Wybór czynników chłodnicznych w świetle nowych przepisów

Od 1 stycznia 2015 roku obowiązuje całkowity zakaz stosowania czynnika chłodniczego R22. Przepis ten zapoczątkował tzw. phase-down, czyli rozpoczęcie okresu znacznego ograniczenia stosowania fluorowanych gazów cieplarnianych (popularnie F-gazów). Firmy instalacyjne, jak i użytkownicy systemów klimatyzacyjnych muszą podjąć kluczowe decyzje związane z wyborem czynnika chłodniczego. Dotyczy to zarówno systemów klimatyzacyjnych już eksploatowanych, jak i tych nowych, projektowanych. Firma Daikin proponuje dwa, alternatywne rozwiązania.

Rynek HVAC w Polsce - regulacje prawne

Dla polskiego rynku HVAC znamienne są trzy daty:

• 1 stycznia 2004 - wprowadzenie zakazu wykorzystywania w działalności gospodarczej czynników CFC i urządzeń pracujących na tych substancjach, w tym nawet substancjach pochodzących z odzysku i poddanych regeneracji (przykład to popularny w domowych lodówkach czynnik R12). Wprowadzenie równiez zakazu importu urządzeń pracujących na HCFC (w tym R22) i zakazu produkcji takiego sprzętu w Polsce z przeznaczeniem na rynek polski, a także zakaz montażu nowych instalacji pracujących na HCFC. Zakaz ten dotyczył zarówno urządzeń fabrycznie nowych, jak i używanych (sprowadzania tzw. złomu chłodniczego).
• 1 stycznia 2010 - nakaz serwisowania urządzeń na HCFC jedynie z wykorzystaniem czynników pochodzących z odzysku i poddanych regeneracji. R22 z regeneracji był dalej dostępny, ale jego cena poszybowała w górę.

• 1 stycznia 2015 - całkowity zakaz stosowania czynnika chłodniczego R22.
  
  

Rozporządzenie w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych

Zakaz stosowania R22 a naprawa urządzeń klimatyzacyjnych

Uszkodzenia sprężarki, rozszczelnienie instalacji i ucieczka czynnika chłodniczego, to chyba najpopularniejsze przykłady awarii urządzeń klimatyzacyjnych. Zakaz stosowania R22 praktycznie uniemożliwia przeprowadzenie sprawnej naprawy klimatyzacji i uzupełnienie czynnika chłodniczego, jakie były możliwe jeszcze do niedawna. Jak sobie zatem poradzić z awarią systemu chłodniczego, zwłaszcza tego większej wagi, w budynkach biurowych, hotelowych oraz takich, które np. podtrzymują całe procesy produkcyjne?

Zamienniki R22

To najpropstszy sposób na awarię systemów chłodniczych czy klimatyzacyjnych - zastosowanie zamienników czynnika chłodniczego R22, tzw. zamienników typu „drop-in”. Rozwiązaniem tym najbardziej zainteresowani są oczywiście producenci zamienników, nieco mniej producenci urządzeń klimatyzacyjnych. Ale uwaga, w rozwiązaniu tym jest pewien problem. Zamienniki „drop-in”, to przeważnie mieszaniny od 2 do 5 czynników z grupy HFC z domieszką węglowodorów. Z jednej strony, mieszanina ta ma właściwości termodynamiczne najbardziej zbliżone do jednorodnego R22, z drugiej zaś jest powrotem do tradycyjnego oleju mineralnego w sprężarce. Dotychczasowe doświadczenia pokazują, że przy stosowaniu zamienników możliwy jest spadek wydajności chłodniczej nawet do 25%. Ponadto nie rzadkie są problemy związane z powrotem oleju, jego pienieniem, czy też z niewłaściwą pracą zaworów termostatycznych. W starszych systemach pracujących na R22 pojawia się również problem tolerancji materiałowej i wytrzymałości uszczelnień w kontakcie z zamiennikami „drop-in”. Ani producent zamiennika, ani urządzenia na R22 nie da gwarancji ich wspólnej wydajnej i bezawaryjnej pracy.
Przy podejmowaniu decyzji o przejściu na zamienniki, warto zatem przeprowadzić rzetelną analizę zarówno pod kątem technicznym, jak i ekonomicznym. Należy pamiętać, że system chłodniczy pracujący na R22 ma już co najmniej kilkanaście lat. Dla domowych urządzeń typu split to praktycznie kres życia technicznego. W przypadku urządzeń komercyjnych to także dość długi czas eksploatacji.
Daikin opracował dwa rozwiązania. 

Nowe urządzenia z czynnikiem chłodniczym R410A

Daikni proponuje częściową lub pełną wymianę urządzeń pracujących na R22, na nowe urządzenia z R410A, z pozostawieniem istniejącej instalacji chłodniczej. Firma opracowała konkretne procedury dla poszczególnych grup urządzeń. Dotyczy to zarówno urządzeń własnych w segmentach residential, commercial i industrial, jak i urządzeń firm konkurencyjnych.

Opracowane schematy blokowe prowadzą instalatora krok po kroku, zaczynając od technicznych możliwości „starego” systemu, poprzez analizę oleju (dedykowane testery oleju), połączeń kielichowych i próby ciśnieniowe, a na rozruchu nowego systemu kończąc. Rozwiązania firmy Daikin w zakresie zamiany R22 na R410A, to również nowe rozwiązania techniczne wewnątrz urządzeń, pozwalające na pewną i wydajną pracę nowych urządzeń w instalacjach z resztkami czynnika R22.

System VRV-Q IV

To właśnie specjalnie zaprojektowany, zamienny system do urządzeń pracujących z R22. Jest on przystosowany do pracy z niższymi ciśnieniami, niż standardowe dla R410A, dzięki zastosowaniu dodatkowego obiegu przechłodzenia. Takie rozwiązanie pozwala na pozostawienie jednostek wewnętrznych i instalacji rurowej, a wymianie podlega jedynie agregat. Szkodliwy wpływ resztek czynnika R22 został wyeliminowany dzięki specjalnemu systemowi oczyszczania instalacji. Podczas napełniania systemu, czynnik R-410A zaczyna przepływać przez instalację, zbierając pozostawione w niej zanieczyszczenia. Następnie, wraz z pozostałościami po R-22, R410A poddawany jest filtracji w jednostce zewnętrznej, gdzie zatrzymywane są zanieczyszczenia. Ten proces odbywa się tylko raz i trwa maksymalnie godzinę (w zależności od właściwości systemu). Daikin to pierwszy producent w branży, który opracował takie połączenie funkcji automatycznego napełniania i czyszczenia instalacji rurowej czynnika chłodniczego.

Aplikacja do analizy ekonomicznej

Pełne wsparcie techniczne producenta oraz zastosowanie procedur wymiany Daikin pozwala firmie instalacyjnej na rzetelne i fachowe przeprowadzenie modernizacji systemu z czynnikiem R22, a użytkownikowi daje gwarancję bezawaryjnej i wydajnej pracy. Pojawia się oczywiście pytanie o analizę ekonomiczną takich, a nie innych rozwiązań. Nie ulega wątpliwości, że „stare” systemy z R22 zakończą swój techniczny żywot, a ich wymiana jest nieunikniona. Czy warto je reanimować za pomocą zamienników, czy też od razu przejść na nowe urządzenia? Czy warto czekać na awarię i związane z nią koszty przestojów czy też przyspieszyć inwestycję w nowy system?
Daikin oferuje dość ciekawą aplikację dostępną na smartfony, pozwalającą oszacować oszczędności eksploatacyjne związane z przejściem na nowe urządzenia z czynnikiem R410A. Jeśli uwzględnimy możliwy spadek wydajności wynikający z zastosowania zamienników, skalkulujemy koszt ich zastosowania oraz uwzględnimy termin nieuniknionej wymiany urządzeń i związane z tym koszty inwestycyjne, to może okazać się, że szybsza wymiana przyniesie większe zyski niż odsuwanie inwestycji w czasie i reanimowanie nieefektywnego i zawodnego systemu.

Urządzenia na czynnik chłodniczy R32

To drugie rozwiązanie, które proponuje Daikin. 1 stycznia 2015 to zaledwie początek ograniczeń F-gazów. W najbliższych 10-15 latach beda wprowadzane kolejne. Eksploatacja i serwis dotychczasowych urządzeń z czynnikami HFC (R410A) będą nadal możliwe i aktualnie nie są przewidziane żadne zakazy związane z serwisowaniem HFC. Jednak należy również liczyć się z pewnymi ograniczeniami, podobnie jak to było w przypadku R22.
W roku 2025 pojawi się natomiast zakaz stosowania czynników chłodniczych o współczynniku GWP > 750 w urządzeniach typu split o łącznym ładunku czynnika do 3 kg. Obejmie on więc popularne splity pracujące na R410A. To tylko 10 lat, jednak przed branżą już dzisiaj stoi ogromne wyzwanie związane z wyborem nowych czynników chłodniczych, stosowanych w urządzeniach klimatyzacyjnych na skalę masową. Aktualnie jesteśmy na etapie przechodzenia na czynniki chłodnicze nowej generacji (rys. 6 na podstawie Daikin CSR Report), a wymagania im stawiane są dość szerokie.

Dlaczego warto przejść na R32?

Czynnik chłodniczy nowej generacji powinien być ekologiczny, a więc o zerowym wskaźniku ODP (potencjał niszczenia warstwy ozonowej) oraz jak najniższy wskaźnik GWP (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego). Powinien wyróżniać się wysoką sprawność energetyczną. Powinien być również niepalny, nietoksyczny, wygodny i prosty w użyciu, pasujący do aktualnie produkowanych sprężarek i układów chłodniczych. Najlepiej też tani w produkcji i obsłudze.
Niestety w aktualnie dostępnych czynnikach chłodniczych wymagania te nie dość, że nie są realizowane równolegle, to jeszcze często się wykluczają. Im mniejszy wskaźnik GWP, tym większa palność. Im lepsze wartości energetyczne, tym większa toksyczność. Ulepszanie parametrów czynników chłodniczych powoduje więc wzrost szeregu innych kosztów. A im wyższy będzie koszt wytworzenia czynnika, tym mniejsza będzie sprzedaż urządzeń.
Czynnik ekologiczny, ale o słabych parametrach energetycznych wymaga droższych i bardziej energochłonnych urządzeń. Kompromisem wydaje się być właśnie R32.
Czynnik ten nie jest niczym nowym. Wchodzi w skład mieszanin R407C i R410A, jednak dotychczas nie był stosowany samodzielnie w domowych jednostkach klimatyzacyjnych. Jest nietoksyczny, ma zerowy wpływ niszczenia warstwy ozonowej (ODP=0), a wskaźnik GWP wynosi 675, a więc jest trzykrotnie niższy od wartości jaką ma R410A (2.088) i nie obejmie go tym samym zakaz, jaki pojawi się w 2025 roku.
Czynnik R32 ma półtora razy lepsze parametry chłodnicze w stosunku do R410A przy prawie identycznych ciśnieniach pracy, a w połączeniu z mniejszą o ok. 10% gęstością powoduje to, że ładunek czynnika na 1 kW mocy chłodniczej jest ok. 30 % mniejszy, a sama wielkość agregatów może zostać zmniejszona o prawie 20%.
Przejście na R32 nie wymaga stosowania innych narzędzi chłodniczych, niż te stosowane dotychczas. Układy manometrów, osprzęt do nich, stacje odzysku, pompy próżniowe - pozostają te same. Pewnym problemem są tylko skale na istniejących manometrach. R32 jest kompatybilny z olejami syntetycznymi.
Minusem jest palność R32, gdyż jest on określany jako lekko palny. Jednak zdolność do zapłonu i prędkość płomienia są o wiele niższe niż w szeregu innych czynników chłodniczych stosowanych w przemyśle. Wymaga jednak zwiększonych środków ostrożności w trakcie montażu i serwisu.

R32 w urządzeniach Daikin - Ururu Sarara i Emura

Daikin wprowadził R32 w Japoni w listopadzie 2012 roku. Początkowo w 4 modelach urządzeń, a aktualnie w prawie wszystkich jednostkach domowych. Tylko w pierwszym roku wprowadzenia R32 na rynku japońskim emisja CO₂ spadła o 46 tys. ton.
Pierwszy klimatyzator na czynnik R32 - Ururu-Sarara firmy Daikin - pojawił sie na rynku europejskim jesienia 2013, w Polsce rok później. Jednostka o mocy 5 kW zawiera 1,34 kg czynnika R32, podczas gdy analogiczna jednostka z R410A ma go ok. 1,7-1,8 kg. Mieści się w klasie energetycznej A+++ zarówno w przypadku funkcji chłodzenia, jak i ogrzewania.
Od wiosny tego roku Daikin wprowadza na rynek kolejne jednostki klimatyzacyjne na R32 - model Emura (wielkości 2,5 do 5 kW) oraz jednostki z typoszeregu professional - jednostki ścienne od 1,5 do 5 kW. Daikin planuje zastosować R32 w jednostkach z segmentu commercial, powyżej 5 kW. W najbliższych latach na rynku będą więc równolegle oferowane jednostki na R410A, jak i na R32.