Czy rok 2015 będzie przełomem w wyborze czynników chłodniczych?

Transkrypt

1 Czy rok 2015 będzie przełomem w wyborze czynników chłodniczych? 1 stycznia 2015 roku przyniósł nam zupełny zakaz stosowania czynnika chłodniczego R22. Przypuszczalnie dla większości firm instalacyjnych z branży HVAC zakaz ten przeszedł niezauważalnie. Warto jednak poświęcić mu trochę uwagi, bo zapoczątkował on tzw Phase-down, czyli rozpoczęcie okresu znacznego ograniczenia stosowania fluorowanych gazów cieplarnianych (popularnie F-gazów). Sięgnijmy trochę do historii. Gwałtowny rozwój gospodarki światowej XXw. i rosnąca emisja gazów cieplarnianych na poziomie kilku procent rocznie była na tyle alarmująca, że doprowadziła w 1987 roku do podpisania protokołu Montrealskiego, który zobowiązywał sygnatariuszy do całkowitego wycofania się ze stosowania czynników CFC (np. R12) i stopniowego przechodzenia na czynniki ekologiczne. Kraje rozwinięte do których zaliczono USA, Australię, Japonię i kraje Europy, zobowiązano do wycofania się z produkcji czynników HCFC do końca 2020 roku, a kraje rozwijające się do końca Protokół ten był w kolejnych latach wzmacniany (np. w Kyoto, 1997 rok) i trzeba przyznać, że postanowienia w nim zawarte weszły w życie. Po ok. 27 latach udało się osiągnąć w krajach rozwiniętych prawie 90% redukcję poprzez szereg regulacji prawnych. Na polskim rynku HVAC utkwiły nam w pamięci dwie następujące daty. Pierwsza z nich to 1 stycznia Wprowadzono wówczas dwa bardzo istotne zakazy. Pierwszy z nich dotyczył wykorzystywania w działalności gospodarczej czynników CFC i urządzeń pracujących na tych substancjach, w tym nawet substancjach pochodzących z odzysku i poddanych regeneracji. Przykładem był popularny w domowych lodówkach czynnik R12. Drugi bardzo istotny zakaz wprowadzony w 2004 roku, to zakaz importu urządzeń pracujących na HCFC (w tym R22) i zakaz 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). Krótko mówiąc, wypadły z rynku nowe urządzenia z czynnikiem R22 Druga ważna data to 1 stycznia 2010 roku. Od tego momentu urządzenia na HCFC pozostające w użytkowaniu można było serwisować jedynie z wykorzystaniem czynników pochodzących z odzysku i poddanych regeneracji. R22 z regeneracji był oczywiście dostępny, chociaż jego cena poszła w górę. 1 stycznia 2015 stawia na drodze ograniczenia stosowania F-gazów kolejny milowy kamień. Mamy zupełny zakaz stosowania czynnika R22. Czym to skutkuje dla przeciętnej instalacji? Większość awarii urządzeń klimatyzacyjnych związana jest z uszkodzeniami serca systemu, a więc sprężarki, lub z ucieczką czynnika chłodniczego spowodowaną rozszczelnieniem instalacji. Wprowadzony zakaz praktycznie uniemożliwia przeprowadzenie sprawnej i szybkiej naprawy w dotychczasowy sposób, tj. z końcowym uzupełnieniem czynnika chłodniczego.

2 Urządzenia ulegają awarii wtedy, kiedy są najbardziej obciążone. Nie inaczej jest z urządzeniami klimatyzacyjnymi. Możemy więc spodziewać się awarii w najmniej pożądanym momencie. A spowoduje ona wówczas straty wynikające z przestoju urządzeń do czasu ich naprawy. Wielkość tych strat zależna jest od wagi systemu klimatyzacyjnego. Będzie ona mało istotna w przypadku użytkownika domowego, a zupełnie inna w przypadku systemów biurowych, hotelowych czy utrzymujących procesy produkcyjne. Co zrobić z takim systemem? Jak usunąć taką awarię? A jeszcze lepiej, jak się uchronić przed nią oraz przed skutkami jakie ona niesie? Przed użytkownikiem, serwisantem czy projektantem otwierają się trzy możliwości. Pierwsza z nich, najprostsza, to zastosowanie czynników chłodniczych będących bezpośrednio zamiennikami R22, tzw. zamienników typu drop-in. Z oczywistych powodów, rozwiązaniem tym najbardziej zainteresowani są producenci zamienników, a w mniejszym stopniu producenci urządzeń klimatyzacyjnych. Z pozoru sprawa jest dość prosta, ale zastosowanie zamiennika niesie za sobą szereg potencjalnych problemów. Zamienniki drop-in, to przeważnie mieszaniny od 2 do 5 czynników z grupy HFC z domieszką węglowodorów. Z jednej strony, mieszanina ta ma posiadać właściwości termodynamiczne jak najbardziej zbliżone do jednorodnego R22, a z drugiej, ma zapewnić powrót tradycyjnego oleju mineralnego do sprężarki, gwarantując jej dalszą i bezawaryjną pracę. 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 pieniem, czy też z niewłaściwą pracą zaworów termostatycznych. W starszych systemach 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 zagwarantuje nam ich wspólnej wydajnej i bezawaryjnej pracy. Przy podejmowaniu decyzji o przejściu na zamienniki warto przeprowadzić rzetelną analizę zarówno pod kątem technicznym jak i ekonomicznym. Spójrzmy jeszcze raz na podane wyżej daty. Wynika z nich, że istniejący system pracujący na R22 ma co najmniej kilkanaście lat. Dla domowych urządzeń typu split to praktycznie kres życia technicznego. Dla urządzeń komercyjnych, to może nie kres, ale na pewno jesień i nie koniecznie złota. Zdecydowanie lepszym wyjściem będą dwa kolejne rozwiązania jakie zaproponowała firma Daikin.

3 Rys.1 Pierwsze z nich to częściowa lub pełna wymiana urządzeń pracujących na czynniku R22, na nowe urządzenia pracujące na czynniku R410A, z pozostawieniem istniejącej instalacji chłodniczej. Co istotne, firma Daikin podeszła do problemu wymiany kompleksowo i opracowała konkretne procedury dla poszczególnych grup urządzeń. Dotyczy to zarówno urządzeń własnych w segmentach residential, commercial i industrial, jak i urządzeń firm konkurencyjnych. Na rys. 1 mamy fragment tabeli pokazującej możliwości zamiany na przykładzie domowych urządzeń typu split Na rys. 2 mamy przykład tabel pozwalających na analizę istniejącej instalacji chłodniczej w odniesieniu do klasy wydajności planowanych do zamiany urządzeń klimatyzacyjnych. Rys. 2 Nie ma sensu przytaczać tu poszczególnych procedur, ale schematy blokowe prowadzą instalatora krok po kroku, zaczynając od technicznych możliwości starego systemu (istniejące orurowanie, okablowanie i wydajności), idąc dalej przez 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 nie tylko analiza tego co mamy i co można lub nie w danej sytuacji zastosować. To również unikalne rozwiązania techniczne wewnątrz urządzeń, pozwalające na pewną i wydajną pracę nowych urządzeń w instalacjach z resztkami czynnika R22.

4 Świetnym przykładem jest tutaj system VRV-Q IV, specjalnie zaprojektowany jako zamienny 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 unikalnemu systemowi oczyszczania instalacji. Podczas napełniania systemu, czynnik R-410A zaczyna przepływac przez instalacje zbieraja c pozostawione w niej zanieczyszczenia. Następnie, wraz z pozostałościami po R-22, R410A poddawany jest filtracji w jednostce zewne trznej, gdzie zatrzymywane sa zanieczyszczenia. Ten proces odbywa sie tylko raz i trwa maksymalnie 1 godzine (w zalezṅosći od własćiwosći systemu). Daikin to pierwszy producent w branzẏ, który opracował takie poła czenie funkcji automatycznego napełniania i czyszczenia instalacji rurowej czynnika chłodniczego. Rozwiązanie to pokazane jest na rys. 3 Pełne wsparcie techniczne producenta oraz zastosowanie procedur wymiany firmy 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.

5 Rys. 4 Rys. 5 Na rys. 4 i 5 pokazane są zrzuty ekranu prezentujące oszczędności eksploatacyjne przy wymianie systemu VRV 10HP. Sięgają one 30%. Jeśli uwzględnimy możliwy spadek wydajności wynikający z zastosowania zamienników, skalkulujemy koszt ich zastosowania oraz uwzględnimy czas jaki pozostał do 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. Wspomniałem wcześniej o dwóch rozwiązaniach jakie oferuje firma Daikin. To drugie rozwiązanie, to zastosowanie urządzeń na czynnik R32. Na wstępie artykułu zaznaczyłem, że 1 stycznia 2015 to zaledwie początek ograniczeń F-gazów. W najbliższych latach czekają nas kolejne. Eksploatacja i serwis dotychczasowych urządzeń z czynnikami HFC (R410A) będą nadal możliwe i aktualnie nie są przewidziane żadne zakazy związane z serwisowaniem HFC, ale przypuszczam, że należy również liczyć się z pewnymi ograniczeniami, podobnie jak to było w przypadku R22.

6 W roku 2025 pojawi się natomiast zakaz stosowania czynników chłodniczych o współczynniku GWP

7 > 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. I te wybory właśnie zapadają. 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 mieć zerowy wskaźnik ODP (potencjał niszczenia warstwy ozonowej) oraz jak najniższy wskaźnik GWP (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego). Powinien mieć wysoką sprawność energetyczną; powinien być bezpieczny, a więc najlepiej niepalny i nietoksyczny; powinien też być wygodny i prosty w użyciu, a więc zgodny z potrzebami rynku, tak by pasował do aktualnie produkowanych sprężarek i układów chłodniczych. Na koniec powinien być tani w produkcji i obsłudze. Niestety w aktualnie dostępnych czynnikach chłodniczych, wymagania te nie idą ze sobą w parze i są dość skutecznie wymieszane. Im mniejszy wskaźnik GWP tym rośnie palność. Im lepsze wartości energetyczne tym wzrasta 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, jednak o słabych parametrach energetycznych wymaga droższych i bardziej energochłonnych urządzeń. Nie można więc doprowadzić do sytuacji, w której korzyści płynące z ekologii czynnika będą wielokrotnie mniejsze od strat wynikających z nadprodukcji energii elektrycznej potrzebnej do pracy urządzeń i ich produkcji. A zapotrzebowanie na domowe jednostki klimatyzacyjne jest ogromne i stale rośnie. 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 ten ma 1,5x 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 1kW 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. Daikin wprowadził R32 w Japoni w listopadzie 2012 roku. Początkowo w 4 modelach, a aktualnie w

8 prawie wszystkich produkowanych jednostkach domowych. Tylko w pierwszym roku wprowadzenia R32 na rynku japońskim, emisja CO2 spadła o 46 tys ton. Jesienią 2013 roku na rynku europejskim pojawił się pierwszy klimatyzator na czynnik R32, model Ururu-Sarara, wprowadzony właśnie przez firmę Daikin. U nas klimatyzator ten pojawił się wiosną ub. roku. Jednostka o mocy 5kW zawiera 1,34kg R32 podczas gdy analogiczna jednostka z R410A ma go ok. 1,7-1,8 kg. Mieści się w klasie energetycznej A+++ zarówno dla chłodzenia jak i dla ogrzewania. Od wiosny br Daikin wprowadza na rynek kolejne jednostki na R32. Będzie to flagowa Emura (wielkości 2,5 do 5 kw) oraz jednostki z typoszeregu professional, a więc jednostki ścienne od 1,5 do 5 kw. W najbliższych planach firmy Daikin jest zastosowanie R32 w jednostkach z segmentu commercial, powyżej 5 kw. O konkurencji oferującej urządzenia na R32 lub z innym czynnikiem nowej generacji na razie nie słychać. W najbliższych latach na rynku będą więc równolegle oferowane jednostki na R410A jak i na R32. Czy warto przejść na R32? Biorąc pod uwagę możliwości techniczne, a więc lepsze współczynniki sprawności w trybie grzania i chłodzenia - na pewno tak. Dla użytkownika koszty eksploatacyjne są bardzo ważne. Istotny jest również argument, że żywotność typowego systemu domowego czy komercyjnego szacowana jest na lat. Rozsądniejsze i korzystniejsze wydaje się więc inwestowanie w nowoczesny system z ekologicznym i wysoko sprawnym czynnikiem chłodniczym, który nie zostanie objęty zakazem w 2025 roku. Podsumowując - rok 2015 na pewno będzie tym, w którym szereg użytkowników jak i firm instalacyjnych podejmie kluczowe decyzje związane z wyborem czynnika chłodniczego. Będzie to dotyczyło zarówno już eksploatowanych systemów klimatyzacyjnych jak i tych nowych, projektowanych. Autor: mgr. inż Adrian Teliżyn KONTAKT Daikin office@daikin.pl WWW: Tel: Adres: ul.taśmowa Warszawa