Alternatywne czynniki chłodnicze to proekologiczne, naturalne oraz syntetyczne czynniki chłodnicze charakteryzujące się wysokimi właściwościami termodynamicznymi, bardzo niskim potencjale niszczenia warstwy ozonowej (ODP – z ang. Ozone Depletion Potential) i niskim potencjałem tworzenia efektu cieplarnianego (GWP – z ang. Global Warming Potential). Głównym zadaniem alternatywnych czynników chłodniczych jest redukcja i stopniowa eliminacja z powszechnego użycia szkodliwych czynników chłodniczych, należących do grupy CFC i HCFC.
Redukcja prawna standardowych czynników chłodniczych
Od początku lat 90-tych XX w. doszło do szeregu radykalnych zmian w branży HVACR odnośnie udziału czynników chłodniczych emitowanych do atmosfery w niszczeniu stratosferycznej powłoki ozonowej oraz eskalacji efektu cieplarnianego. Do niedawna standardowymi czynnikami chłodniczymi, wykorzystywanymi w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych, były substancje zubożające warstwę ozonową, a mianowicie R12, R22 i R502, a także, w przypadku specyficznych zastosowań – R114, R12B1, R13B1, R13 i R503.
Z początkiem 2015 roku w całej Unii Europejskiej weszło w życie nowe rozporządzenie UE nr 517/2014 w sprawie F-gazów, które zastąpiło dotychczas obowiązujące rozporządzenie 842/2006. Nowa dyrektywa w znaczny sposób ogranicza paletę dostępnych czynników chłodniczych o wysokim GWP, czyli tzw. potencjale tworzenia efektu cieplarnianego, a w niektórych przypadkach całkowicie ich zakazuje. Czynniki chłodnicze, posiadające niski współczynnik GWP, mogą być stosowane w większych ilościach niż czynniki o wysokim współczynniku.
Nowe rozporządzenie unijne zakłada, że do 2018 roku przemysł ma zredukować całkowitą ilość zużywanych F-gazów o 37%, natomiast do 2030 roku ma nastąpić obniżenie poziomu produkcji do zaledwie 21% wartości z roku 2015.
Nowa generacja czynników chłodniczych
Alternatywne czynniki chłodnicze są obecnie stosowane w najnowszych, specjalnie zaprojektowanych instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych, i rzadko nadają się one do zastąpienia czynników pracujących w istniejących aktualnie systemach. Alternatywne czynniki chłodnicze, to m.in.:
- R744 (dwutlenek węgla, CO2),
- R717 (amoniak, NH3),
- R32 (czynnik HFC o niskim współczynniku GWP),
- R1234ze oraz R1234yf (hydrofluoroolefiny o niskim GWP),
- R290 (propan), R1270 (propen, propylen), R600a (izobutan).
Niektóre z wymienionych powyżej czynników są obecnie szeroko stosowane, inne zaś są dopiero na etapie testowania i wdrażania.
Charakterystyka alternatywnych czynników chłodniczych
Czynnik R744 – GWP = 1
Czynnik R744 charakteryzuje się wysokim ciśnieniem roboczym, niską temperaturą krytyczną (31oC) oraz wysoką temperaturą punktu potrójnego. Czynnik ten posiada 5-8-krotnie większą wydajność chłodniczą niż czynniki z grupy HFC, co umożliwia zastosowanie mniejszej sprężarki oraz mniejszego wymiaru rur. Stosuje się ten czynnik np. w urządzeniach handlowych, pompach ciepła oraz meblach chłodniczych. Obecnie czynnik R744 stosowany jest w kilku tysiącach instalacji handlowych i przemysłowych w całej Europie.
Czynnik R717 – GWP = 0
Czynnik R717 charakteryzuje się stosunkowo wysoką temperaturą nasycenia pod ciśnieniem atmosferycznym. Czynnik jest wysoce toksyczny, słabo palny i posiada nieprzyjemny zapach. R717 jest powszechnie stosowanym czynnikiem chłodniczym, lżejszym od powietrza, co skutkuje tym, że w przypadku wycieku rozprzestrzenia się bardzo szybko. Jest stosowany w chłodnictwie przemysłowym (chłodnie i przetwarzanie żywności).
Czynnik R32 – GWP = 675
Czynnik R32 to szybko gasnący czynnik z grupy HFC. Pod względem charakterystyki i ciśnienia roboczego jest bardzo zbliżony do właściwości, jakie posiada czynnik R410A. R32 stosowany jest głównie w pompach ciepła, klimatyzatorach typu Split i agregatach wody lodowej. Czynnik ten to dotychczas najlepsza alternatywa dla standardowych F-gazów. Przejście na R32 nie wymaga stosowania innych urządzeń niż te, które są obecnie dostępne na rynku.
Czynnik R1234ze – GWP = 7
Czynnik R1234ze, jak i inne czynniki z grupy HFO, to słabo palny czynnik fluorowcopochodny węglowodoru. Temperatura nasycenia pod ciśnieniem atmosferycznym jest wysoka w porównaniu do innych czynników. Obecnie stosowany jest w instalacjach samochodowych. W przyszłości może znaleźć zastosowanie w agregatach, klimatyzatorach typu Split oraz meblach chłodniczych. Czynnik ten nadaje się dla średnio- i wysokotemperaturowych zastosowań.
Czynnik R290, R1270 i R600a – GWP = 3
Czynniki R1270 i R600a są wysoce palne, dlatego też wielkość napełnienia instalacji w wielu zastosowaniach jest ograniczona. Najczęściej stosuje się je w urządzeniach integralnych, agregatach wody lodowej i niektórych klimatyzatorach typu Split.
Czynniki R290 i R1270 mają podobną charakterystykę oraz ciśnienie robocze, co czynnik R404A i znajdują zastosowanie w instalacjach komercyjnych wysoko-, średnio-, i niskotemperaturowych.
Oczekiwania a rzeczywistość
Alternatywne czynniki chłodnicze nowej generacji powinny być przede wszystkim ekologiczne, posiadać zerowy wskaźnik ODP, jak najniższy wskaźnik GWP, a także dysponować wysoką sprawnością energetyczną i być bezpiecznymi w eksploatacji. W rzeczywistości jednak w czynnikach chłodniczych o niskim wskaźniku GWP rośnie ich palność, natomiast im lepszą mają wartość energetyczną, tym wyższa jest toksyczność takich czynników chłodniczych.
Źródło:
www.prozon.org.pl
