artykuł jaki ukazał się w marcowym wydaniu

36
wybÛr czynnika ch≥odniczego ñ rozwiπzania firmy Daikin
Wybór czynnika chłodniczego
– rozwiązania firmy Daikin
Adrian Teliżyn
Od 1 stycznia 2015 roku na rynku obowiπzuje ca≥kowity zakaz stosowania czynnika ch≥odniczego R22. Sytuacja ta zapoczπtkowuje tzw. ÑPhase-downî, czyli rozpoczÍcie okresu znacznego ograniczenia stosowania fluorowanych gazÛw cieplarnianych (popularnie F-gazÛw). Firma
Daikin proponuje dwa alternatywne rozwiπzania. Pierwsze, z uøyciem czynnika R410A, pozwala czÍúciowo wykorzystaÊ istniejπcπ Ñstarπî infrastrukturÍ ch≥odniczπ, drugie ñ to zastosowanie urzπdzeÒ na nowoczesny czynnik, ktÛrego nie obejmujπ obecne i przysz≥e ograniczenia.
R
ozwÛj gospodarki úwiatowej
w XX wieku i rosnπca emisja gazÛw cieplarnianych na poziomie
kilku procent rocznie doprowadzi≥y
w 1987 roku do podpisania w Montrealu
protoko≥u, ktÛry zobowiπzywa≥ sygnatariuszy do ca≥kowitego wycofania siÍ ze stosowania czynnikÛw CFC (np. R12) i stopniowego przechodzenia na czynniki ekologiczne, nieniszczπce atmosfery. Kraje rozwiniÍte, do ktÛrych zaliczono USA, AustraliÍ, JaponiÍ i kraje Europy, zobowiπzano do wycofania siÍ z produkcji czynnikÛw HCFC do koÒca 2020 roku, a kraje
rozwijajπce siÍ ñ do koÒca 2030 r. ProtokÛ≥
ten by≥ w kolejnych latach wzmacniany
(np. w Kyoto, w 1997 r.) i postanowienia
w nim zawarte wesz≥y w øycie. Po oko≥o
27 latach, poprzez szereg regulacji praw-
nych, w krajach rozwiniÍtych osiπgniÍto
prawie 90-procentowπ redukcjÍ wykorzystania szkodliwych gazÛw.
Zmiany w Polsce
Dla polskiego rynku HVAC w procesie
tym znaczenie mia≥y dwie g≥Ûwne daty.
1 stycznia 2004 r. wprowadzono dwa
bardzo istotne zakazy. Pierwszy z nich dotyczy≥ wykorzystywania w dzia≥alnoúci
gospodarczej czynnikÛw CFC i urzπdzeÒ
pracujπcych na tych substancjach, w tym
nawet substancjach pochodzπcych z odzysku i poddanych regeneracji. Przyk≥adem
by≥ popularny w domowych lodÛwkach
czynnik R12. Drugi zakaz dotyczy≥: importu urzπdzeÒ pracujπcych na HCFC
(w tym R22), produkcji takiego sprzÍtu
w Polsce z przeznaczeniem na rynek polski oraz montaøu nowych instalacji pracujπcych na HCFC. Ograniczenie to dotyczy≥o zarÛwno urzπdzeÒ fabrycznie nowych,
jak i uøywanych (m. in. tzw. z≥omu ch≥odniczego). Z kolei od 1 stycznia 2010 roku
urzπdzenia na HCFC pozostajπce w uøytkowaniu moøna by≥o serwisowaÊ jedynie
z wykorzystaniem czynnikÛw pochodzπcych z odzysku i poddanych regeneracji.
Zregenerowany czynnik R22 by≥ w zwiπzku z tym nadal dostÍpny, jednak jego cena
posz≥a w gÛrÍ.
1 stycznia 2015 r. i wprowadzenie ca≥kowitego zakazu stosowania czynnika R22 jest
kolejnym waønym etapem na drodze ograniczenia stosowania F-gazÛw. Decyzja ta skutkuje pewnymi konsekwencjami dla wielu
dzia≥ajπcych instalacji klimatyzacyjnych.
Czas naprawy urzπdzeÒ
Rys. 1. Jednostka zewnÍtrzna klimatyzatora z czynnikiem nowej generacji R32
dla modelu Ururu-Sarara firmy Daikin
36
WiÍkszoúÊ awarii urzπdzeÒ klimatyzacyjnych zwiπzana jest z uszkodzeniami
serca systemu, a wiÍc sprÍøarki, lub
z ucieczkπ czynnika ch≥odniczego spowodowanπ rozszczelnieniem instalacji. Wprowadzony zakaz praktycznie uniemoøliwia
przeprowadzenie sprawnej i szybkiej naprawy w dotychczasowy sposÛb, tj. z koÒcowym uzupe≥nieniem czynnika ch≥odniczego. Waøne jest rÛwnieø, øe urzπdzenia
klimatyzacyjne zwykle ulegajπ awarii wtedy, kiedy sπ najbardziej obciπøone, a wiÍc
w sytuacji, kiedy ich dzia≥anie jest najbardziej potrzebne. Awaria generuje zatem
duøe koszty ñ straty wynikajπ z przed≥uøajπcego siÍ przestoju urzπdzeÒ ch≥odzπcych
i zatrzymania procesÛw z tym zwiπzanych.
marzec 2015
37
wybÛr czynnika ch≥odniczego ñ rozwiπzania firmy Daikin
Rys. 2. Tabela moøliwoúci zamiany urzπdzeÒ na pracujπce na czynniku R410A na przyk≥adzie domowych klimatyzatorÛw typu split
WielkoúÊ strat zaleøna jest od wagi systemu klimatyzacyjnego. ByÊ moøe w przypadku uøytkownika domowego bÍdzie to
wartoúÊ pomijalna, jednak zupe≥nie inaczej
ma siÍ sytuacja w przypadku systemÛw
biurowych, hotelowych czy utrzymujπcych
procesy produkcyjne.
Powstaje zatem pytanie, w jaki sposÛb
usunπÊ takπ awariÍ, a w szerszym kontek-
úcie, takøe jak siÍ przed niπ zabezpieczyÊ
oraz uniknπÊ skutkÛw, ktÛre ze sobπ niesie. Istnieje kilka moøliwych rozwiπzaÒ.
Zastosowanie
zamiennikÛw
Pierwszym z nich, najprostszym, jest zastosowanie czynnikÛw ch≥odniczych bÍdπ-
cych bezpoúrednio zamiennikami R22,
tzw. zamiennikÛw typu Ñdrop-inî. Z przyczyn ekonomicznych, rozwiπzaniem tym
najbardziej zainteresowani sπ producenci
zamiennikÛw, a w mniejszym stopniu producenci urzπdzeÒ klimatyzacyjnych. Taki
sposÛb naprawy jest z pozoru najprostszy,
ale zastosowanie zamiennika niesie za sobπ szereg potencjalnych problemÛw.
Zamienniki Ñdrop-inî, to przewaønie
mieszaniny od dwÛch do piÍciu czynnikÛw
z grupy HFC z domieszkπ wÍglowodorÛw.
Z jednej strony, mieszanina ta ma posiadaÊ w≥aúciwoúci termodynamiczne jak najbardziej zbliøone do jednorodnego R22,
a z drugiej, ma zapewniÊ powrÛt tradycyjnego oleju mineralnego do sprÍøarki, gwarantujπc jej dalszπ i bezawaryjnπ pracÍ.
Dotychczasowe doúwiadczenia pokazujπ
jednak, øe przy stosowaniu zamiennikÛw
moøliwy jest spadek wydajnoúci ch≥odniczej nawet do 25%. Ponadto nierzadkie sπ
problemy zwiπzane z powrotem oleju, jego
pienieniem czy teø z niew≥aúciwπ pracπ zaworÛw termostatycznych. W starszych
Rys. 3. Przyk≥ad tabel pozwalajπcych na analizÍ istniejπcej instalacji ch≥odniczej w odniesieniu do klasy wydajnoúci urzπdzeÒ
R
E
K
L
A
M
A
1/3
37
38
wybÛr czynnika ch≥odniczego ñ rozwiπzania firmy Daikin
Rys. 4. System oczyszczania instalacji w rozwiπzaniu VRVIII-Q
systemach przystosowanych do R22 pojawia siÍ rÛwnieø problem tolerancji materia≥owej i wytrzyma≥oúci uszczelnieÒ
w kontakcie z zamiennikami Ñdrop-inî.
Jak wynika z dat wprowadzanych ograniczeÒ, istniejπce systemy pracujπce na
R22 majπ co najmniej kilkanaúcie lat. Dla
domowych urzπdzeÒ typu split to praktycznie kres øycia technicznego. Takøe dla
urzπdzeÒ komercyjnych bywa to zaawansowany okres eksploatacji. Przy podejmowaniu decyzji o przejúciu na zamienniki
warto zatem przeprowadziÊ rzetelnπ analizÍ systemu i planowanych dzia≥aÒ, zarÛwno pod kπtem technicznym jak i ekonomicznym.
Urzπdzenia na czynnik R410A
Firma Daikin proponuje kolejne dwie
moøliwoúci rozwiπzania problemu. Pierwsza z nich to czÍúciowa lub pe≥na wymiana urzπdzeÒ pracujπcych na czynniku R22
na nowe urzπdzenia pracujπce na czynniku
R410A, z pozostawieniem istniejπcej instalacji ch≥odniczej. Firma Daikin podesz≥a
do problemu wymiany kompleksowo
i opracowa≥a konkretne procedury dla poszczegÛlnych grup urzπdzeÒ. Dotyczy to
zarÛwno rozwiπzaÒ w≥asnych w segmentach residential, commercial i industrial,
jak i urzπdzeÒ firm konkurencyjnych. Ry-
Rys. 5. Zrzuty ekranu prezentujπce oszczÍdnoúci eksploatacyjne przy wymianie systemu VRV 10HP
38
sunek 2 prezentuje fragment tabeli pokazujπcej moøliwoúci zamiany na przyk≥adzie domowych urzπdzeÒ typu split. Na rysunku 3 widaÊ przyk≥ad tabel pozwalajπcych na analizÍ istniejπcej instalacji ch≥odniczej w odniesieniu do klasy wydajnoúci
planowanych do zamiany urzπdzeÒ klimatyzacyjnych.
W zaproponowanej koncepcji schematy
blokowe prowadzπ instalatora krok po kroku, zaczynajπc od technicznych moøliwoúci Ñstaregoî systemu (istniejπce orurowanie, okablowanie i wydajnoúci), idπc dalej
przez analizÍ oleju (dedykowane testery
oleju), po≥πczeÒ kielichowych i prÛby ciúnieniowe, a na rozruchu nowego systemu
koÒczπc.
Propozycje firmy Daikin obejmujπ rÛwnieø specjalne rozwiπzania techniczne wewnπtrz urzπdzeÒ, pozwalajπce na pewnπ
i wydajnπ pracÍ nowych komponentÛw
w instalacjach z resztkami czynnika R22.
System VRVIII-Q
Przyk≥adem moøe byÊ tutaj system
VRVIII-Q, specjalnie zaprojektowany jako
zamienny do urzπdzeÒ pracujπcych z R22.
Jest on przystosowany do pracy z niøszymi
ciúnieniami, niø standardowe dla R410A,
dziÍki zastosowaniu dodatkowego obiegu
przech≥odzenia. Takie rozwiπzanie pozwala na pozostawienie jednostek wewnÍtrznych i instalacji rurowej, a wymianie podlega jedynie agregat. Szkodliwy wp≥yw
resztek czynnika R22 zosta≥ wyeliminowany dziÍki specjalnemu systemowi oczyszczania instalacji. Podczas nape≥niania systemu, czynnik R-410A zaczyna przep≥ywaÊ przez instalacjÍ, zbierajπc pozostawione w niej zanieczyszczenia. NastÍpnie,
wraz z pozosta≥oúciami po R-22, R410A
poddawany jest filtracji w jednostce zewnÍtrznej, gdzie zatrzymywane sπ zanieczyszczenia. Ten proces odbywa siÍ tylko
raz i trwa maksymalnie jednπ godzinÍ
(w zaleønoúci od w≥aúciwoúci systemu).
Rozwiπzanie to pokazane jest na rys. 4.
Dodatkowo Daikin zapewnia pe≥ne
wsparcie techniczne, a zastosowanie procedur wymiany pozwala firmie instalacyjnej na fachowe przeprowadzenie modernizacji systemu z czynnikiem R22.
Analiza ekonomiczna
Przy procesie naprawy czy modernizacji systemu ch≥odniczego istotne staje siÍ
pytanie o analizÍ ekonomicznπ poszczegÛlnych rozwiπzaÒ. Wiadome jest, øe Ñstareî systemy z R22 zakoÒczπ swÛj techmarzec 2015
wybÛr czynnika ch≥odniczego...
niczny øywot, a ich wymiana jest nieunikniona. Naleøy zatem rozwaøyÊ, czy warto je reanimowaÊ za pomocπ zamiennikÛw, czy
teø moøe lepiej od razu przejúÊ na nowe urzπdzenia. Jak wykazano wczeúniej, sama wymiana czynnika nie jest zabiegiem, ktÛry
pozwoli wyeliminowaÊ ewentualne awarie i zwiπzane z niπ koszty przestojÛw.
Aby zobrazowaÊ potencjalne korzyúci, Daikin oferuje aplikacjÍ
dostÍpnπ na smartfony, pozwalajπcπ oszacowaÊ oszczÍdnoúci eksploatacyjne zwiπzane z przejúciem na nowe urzπdzenia z czynnikiem R410A. Na rys. 5 pokazane sπ zrzuty ekranu prezentujπce
oszczÍdnoúci eksploatacyjne przy wymianie systemu VRV 10HP.
SiÍgajπ one 30%. Jeúli uwzglÍdni siÍ moøliwy spadek wydajnoúci wynikajπcy z zastosowania zamiennikÛw, skalkuluje koszt ich
zastosowania oraz uwzglÍdni czas, jaki pozosta≥ do koniecznej
wymiany urzπdzeÒ i zwiπzane z tym koszty inwestycyjne, to moøe okazaÊ siÍ, øe szybsza wymiana, przyniesie wiÍksze korzyúci
niø odsuwanie inwestycji.
M
A
L
K
E
R
Drugim rozwiπzaniem oferowanym przez Daikin jest zastosowanie urzπdzeÒ na czynnik R32.
1 stycznia 2015 r. to zaledwie poczπtek ograniczeÒ wykorzystywania F-gazÛw. W najbliøszych 10-15 latach nastπpiπ kolejne restrykcje. Eksploatacja i serwis dotychczasowych urzπdzeÒ z czynnikami HFC (R410A) bÍdπ nadal moøliwe i aktualnie nie sπ przewidziane øadne zakazy zwiπzane z serwisowaniem HFC, ale
prawdopodobnie naleøy rÛwnieø liczyÊ siÍ z pewnymi ograniczeniami, podobnie jak to by≥o w przypadku R22. W roku 2025 pojawi siÍ natomiast zakaz stosowania czynnikÛw ch≥odniczych
o wspÛ≥czynniku GWP > 750 w urzπdzeniach typu split o ≥πcznym ≥adunku czynnika do 3 kg. Obejmie on wiÍc popularne splity pracujπce na R410A. Zatem przed branøπ juø dziú stoi wyzwanie zwiπzane z wyborem nowych czynnikÛw ch≥odniczych stosowanych w urzπdzeniach klimatyzacyjnych na skalÍ masowπ.
Jednym z procesÛw, ktÛre moøna juø zaobserwowaÊ, jest przechodzenia na czynniki ch≥odnicze nowej generacji (rys. 6), a wymagania im stawiane sπ doúÊ szerokie.
Czynnik ch≥odniczy nowej generacji powinien byÊ ekologiczny, a wiÍc mieÊ zerowy wskaünik ODP (potencja≥ niszczenia warstwy ozonowej) oraz jak najniøszy wskaünik GWP (potencja≥
tworzenia efektu cieplarnianego). Powinien mieÊ wysokπ sprawnoúÊ energetycznπ, byÊ bezpieczny, a wiÍc najlepiej niepalny
i nietoksyczny, powinien teø byÊ wygodny i prosty w uøyciu,
a wiÍc zgodny z potrzebami rynku, tak by pasowa≥ do aktualnie
produkowanych sprÍøarek i uk≥adÛw ch≥odniczych. Powinien byÊ
rÛwnieø tani w produkcji i obs≥udze.
Niestety w aktualnie dostÍpnych czynnikach ch≥odniczych wymagania te nie sπ realizowane rÛwnolegle, czÍsto rÛwnieø nawzajem siÍ wykluczajπ: im mniejszy wskaünik GWP, tym wiÍksza
palnoúÊ; im lepsze sπ wartoúci energetyczne tym bardziej zwiÍksza siÍ toksycznoúÊ.
Zmiany parametrÛw czynnikÛw ch≥odniczych powodujπ wiÍc
w konsekwencji wzrost szeregu innych kosztÛw. Czynnik ekologiczny, ale o s≥abych parametrach energetycznych, wymaga droøszych i bardziej energoch≥onnych urzπdzeÒ.
Kompromisem wydaje siÍ byÊ czynnik R32. Nie jest to substancja nowa. Wchodzi ona m.in. w sk≥ad mieszanin R407C
i R410A, jednak dotychczas nie by≥a stosowana samodzielnie
A
Czynnik ch≥odniczy R32
40
wybÛr czynnika ch≥odniczego ñ rozwiπzania firmy Daikin
Rys. 6. Proces wprowadzania czynnikÛw ch≥odniczych nowej generacji (na podst. Daikin CSR Report)
w domowych jednostkach klimatyzacyjnych. Czynnik R32 jest nietoksyczny, ma
zerowy wp≥yw na niszczenie warstwy ozonowej (ODP = 0), a jego wskaünik GWP
wynosi 675, a wiÍc jest trzykrotnie niøszy
od wartoúci, jakπ ma R410A (2 090) i nie
obejmie go tym samym zakaz, jaki pojawi
siÍ w 2025 roku. Czynnik ten ma rÛwnieø
pÛ≥tora raza lepsze parametry ch≥odnicze
w stosunku do R410A przy prawie identycznych ciúnieniach pracy, a w po≥πczeniu z mniejszπ o oko≥o 10% gÍstoúciπ powoduje to, øe ≥adunek czynnika na 1 kW
mocy ch≥odniczej jest o oko≥o 30% mniejszy, a sama wielkoúÊ agregatÛw moøe zostaÊ zmniejszona o prawie 20%. Przejúcie
na R32 nie wymaga stosowania innych narzÍdzi ch≥odniczych, niø te wykorzystywane dotychczas. Uk≥ady manometrÛw,
osprzÍt do nich, stacje odzysku, pompy
prÛøniowe ñ pozostajπ te same. Pewnym
problemem sπ tylko skale na istniejπcych
manometrach. R32 jest kompatybilny
z olejami syntetycznymi.
Minusem jest palnoúÊ R32, gdyø jest on
okreúlany jako lekko palny. Jednak zdolnoúÊ do zap≥onu i prÍdkoúÊ p≥omienia sπ
o wiele niøsze niø w szeregu innych czynnikÛw ch≥odniczych stosowanych w przemyúle. Wymagane jest zatem zwiÍkszenie
úrodkÛw ostroønoúci w trakcie montaøu
i serwisu.
Urzπdzenia
Firma Daikin wprowadzi≥a czynnik R32
w Japonii, w listopadzie 2012 roku. Poczπtkowo w czterech modelach, a aktualnie w prawie wszystkich produkowanych
jednostkach domowych.
Tylko w pierwszym roku, dziÍki wprowadzeniu R32 na rynku japoÒskim, emisja CO2
zosta≥a zmniejszona o 46 tys. ton. Na rynku
europejskim pierwszy klimatyzator na czynnik R32 ñ model Ururu-Sarara (rys. 1) firmy
Daikin ñ pojawi≥ siÍ jesieniπ 2013 roku.
W Polsce urzπdzenie to jest sprzedawane
od wiosny 2014 r. Jednostka o mocy 5 kW
zawiera 1,34 kg czynnika R32, podczas
gdy analogiczna jednostka z R410A ma go
oko≥o 1,7-1,8 kg. Klimatyzator mieúci siÍ
w klasie energetycznej A+++ zarÛwno dla
ch≥odzenia jak i dla ogrzewania.
Od wiosny 2015 r. Daikin wprowadza na
rynek kolejne jednostki na R32. BÍdzie to
model Emura (wielkoúci 2,5 do 5 kW) oraz
jednostki z typoszeregu professional,
a wiÍc úcienne, od 1,5 do 7 kW. W najbliøszych planach firmy Daikin jest zastosowanie R32 w jednostkach z segmentu commercial, tj. od 7 do 14 kW. W najbliøszych
latach na rynku bÍdπ wiÍc rÛwnolegle oferowane jednostki na R410A jak i na R32.
Podsumowanie
Rok 2015 z pewnoúciπ bÍdzie tym,
w ktÛrym szereg uøytkownikÛw jak i firm
instalacyjnych podejmie kluczowe decyzje
zwiπzane z wyborem czynnika ch≥odniczego. BÍdzie to dotyczy≥o zarÛwno juø eksploatowanych systemÛw klimatyzacyjnych, jak i tych nowych, projektowanych.
Biorπc pod uwagÍ moøliwoúci techniczne,
a wiÍc lepsze wspÛ≥czynniki sprawnoúci
w trybie grzania i ch≥odzenia ñ na pewno
warto przejúÊ na czynnik R32. Istotny jest
rÛwnieø argument, øe øywotnoúÊ typowego systemu domowego czy komercyjnego
szacowana jest na 10-15 lat. Rozsπdniejsze i korzystniejsze wydaje siÍ zatem inwestowanie w nowoczesny system z ekologicznym i wysokosprawnym czynnikiem
ch≥odniczym, ktÛry nie zostanie objÍty zakazem w 2025 roku.
mgr. inø Adrian Teliøyn
Autor jest prezesem firmy Karbon,
od 2010 roku prowadzi autorski blog
ÑOWK czyli HVAC po polskuî
www.blog.karbon.com.pl
Daikin Airconditioning Poland Sp. z o.o.
ul. 17 Stycznia 56
02-146 Warszawa
tel. (22) 319 90 00
fax (22) 433 51 98
Rys. 7. Model klimatyzatora Daikin Emura na czynnik R32 dostÍpny na rynku wiosnπ 2015 r.
40
e-mail: [email protected]
www.daikin.pl
marzec 2015