ZAGROŻENIA BEZPIECZEŃSTWA WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA POMP CIEPŁA DO CELÓW GRZEWCZYCH I KLIMATYZACJI

Transkrypt

1 Powierzchnia k limatyzowana, [m 2 *1 0-6 ] ZAGROŻENIA BEZPIECZEŃSTWA WYNIKAJĄCE Z ZASTOSOWANIA POMP CIEPŁA DO CELÓW GRZEWCZYCH I KLIMATYZACJI D. Skrzyniowska, J. Müller, R. Sikorska Bączek, K. Maczek Streszczenie: Pompy ciepła znajdujące coraz szersze zastosowanie w systemach grzewczych, do przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz do uzdatniania powietrza w klimatyzacji, wymagają szczególnego traktowania ze względu na fakt, że substancja (czynnik ziębniczy-ziębnik-refrigerant) do realizacji obiegu termodynamicznego może być szkodliwa dla środowiska naturalnego (substancja kontrolowana). Substancja taka podlega odpowiednim regulacjom prawnym (np. Dz. U. 121, poz. 1263). Dlatego istotna jest identyfikacja zagrożeń, które mogą powstać podczas eksploatacji, czynności serwisowych oraz złomowania pomp ciepła. Szczególną uwagę należy zwrócić na tzw. systemy bezpośrednie klimatyzacji (oziębianie powietrza i ogrzewanie) lansowane pod nazwą systemy split dla wielopomieszczeniowych obiektów. 1. Stan obecny i przewidywany rozwój instalacji klimatyzacyjnych na przykładzie krajów Unii Europejskiej Szacuje się, że w roku 2000 na świecie działało około 240 milionów stacjonarnych instalacji klimatyzacyjnych oraz 380 milionów instalacji klimatyzacyjnych zamontowanych w środkach transportu. Obserwowany jest przy tym w ciągu ostatnich lat dynamiczny wzrost powierzchni klimatyzowanej na świecie. Obecnie średnie nasycenie powierzchni klimatyzowanej pomieszczeń w krajach Unii Europejskiej wynosi około 0,2 m 2 /mieszkańca i jest najwyższe w Hiszpanii, gdzie wynosi ono blisko 0,6 m 2 /mieszkańca, a najniższe w Danii, gdzie powierzchnia klimatyzowana jest nieco poniżej 0,1 m 2 /mieszkańca. Prognozuje się dalszy rozwój instalacji klimatyzacyjnych w Krajach Unii Europejskiej, zgodnie z wykresem przedstawionym na rysunku rok Rys. 1. Przewidywany wzrost powierzchni klimatyzowanej w milionach metrów kwadratowych w krajach Unii Europejskiej do 2020 roku 2. Wpływ zastosowań pomp ciepła na kwalifikacje zagrożeń W systemach grzewczych i klimatyzacyjnych pompy ciepła są wykorzystywane zarówno do przygotowania ciepłej wody użytkowej, wody do celów grzewczych pomieszczeń jak i do klimatyzacyjnego uzdatniania powietrza w celach komfortu. 1

2 Szkic obiektu (Rys. 2) przedstawia uzbrojenie budynku w instalacje grzewcze, chłodnicze, ziębnicze, klimatyzacyjne, ściekowe i elektryczne, uczestniczące w kształtowaniu klimatu pomieszczenia. Instalacje te wymagają szczególnej rozwagi w projektowaniu i użytkowaniu z powodu ich wpływu na środowisko, zapotrzebowanie energii i zagrożenie bezpieczeństwa. Rys. 2. Schemat ideowy instalacji klimatyzacyjnych obiektu z uwzględnieniem poszanowania energii przez odzysk ciepła z płynów odpadowych Pompy ciepła do ogrzewania czy ziębienia występują obecnie w ogromniej masie urządzeń wyposażenia budynków i wymagają ogromnej energii napędowej elektrycznej, szczególnie w dużych aglomeracjach miejskich np. w szczytowym zapotrzebowaniu klimatyzacji. W dydaktyce, projektowaniu i eksploatacji urządzeń technicznych takich obiektów istotną rolę dla zagrożeń środowiska i zagrożenia bezpieczeństwa ludzi odgrywa także kompetentne nazewnictwo instalacji skojarzonych i współuczestniczących w realizacji procesów grzewczych i klimatyzacyjnych opartych na wykorzystaniu termodynamicznych obiegów lewobieżnych. Takie zagrożenia o znaczeniu istotnym mogą mieć miejsce, w warunkach technicznych obsługi przy stosowaniu nazw niejednoznacznych, w akcjach awaryjnego lub konserwatorskiego działania, a także w akcjach ratowniczych. Obiegi lewobieżne do zmiany temperatury ciał wykorzystywane w technice uzdatniania powietrza, wiążą się z nauką i techniką osiągania i utrzymywania temperatur obniżanych oraz podwyższanych w stosunku do temperatury początkowej ciał obserwowanych lub do ich otoczenia, co opisują odpowiednie przemiany. 2

3 U I TI II TII Rys. 3. Proces zmiany (obniżania) temperatury ciała obserwowanego Zmiana temperatury ciała od T I do T II i odwrotnie (Rys. 3) wskutek współdziałania z otoczeniem jest związana ze zmianą jego energii termodynamicznej U(T, x i ), zgodnie z pierwszą zasada termodynamiki (I Z.T.): U U I II Q I, II i X I, II gdzie: X i - uogólniona siła, x i - przesuniecie (droga), Q ciepło. Dodatni spadek energii i w konsekwencji spadek temperatury od T I do T II ciała obserwowanego może być uzyskany w najprostszym przypadku bez wykonania pracy i bez procesów fizykochemicznych, czyli gdy i I, II X idx i 0 a zatem wskutek współdziałania termicznego, zwanego przekazywaniem ciepła. Jest to innymi słowy chłodzenie izochoryczne, podczas którego zmniejsza się energia termodynamiczna (wewnętrzna) ciała: U U Q I gdzie znak - (minus) przy Q V I, oznacza, że ciepło jest odprowadzone od ciała. II Podobnie podczas ogrzewania izochorycznego zwiększa się energia wewnętrzna ciała. Zespół środków do zmiany temperatury ciał za pomocą obiegu lewobieżnego można wyszczególnić stosując schemat (Rys. 4.). II V I,II xi i dx i C 3,2 C 3 C 3,2 Otoczenie naturalne przyjmujące ciepło w ziębiarce lub ciało (powietrze) ogrzewane za pomocą pompy ciepła; górne źródło ciepła woda (lub inne chłodziwo) chłodząca skraplacz i ewentualnie wykorzystwana jako czynnik grzewczy ZIĘBIARKA LUB POMPA CIEPŁA C 2 C 2 np. ziębnik (refrigerant) lub mieszanina ziębników (ciecz) w parowaczu ziębiarki względnie pompy ciepła C 2,1 C 1 C 2,1 powietrze, woda, solanka lub inne ziębiwo (coolant) (np. roztwór wodny glikolu) przejmujące i przekazujące ciepło do ziębiarki lub pompy ciepła ciało (substancja) oziębiane (np. powietrze w otoczeniu człowieka lub komorze chłodni); dolne źródło ciepła Rys. 4. Zespół środków uczestniczących w procesach pompowania ciepła 3

4 Jeśli w procesie obniżania lub utrzymywania obniżonej w stosunku do otoczenia temperatury jakiegoś ciała uczestniczą tylko substancje otoczenia naturalnego, np. płyny C3, to mamy do czynienia z naturalnym chłodzeniem (lub krótko: chłodzeniem). Jeśli natomiast w procesie czerpania ciepła od ciała, obniżania lub utrzymywania temperatury tego ciała uczestniczą substancje o temperaturze obniżonej, w stosunku do temperatury otoczenia naturalnego, w sposób sztuczny, np. przez realizację lewobieżnego obiegu termodynamicznego jak ma to miejsce w pompie ciepła (dolne źródło ciepła C1), to mamy do czynienia z chłodzeniem sztucznym (lub krótko: ziębieniem). Procesom i instalacjom do oziębiania towarzyszą instalacje do ochładzania, a w pompach ciepła do ogrzewania. Tego rodzaju obiekty i instalacje są odpowiednio kwalifikowane w ustaleniach międzynarodowych pod względem bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Rozróżnia się przy tym instalacje C2 służące jako różnie realizowane systemy grzania lub ziębienia, np. system bezpośredni, system pośredni otwarty, system pośredni zamknięty, itp. Instalacja C2 ziębiarki i pompy ciepła jest napełniona ziębnikiem, który zawsze stwarza zagrożenie zdrowia lub mienia, przed czym jednoznacznie ostrzegają normy EN oraz ISO, dotyczące zagrożeń bezpieczeństwa, formułując odpowiednie przestrogi. Płyny (ziębniki-refrigerants) stosowane w instalacjach ziębiarek i pomp ciepła (C2) mogą stworzyć zagrożenie wynikające z ich właściwości fizycznych i chemicznych i związanych z tym ciśnień oraz temperatur, a także innych oddziaływań niebezpiecznych dla otoczenia. Na szczególną uwagę zasługują wybrane zagrożenia z powodu np: - niskiej temperatury powodującej np. kruchość metalu, zamarzanie cieczy w zamkniętych przestrzeniach (woda, solanka, roztwór glikolu, itp.), - wysokiego ciśnienia w wyniku np. niedostatecznego chłodzenia działającego skraplacza, wysokiej temperatury otoczenia zewnętrznego, - tzw. zalania instalacji ziębniczej, pojawienia się ciekłego ziębnika w sprężarce lub zaniku smarowania sprężarki z powodu spienienia oleju, - ulatniania się ziębnika z wnętrza przez nieszczelności instalacji i powstawania sprzyjających warunków dla np. pożaru, wybuchu, zatrucia, uszkodzenia ciała z powodu działania żrącego, uduszenia z powodu braku tlenu, paniki, niszczenia warstwy ozonowej Ziemi (ODP), powiększenia globalnego ocieplenia Ziemi (TEWI). Jako kryterium pozytywnej lub negatywnej oceny stosowania ziębników służy obecnie (głównie) wartość (GWP) ziębnika uzupełniona o dodatek uwzględniający zapotrzebowanie energii napędowej (łącznie: TEWI [7]). Wskaźniki ODP i GWP zastosowanego ziębnika podane są w tablicach, natomiast waloryzację energetyczną określającą dodatek GWP wynikający z doskonałości realizacji obiegu termodynamicznego i produkcji energii napędowej określa stosunek efektu energetycznego do mocy potrzebnej do jego realizacji. Dla obiegu pompowania ciepła od źródła dolnego do górnego, stosowany jest na przykład iloraz: moc ciepln a uzyskana z obiegu PN moc do realizacji tego obiegu oznaczany COP (Coefficient of Performance). 4

5 Dla obiegu rzeczywistego realizacji ziębienia jako efektu użytecznego, stosowane jest niekiedy oznaczenie EER (Energy Efficiency of Refrigeration) a dla obiegu rzeczywistego działającego w skojarzeniu (grzanie + ziębienie) EES (Energy Efficiency of the System). Im większą wartość wskaźnika uzyskuje się przy zastosowaniu wybranego ziębnika i instalacji (systemu), tym większe jest poszanowanie energii i poszanowanie środowiska. 3. Zastosowania praktyczne i formułowane wymagania W celu uwzględnienia zagrożeń ludzi i mienia, wprowadza się w regulacjach międzynarodowych tzw. warunki bezpieczeństwa. Określa je zespół przepisów, zakazów oraz ostrzeżeń przed niewłaściwym postępowaniem z instalacjami, wypełnionymi ziębnikami, charakteryzującymi się właściwościami, które stwarzają zagrożenie dla zdrowia i mienia. Wszystkie czynniki ziębnicze (ziębniki refrigerants) zakwalifikowano w międzynarodowych opracowaniach normalizacyjnych EN 378 [8] i w normie ISO 5149 [9], do grup klasyfikacyjnych (L1, L2, L3) uwzględniających toksyczność (w tym także wypieranie tlenu) oraz palność (w tym także wybuchowość). Dla powyższych grup sformułowane są odpowiednie ograniczenia stosowalności uzależnione od kategorii pomieszczeń (Tab. 1),. w których rozmieszczone są instalacje systemów ziębienia lub ogrzewania. Wybrany przykład (Tab. 2) przedstawia w jakich warunkach kojarzenie takich systemów i kategorii pomieszczeń jest dopuszczalne. Jak widać istotną rolę w skojarzeniach odgrywa napełnienie instalacji ziębnikiem. Dopuszczalne napełnienie zależy więc od kategorii pomieszczenia, od systemu ziębienia (grzania) i grupy klasyfikacyjnej do której zaliczany jest ziębnik. Jeżeli warunek* (Tab. 2) nie jest spełniony należy zastosować zamiast instalacji (Rys. 5a) inne rozwiązanie projektowe jakim jest np. system pośredni zamknięty (Rys. 5b) mniej korzystny energetycznie, ale odpowiadający wymaganiom bezpieczeństwa. a) b) Rys. 5. Skojarzenie instalacji klimatyzacyjnej (ziębniczo-grzewczej) odpowiednio dla pomieszczenia kategorii A z ziębnikiem L1: a) system bezpośredni b) system pośredni 5

6 Tab. 1. Kategorie pomieszczeń [8] A B C Kategoria Charakterystyka ogólna Pomieszczenia, części budynków, budynki, w których: - ludzie mogą spać; - ludzie mają ograniczone możliwości poruszania się; - istnieje możliwość obecności niekontrolowanej liczby osób lub dostępu każdej osoby, również nie zapoznanej z wymaganiami w zakresie bezpieczeństwa. Pomieszczenia, części budynków, budynki, w których może się gromadzić tylko ograniczona liczba osób, przy czym niektóre są obowiązkowo zapoznane z ogólnymi warunkami dotyczącymi bezpieczeństwa zakładu. Pomieszczenia, części budynków, budynki, do których mają dostęp tylko osoby uprawnione, zapoznane z ogólnymi i szczególnymi warunkami bezpieczeństwa zakładu oraz miejsc produkcji, przetwarzania lub składowania materiałów i wyrobów. Przykłady Szpitale, gmachy sądowe lub więzienia, teatry, supermarkety, szkoły, sale wykładowe, dworce pasażerskie, hotele, budowle mieszkalne, restauracje. Biura i urzędy, laboratoria, miejsca ogólnego wykonywania produkcji i miejsca wykonywania pracy. Obiekty i urządzenia do produkcji, np. chemikaliów, żywności, napojów, lodu, lodów, rafinerie, chłodnie, mleczarnie, rzeźnie, pomieszczenia supermarketów wyłączone z publicznego dostępu. Tab.2. Fragment wymagań przy wyposażeniu pomieszczeń w określony system [8] Grupa czynnika ziębniczego System ziębienia lub ogrzewania. Usytuowanie instalacji ziębniczych Nie w wydzielonej maszynowni Bezpośredni lub pośredni otwarty Pomieszczenia kategorii A L1 L2 L3 Inne pośrednie Jeśli swoboda poruszania się ludzi jest ograniczona, to należy unikać otwartego płomienia lub podobnych gorących powierzchni w pomieszczeniach bez odpowiedniej stałej wentylacji Napełnienie czynnikiem nie przekracza wartości równej iloczynowi praktycznej granicy stężenia PL wg załącznika E [19] i objętości V najmniejszego z pomieszczeń zajmowanych przez ludzi, w których jest usytuowane wyposażenie zawierające czynnik ziębniczy PL(kg/m 3 )xv(m 3 )* Bezpośredni, pośredni otwarty, pośredni otwarty wentylowany Nie do klimatyzacji, jeśli swoboda poruszania się ludzi jest ograniczona Inne pośrednie zamknięte Tylko instalacje hermetyczne Instalacje sorpcyjne o napełnieniu do 2,5 kg Inne instalacje o napełnieniu obliczonym na podstawie praktycznej granicy stężenia Bezpośredni, pośredni otwarty, pośredni otwarty wentylowany Nie do klimatyzacji komfortowej Inne pośrednie zamknięte Tylko instalacje hermetyczne o napełnieniu obliczanym na podstawie praktycznej granicy stężenia, lecz nie większym niż 1,5 kg 6

7 4. Przykłady instalacji do kształtowania parametrów cieplnych w budynkach 4.1.Przykład oszczędnego energetycznie rewersyjnego systemu klimatyzacji (ogrzewanie lub oziębianie) - system bezpośredni ryzyko zagrożenia bezpieczeństwa 1- centralny zespół zewnętrzny, 2- (parowacz /skraplacz)= (oziębiacz/ogrzewacz-dla powietrza), 3- rurociąg ziębnika. Rys. 6. Schemat instalacji systemu bezpośredniego rewersyjnego tzw. multisplit (rozdzielonego) promowanego Na schemacie (Rys. 6.) centralna jednostka zewnętrzna oraz klimatyzatory o działaniu ziębiącym lub grzewczym wewnątrz wszystkich pomieszczeń, razem z rurociągami mogą mieć napełnienie ziębnikiem w takiej ilości, że po jego wypłynięciu do jednego wyodrębnionego pomieszczenia przez nieszczelności instalacji, może spowodować istotne zagrożenie zdrowia ludzi na skutek wyparcia powietrza i braku tlenu. 7

8 4.2. Przykład systemu pośredniego pompowania ciepła dla celów grzewczych, mniej oszczędnego energetycznie niż na rys. 5a i rys. 6, ale wykorzystującego ciepło odpadowe obiektu i odpowiadającego wymaganiom bezpieczeństwa Rys. 7. Schemat instalacji wykorzystania ciepła odpadowego pompą ciepła do celów grzewczych w hotelu (Gummersbach-Kolonia-Niemcy). W hotelu Heedt wybudowano instalację do odzysku ciepła odpadowego pompą ciepła powietrze woda skojarzoną z kotłem gazowym wspomagającym potrzeby ogrzewania. W hotelu o 250 pokojach z łazienką, przy 80% frekwencji, spływa do ścieków ok litrów wody na dobę o temperaturze ok. 35 o C. W hotelu o 50 wannach, przy przeciętnej frekwencji, spływa z wanien do ścieku 3000 l/dobę wody o temp. ok. 35 o C. Do ogrzania tej wody potrzeba około kwh rocznie. Z tego ok kwh (~ 25%) odzyskuje urządzenie. Pozwala to oszczędzić ~ 2000 dm 3 oleju opałowego lub 2000 m 3 gazu ziemnego (każda nowo zainstalowana moc 1 kwh daje 60 kwh odzysku ciepła). Pompa ciepła powietrze woda dostarcza ciepło do ogrzewania pokoi i do dogrzania wody kąpielowej. Pompa ta działa przy temperaturze t ot > 3 o C (na zewnątrz). Dodatkowe ogrzewanie kotłem gazowym uruchamia się przy t ot < 3 o C. Uważa się, że instalacje tego typu są opłacalne przy instalowaniu ich w nowo wznoszonych hotelach. Wprowadzanie jednak tego typu instalacji w ramach modernizacji starych hoteli jest uważane za nieopłacalne z powodu potrzeby wprowadzenia zbyt radykalnych rekonstrukcji. 8

9 5. Innowacyjne propozycje proekologicznych (bezpiecznych) systemów klimatyzacji Naturalnym najbardziej proekologicznym ziębnikiem jest powietrze, ponieważ ODP i GWP samego powietrza są równe zero. Drugi naturalny ziębnik-amoniak uznany za najbardziej efektywny energetycznie w realizacji obiegu ziębniczego, ma również ODP i GWP równe zero. Jednak efektywność energetyczna EER powietrza jest niewielka, a amoniak przesadnie uznawany jest za niebezpieczny z powodów jego właściwości toksycznych i palnych. Wiąże się to z uprzedzeniami użytkowników i opornej akceptacji w zastosowaniach Realizacja obiegu Joule a w klimatyzacji powietrza innowacja [2] Otwarty obieg Joule a w klimatyzacji powietrza, przedstawiono na wykresie T-s (Rys. 8a), a schemat ideowy zespołu do realizacji tego obiegu (Rys. 8b). T 2 2is T0 h=const h=const p2 4is 4 M p1 linia rosy s 4 1 Rys. 8a. Wykres obiegu Joule a dla powietrza Rys. 8b. Schemat ideowy instalacji Sprężarka zasysa powietrze o stanie 1 przy ciśnieniu p 1 i spręża je do ciśnienia p 2. Ciepło od sprężonego powietrza przekazywane jest do otoczenia w procesie przeciwprądowej wymiany ciepła, bez zmiany stanu skupienia. W rozprężarce następuje spadek ciśnienia od p 2 do p 1 a rozprężone powietrze zimne wpływa do przestrzeni ziębionej. Praca odzyskana w rozprężarce może być wykorzystana do napędu sprężarki powietrza. Efektywność takiego sprężania uznawana jest jednak za względnie małą, a koszt zespołu instalacyjnego wysoki. Jako alternatywne rozwiązanie tańsze i bardziej efektywne, została zaproponowana sprężarko-rozprężarka falowa PWM (Pressure Wave Machine ). Maszyna ta wynalazek opisany w publikacji [1], zaangażowana do realizacji zmodyfikowanego obiegu z rysunku 8a uzupełnia schemat 8b o wyposażenie według schematu 9a umożliwiając dzięki temu uzyskanie charakterystyki jak na rysunku 9b. 9

10 zewnętrzny wymiennik ciepła wewnętrzny wymiennik ciepła (rekuperator) gazy dodatkowa spalinowe sprężarka rozprężarka spalin maszyna PWM przestrzeń chłodzona Rys. 9a. Schemat ideowy klimatyzacji za pomocą Rys. 9b. Teoretyczne wartości COP efektu Joule a z maszyną PWM, dla różnych stosunków rekuperatorem ciepła strumieni powietrza sprężania pk / ps (ciśnienie sprężania/ssania) W rzeczywistych przemianach, tylko niewielką część energii rozprężania daje się odzyskać w sprężarce i dlatego konieczny jest dodatkowy napęd rotora na pokonanie wszystkich strat tarcia. W rozważaniach teoretycznych (a także w badaniach i realizacji), wzięto pod uwagę zmodyfikowany układ klimatyzatora zastosowany w transporcie [2] w którym w stosunku do schematu (Rys. 8a) (z wykorzystaniem maszyny PWM) wprowadzono dodatkową sprężarkę działającą z napędem turbiny gazowej wykorzystującej spaliny silnika pojazdu spalinowego, oraz wspomagający rekuperator ciepła (Rys. 9a). Z badań teoretycznych (symulacyjnych) dwóch różnych klimatyzatorów zostały przedstawione wyniki dla przypadku bez rekuperatora i z rekuperatorem (Rys. 9b) Instalacja ziębiarki absorpcyjnej z akumulacją zimna w zawiesinie lodowej [3] Dla celów klimatyzacji proponuje się systemy z akumulacją zimna w lodzie mogą przyczynić się w znaczący stopniu do poszanowania energii i środowiska. Mogą one współdziałać albo z ziębiarkami sprężarkowymi lub ziębiarkami absorpcyjnymi np. wodnoamoniakalnymi napędzanymi ciepłem odpadowym o temperaturze rzędu 120 C. Zaletą tych ziębiarek w porównaniu z ziębiarkami tzw. bromolitowymi, jest możliwość uzyskiwania ujemnych temperatur odparowania, a przez to możliwość stosowania akumulacji zimna w lodzie. Jednym ze sposobów akumulacji jest wytwarzanie zawiesiny lodowej w cieczy (tzw. ice slurry). Zawiesinę lodową tworzy mieszanina małych cząsteczek lodu o średnicy około 0,01 do 0,1 mm, z wodą i cieczą obniżającą temperaturę zamarzania. Systemy ziębienia z zawiesiną lodową znajdują coraz większe zastosowanie praktyczne, również w klimatyzacji, ponieważ zawiesina lodowa nadaje się do transportu pompami i rurociągami do miejsc odbioru zimna. 1. Temperatura czynnika pośredniczącego może wynosić 0 0 C, a przy odpowiednich mieszaninach nawet niżej, czego nie można uzyskać w ziębiarce bromolitowej, 2. Strumień masowy zawiesiny lodowej może być wielokrotnie mniejszy (przy takiej samej wydajności ziębienia) z powodu ciepła utajonego topnienia lodu większego od właściwej pojemności cieplnej c p wody, wykorzystywanej w ziębiarce bromolitowej, przy zmianie jej temperatury podczas przejmowania ciepła, 10

11 3. Pole powierzchni oziębiacza powietrza może być mniejsze dzięki stałej temperaturze zawiesiny lodowej, a więc większej średniej logarytmicznej różnicy temperatur wymiany ciepła. Rys. 10. Schemat ideowy ziębiarki absorpcyjnej amoniakalnej do uzyskiwania zawiesiny lodowej Z przeprowadzonych badań wynika, że przy przepływie zawiesiny lodowej 0,5 do 1,5 [m/s], współczynnik wnikania ciepła zmienia się w granicach 1500 do 5000 [W/m 2 K] (przy średnicach rurociągu 12 do 28 mm i przy masowej koncentracji lodu 5-30%). Natomiast spadek ciśnienia na opory przepływu w tych warunkach wynosił [Pa/m]. Jak widać są to wartości porównywalne z wartościami występującymi w typowych oziębiaczach powietrza stosowanych w klimatyzacji. 6. Wnioski 1. Względy proekologiczne wymagają stosowania takich metod kształtowania klimatu wewnątrz pomieszczeń, aby emisja CO 2 do otoczenia z tego powodu była jak najmniejsza, 2. Substancje stosowane w realizacji lewobieżnych obiegów termodynamicznych muszą mieć ODP = 0, GWP możliwie bliskie zero, a przy tym wskaźnik TEWI o wartości możliwie najmniejszej, 3. Stosowane systemy ziębienia lub ogrzewania za pomocą pomp ciepła, powinny w swoich rozwiązaniach uwzględniać toksyczność i palność stosowanych substancji jako ziębników, a ponadto odpowiadać wymaganiom co do ilości substancji wypełniających wnętrze instalacji klimatyzacyjnych. Należy przy tym brać pod uwagę fakt, że niemal wszystkie ziębniki (oprócz wody i metanu) mają masę molową większą od powietrza i przedostając się przez nieszczelności do otoczenia człowieka mogą wypierać powietrze z jego otoczenia i pozbawić go koniecznej ilości tlenu do oddychania, 4. Amoniak jest związkiem toksycznym i palnym, mimo to, z powodu jego wykrywalności powonieniem przy stężeniu bardzo dalekim od niebezpiecznego, 11

12 jest on na świecie traktowany coraz powszechniej jako nieszkodliwy w zastosowaniach klimatyzacyjnych. 5. Stosowanie małych napełnień instalacji ziębnikiem, powinno być dobrą praktyką dla projektantów i użytkowników ze względu na poszanowanie wymagań bezpieczeństwa. Szczególną uwagę pod tym względem należy poświecić systemom bezpośrednim w klimatyzacji typu multisplit preferowanym często z powodu niskiej ceny dla wielopomieszczeniowych obiektów ze stałym przebywaniem ludzi, 6. Wykorzystywanie ciepła odpadowego do celów ogrzewania za pomocą pomp ciepła, nawet dla okresowych potrzeb, może być w wielu przypadkach w pełni uzasadnione. Problem ich zastosowania powinien być rozpatrywany nie tylko pod względem zasad czystej rachunkowości ekonomicznej, lecz także przy uwzględnieniu zasadności ekologicznej. LITERATURA [1]. S. Engelking, H. Kruse: Development of Air Cycle Technology for Transport Refrigeration, Proc. of the Int. Refrigeration Conference at Purdue, West Lafayette, USA, 1996, pp , [2]. Halm P., Schmitz M., Pratsch M., Kruse H: Air-Cycle Technology used for Truck Air- Conditioning, 4-th IIR-Gustav Lorentzen Conf. on Natural Working Fluids at Purdue, W. Lafayette, USA, 2000, [3]. Sikorska-Bączek R., Maczek K., Schnotale J.: Ograniczenia emisji substancji ekologicznie niekorzystnych przez stosowanie ziębiarek absorpcyjnych amoniakalnych, Chłodnictwo, nr 8, 2004, SIGMA, NOT, [4]. Skrzyniowska D., Maczek K.: A model of air outflowing from a lubriacted positive displacement compressor, International Compressor Engineering Conference at Purdue, Indiana, USA, July 2000, [5]. Ebbe N. Jensen, Kim G. Christensen, Torben M. Hsen, Peter Schneider, Michael Kaufeld: Pressure drop and heat transfer with the ice slurry, 4 th IIR-Gustaw Lorentzen Conference on Natural Working Fluids at Purdue, July, 2000 Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, USA, [6]. Meewisse J. W. and Infante-Ferreira C. A.: Optimal properties of ice slurries in secondary cooling systems, 4 th IIR- Gustaw Lorentzen Conference on Natural Working Fluids at Purdue, July 25-28, 2000 Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, USA, [7]. Maczek K., Schnotale J., Skrzyniowska D., Sikorska-Bączek R.: Uzdatnianie powietrza w inżynierii środowiska dla celów wentylacji i klimatyzacji, Politechnika Krakowska, podręcznik dla studentów wyższych szkół technicznych, Kraków, 2004, [8]. EN 378-1, Instalacje ziębnicze i pompy ciepła, Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i ochrony środowiska- cz. 1.: Wymagania podstawowe, definicje, klasyfikacja i kryteria wyboru, [9]. PN-ISO 5149: Mechaniczne instalacje ziębnicze do oziębiania i ogrzewania. Wymagania bezpieczeństwa. 12