strony są zadowolone. Niestety, zastosowanie tego wariantu niesie pewne ograniczenia: nie wszystkie instalacje z uwagi na ich charakter i układ można przezbroić na czynniki typu drop-in oraz nie zaleca się tego rozwiązania w systemach starych i awaryjnych.

Zamienniki typu HFC za R22 i pozostałe mieszaniny HCFC

Powszechnie znane są cechy i własności charakteryzujące R404A, R407C i R507, można je więc pominąć w rozważaniach. R417A (ISCEON MO59), R419A (FORANE FX90), R422A (ISCEON MO79), R422D (ISCEON MO29) i R427A (FORANE FX100) posiadają wspólne z innymi popularnymi HFC cechy charakteryzujące syntetyczne czynniki chłodnicze:

• są czynnikami długoterminowymi, powszechnie dostępnymi i oferowanymi przez kilku dostawców w różnych opakowaniach;
• są nietoksyczne i niepalne;
• są ekologiczne – nie wywierają negatywnego wpływu na warstwę ozonową, chociaż tak jak R22 mają wpływ na efekt cieplarniany i przez to podlegają regulacjom rozporządzenia o F-gazach;
• w podobnym stopniu odwzorowują własności R22, a w wielu przypadkach ich własności przewyższają własności tego czynnika;
• nie mogą być mieszane z R22, a także miedzy sobą, gdyż tworzą się mieszaniny o zupełnie innych własnościach;
• są mieszaninami zeotropowymi, lecz podobnie jak R404A i R507 większość z nich nie rozwarstwia się podczas ewentualnego wycieku z instalacji;
• ich użycie przy napełnianiu instalacji jest proste, wymagające takich samych jak dla wszystkich HFC narzędzi, a sam proces jest identyczny z powszechnie stosowanym.

Różnica jest jedna, i to zdecydowana: z wyjątkiem R427A wszystkie współpracują z olejami mineralnymi, alkilo-benzenowymi i poliestrowymi, w przeciwieństwie do pozostałych HFC, współpracujących jedynie z olejami POE.Czytelnicy zainteresowani szczegółami mogą zajrzeć do publikacji producentów tych czynników oraz skontaktować się z Biurem Czynników Termo Schiessl Sp. z o.o., gdzie można uzyskać odpowiednie dane.

Szerokie właściwości eksploatacyjne oraz termodynamiczne czynnika R22 powodują, że trudnym zadaniem stało się wyprodukowanie jednego idealnego zamiennika, który sprawdzałby się we wszystkich zastosowaniach R22. Optymalny dobór zamiennika jest związany z charakterystyką pracy urządzenia, a szczególnie zakresem temperatur, w jakich pracuje urządzenie. Część zamienników doskonale sprawdza się w układach plusowych, głównie systemach klimatyzacyjnych, a z kolei inne są preferowane przy niskich temperaturach. Należy również przed podjęciem decyzji, który czynnik wybrać jako zamiennik, uwzględnić ograniczenia związane z typem sprężarki, rodzajem odolejacza i skraplacza.

Niedawne badania wskazały, że czynnik R422D (ISCEON MO29) jest najbardziej uniwersalnym, wymagającym najmniejszych nakładów wiedzy, sił i środków, zamiennikiem typu drop-in za R22. Czynnikiem o podobnym charakterze jest R427A (FORANE FX100), ale wymaga on wymiany oleju mineralnego na poliestrowy (bez konieczności płukania instalacji). Procedury retrofitu wszystkich zamienników są dostępne u dostawców tych czynników.

Co zrobić z popularnymi przed laty czynnikami: R401A, R401B, R402A, R403B, R408A i R409A? Należą one do grupy HCFC i podlegają takim samym rygorom postępowania jak R22. Poziom ich odzysku jest niewielki, regeneracja skomplikowana i kosztowna, a przy skokowej redukcji produkcji HCFC zostaną w pierwszej kolejności wygaszone na rynku. Dla użytkowników takich instalacji pozostały jedynie dwa warianty: wymienić czynnik na jeden z poniższych typu drop-in (bez wymiany oleju) lub wymienić instalację na nową.

Możliwe scenariusze na przyszłość

Po kilku seminariach, które prowadziłem, po wielu rozmowach zarówno z użytkownikami, jak i z firmami serwisującymi obawiam się, że w Polsce będzie jak zwykle: większość zignoruje problem i wybierze wariant D – co może być dopiero początkiem kłopotów dla obu stron. Można oczywiście wyjść z założenia, że „jakoś to będzie”, tak jak to miało miejsce przed laty, kiedy wycofane były czynniki z grupy CFC. Tyle, że wówczas przez wiele lat można było wykorzystywać zmagazynowane zapasy np. R12, a i przemyt dostarczał stale jakąś dodatkową ilość.

Obecne regulacje i system kontroli wykluczają możliwość użycia od 1 stycznia 2010 r. zmagazynowanego R22 z produkcji, tym samym każdy dostawca HCFC będzie starał się pozbyć z magazynów tych produktów już na kilka miesięcy przed tą datą. Istotną różnicą w stosunku do minionego okresu może być również fakt, że granica Polski jest obecnie granicą UE - znacznie szczelniejszą dla ewentualnego przemytu. Ponadto wdrażane właśnie przepisy dotyczące F-gazów dadzą władzom dużo skuteczniejsze niż dotychczas narzędzia egzekwowania prawa w odniesieniu do wszystkich: firm serwisowych i użytkowników czynników syntetycznych.

Mając na uwadze fakt niezwykłej popularności R22 oraz ilość instalacji w dalszym ciągu pracujących na nim w całej Europie, należy zakładać, że popyt na ten czynnik w najbliższych kilku latach będzie spadać powoli, a jego ceny szybko wzrosną. Udowodnione jest, że rocznie tylko ok. 10% istniejących instalacji z R22 wymienianych jest na nowe i takie założenia należy przyjąć na najbliższą przyszłość. Wzrastać jednak będzie awaryjność tych systemów, które pozostały.

Sytuacja pod koniec 2009 roku i w początkach 2010 roku, kiedy tuż przed sezonem zacznie brakować na rynku czynnika R22, spowoduje znaczny nacisk użytkowników na konieczność uporania się z tą sytuacją. Szybkie zużycie legalnych i nielegalnych źródeł R22 skutkować będzie tym, że nagle część użytkowników wybierze opcję wymiany instalacji lub czynnika i w tym momencie mogą spotkać się z fizyczną barierą niemożności zrealizowania tego w dopuszczalnym dla nich czasie.

Po pierwsze, nie ma tak dużej liczby firm serwisowych, a po drugie, te obecne na rynku nie zajmują się wyłącznie serwisem już pracujących urządzeń. Ograniczone możliwości serwisów w obliczu paniki na rynku spowodują zator, wzrost cen usług, zwiększone straty i koszty użytkowników, ale nie zmienią sytuacji na lepszą. Każdy z trzech wariantów wymaga bowiem określonego czasu i nic nie będzie można na to poradzić.

Użytkownicy ze znaczącymi ilościami R22 w instalacjach muszą zaplanować konwersję czynnika już dzisiaj, gdyż tylko takie podejście daje gwarancję nieprzerwanej, sprawnej pracy instalacji oraz uniknięcia wyższych kosztów w przyszłości. Szybkie przezbrojenie będzie korzystne dla środowiska naturalnego i pozwoli uniknąć płacenia kar z tytułu emisji SZWO, umożliwi ciągłą pracę instalacji przy minimalnym czasie trwania retrofitu, pozwoli zaoszczędzić energię elektryczną, a urządzenia w wielu przypadkach działają wydajniej, bardziej niezawodnie i mają dłuższą żywotność.

Ponieważ z „problemem roku 2010” już należy sobie radzić, apeluję o rozsądek i rozwagę. W każdym przypadku postępowania z instalacjami napełnionymi czynnikami HCFC użytkownik instalacji i serwisant muszą pamiętać o ich negatywnym wpływie na środowisko naturalne i minimalizować emisję do atmosfery. Wszystkich niezbędnych informacji, jak zapobiegać emisji i jak postępować z odzyskanymi czynnikami, udziela Fundacja Ochrony Warstwy Ozonowej „Prozon” w Warszawie, jedyna instytucja zajmująca się odzyskiem i regeneracją czynników chłodniczych SZWO w Polsce.

Literatura

1.  Ustawa z dnia 20 kwietnia 2004 r. o substancjach zubożających warstwę ozonową (DzU nr 121, poz. 1263).
2. Rozporządzenie (WE) nr 2037/2000 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 czerwca 2000 r. w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową (DzU WE L nr 244, poz. 2037).