Хладилни агенти в термопомпите - Clivet SEE Bulgaria

Как работят хладилните агенти в термопомпите и какво е тяхното въздействие върху околната среда

Термопомпите стават все по-популярни като отоплителна и охладителна система през последните години, но много хора не знаят, че за да работят, тези системи използват хладилни агенти. В тази статия ще разгледаме как работят хладилните агенти в термопомпите и какво е тяхното въздействие върху околната среда.

Благодарение на своите енергоспестяващи и ефективни характеристики, термопомпите са не само иновативна система за отопление, охлаждане и производство на битова гореща вода, но и ключов елемент в стратегията на Европейския съюз за борба с изменението на климата. Да, защото, както всички знаят, основната цел на Европейския зелен пакт е постигането на климатична неутралност до 2050 г. за всички държави от ЕС.

Декарбонизация

Европа регулира употребата на хладилни агенти с основната цел постигане на бърза декарбонизация. Термопомпите са важен съюзник за постигането на тази цел за декарбонизация, тъй като извличането на енергия, необходима за тяхната работа, от почвата, въздуха или подпочвените води води до пълно отпадане на необходимостта от използване на горим газ.

Енергийната ефективност на термопомпите

Като продукти, свързани с енергопотреблението, термопомпите попадат в обхвата на Директива 2009/125/ЕО на Европейския парламент от 21 октомври 2009 г., която регулира екологичното им проектиране и определя минималните спецификации за екодизайн. Директива, която през годините е довела до множество регламенти за прилагане, като например Регламент 813/2013 относно единичните и комбинираните отоплителни системи, и която само през 2021 г. е дала възможност за спестяване на над 120 милиарда евро в енергия. Директива 2010/30/ЕС от 19 май 2010 г. въведе енергийно етикетиране за енергозависими продукти, включително термопомпи, което подчертава тяхната консумация чрез посочване на енергиен клас и други определени параметри.

Използването на енергия от възобновяеми източници

Когато говорим за енергия от възобновяеми източници, не може да не споменем т. нар. Директива за енергия от възобновяеми източници (2009/28/ЕО), директива, насочена към развитието и разпространението на чиста енергия във всички сектори на европейската икономика, която непрекъснато разширява целите си през годините. След като беше постигната първоначалната си цел от поне 20% производство на енергия от възобновяеми източници до 2020 г., като потреблението се е увеличило от 12,5% през 2010 г. до 21,8% през 2021 г., Европейската комисия предложи да се достигне 40% до 2030 г. С RePowerEU, планът, стартиран през май 2022 г. в отговор на възникващите проблеми на енергийния пазар, причинени от руската инвазия в Украйна, идеята е този процент да се увеличи до 45%.Но не само това: чрез тази инициатива страните от ЕС намалиха зависимостта си от руски горива, спестиха около 20% от енергията и въведоха таван на цената на газа и петрола.

Термопомпи

и хладилен флуид

Както видяхме по-рано, термопомпите представляват валидна зелена алтернатива на традиционния котел, тъй като те „използват“ естествено наличен източник на топлинна енергия, за да прехвърлят топлина от по-студена към по-топла среда. Иновативна технология, която замърсява по-малко и гарантира значителни икономии от сметката Ви. Сред различните компоненти, които характеризират термопомпите, все по-разпространени както в жилищни, така и в търговски и промишлени условия, има един елемент, който потенциално може да окаже значително въздействие върху околната среда и който е абсолютно необходим за работата на устройството: хладилният агент.

С термина хладилен агент, DIN EN 378-1 означава флуид, използван в хладилна система, който благодарение на своите физични свойства позволява пренос на топлина. Това е процес, при който хладилният агент преминава през верига, съставена от компресор (2), кондензатор (3), дроселна клапа (4) и изпарител (1), преминавайки от агрегатно състояние от течно в газообразно и обратно.

Често чуваме за охлаждаща течност, която често се използва неправилно като синоним на хладилен агент. Първото обаче не е достатъчно, за да осигури правилното функциониране на термопомпата, тъй като тя отвежда топлина от обекта само когато външната температура на околната среда е по-ниска. Хладилният агент, от друга страна, елиминира топлината, дори когато температурата на околната среда е по-висока от тази на охлаждания обект.

Какви са характеристиките и основните видове хладилни агенти?

Очевидно е, че не всички хладилни агенти са еднакви. Всъщност има съществени разлики в зависимост от областта на приложение, в която се използват. Въпреки това, има някои общи характеристики, като например много стабилна химическа структура и висок коефициент на преобразуване. Не само това, повечето хладилни агенти имат нисък обем на парите, втечняват се при ниско налягане и се отличават с ниска точка на кипене.

Хладилните агенти могат да бъдат разделени на три основни категории: чисти органични течности, като вода и амоняк; въглеводороди, като бутан, изобутан, пропан и пропилен; и халогенирани въглеводороди, а именно хидрофлуоровъглеводороди (HFC), хлорофлуоровъглеводороди (CFC), хидрохлорофлуоровъглеводороди (HCFC) и перфлуоровъглеводороди (PFC). Но кои са най-често използваните хладилни агенти в термопомпите? Първо, нека посочим тези, които не могат да бъдат използвани. Хлорфеноли (CFC) и хидрохлориди (HCFC), например, бяха забранени, защото се смятаха за едни от основните виновници за разрушаването на озоновия слой. Настоящият стандарт вместо това предвижда използването на флуоровъглеводороди както в термопомпи, така и като цяло в климатични системи в сгради и превозни средства

Регламент 517/2014 относно флуорираните парникови газове

Емисиите на флуорирани парникови газове, обикновено наричани F-газове, в околната среда водят до затопляне, което е значително по-голямо от това на въглеродния диоксид. Ето защо Европейският съюз все повече ограничава видовете хладилни газове, които могат да се използват в отоплителни и охладителни устройства. Регламент 517/2014 относно флуорираните парникови газове, публикуван през 2014 г., установява множество задължения, които влизат в сила постепенно и ще влязат в сила до 2025 г. Целта? Намаляване на емисиите на F-газове със 79% до 2030 г. в сравнение със средното за периода 2009-2012 г. Но какви са конкретните ограничения, наложени от регламента? Първите конкретни действия се отнасяха до търговски хладилни системи, като например хладилни витрини и клетки в складове и супермаркети. Всъщност, в началото на 2020 г. законодателството забрани използването на HFC газове с потенциал за глобално затопляне (GWP), равен или по-голям от 2500, в този тип системи. От 2022 г. GWP ще трябва да бъде по-нисък от 150.

Впоследствие регламентът беше разширен до оборудване за промишлени хладилни инсталации с мощност по-голяма или равна на 40 kW, в които използването на газове с GWP по-нисък от 150 беше забранено от 1 януари 2022 г., с изключение на първичния контур на каскадни системи, в които хладилният агент трябва да има GWP по-нисък от 1500. Що се отнася до жилищните климатици със зареждане с газ под 3 кг, т.е. класическите сплит системи, нов регламент ще се изисква едва от 2025 г., когато вече няма да е възможно да се използват хладилни газове с потенциал за глобално затопляне по-висок от 750 във всички нови модели.

Как да изберете правилния хладилен агент?

Въпреки че основният критерий за избор на един хладилен агент пред друг е предназначението му (климатизация, охлаждане, термопомпа и др.), има много други фактори, които трябва да се вземат предвид, включително екологични и безопасни аспекти, както и термодинамични и икономически.

По отношение на безопасността, двете свойства, които характеризират хладилните агенти, са токсичност и запалимост. За да има по-точна картина и класификация на рисковете, Американското дружество по отоплително, хладилно и климатично инженерство (ASHRAE) е определило два класа за първата характеристика (A = ниска токсичност, B = висока токсичност) и три класа за втората (1 = незапалимо, 2 = запалимо, 3 = лесно запалимо). Няколко примера? Въглеводороди като хладилен агент пропан (R290) и бутан (R600) попадат в клас А3, тъй като са нетоксични, но същевременно лесно запалими, докато по-голямата част от хидрофлуоровъглеводородите (HFC) са в клас А1.

хладилните агенти Clivet са екологични

Clivet

От 2025 г., както видяхме, за нови покупки ще е необходимо да се избират климатици и термопомпи (със зареждане с газ по-малко от 3 кг), които използват хладилни агенти с индекс на GWP по-нисък от 750. Clivet се адаптира от известно време, използвайки хладилен агент с по-нисък индекс на GWP от най-често използваната смес в миналото, а именно R-410A. Това е газ R-32, който, въпреки че се счита за хладилен агент от ново поколение, вече се използва от няколко години като 50% компонент на същата смес R-410A. Новият R-32, присъстващ във всички сплит и моноблокови термопомпи Clivet, всъщност се характеризира с ODP (потенциал за нарушаване на озоновия слой), равен на 0, и GWP индекс от 675 (приблизително една трета от този на газа R-410A, който е средно 2088).