Przedmiot: CHŁODNICTWO Temat: Aspekt prawny i techniczny dla chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła, jako następstwo działań środowisk ekologicznych i politycznych dla ochrony warstwy ozonowej i ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery ziemskiej. Wykonali: Mariusz Majerski Adam Łukaszewicz semestr 08 specjalność: SUCHiKL rok ak.:2009/2010
Pod koniec XX wieku świat zaczął zwracać szczególną uwagę na dwa, w czasach obecnych bardzo nagłaśniane problemy ekologiczne. Pierwszym z nich tzw. jest efekt cieplarniany, czyli proces podnoszenia się temperatury w górnych warstwach troposfery, spowodowane gromadzeniem się tam tzw. gazów cieplarnianych, które absorbują odbijane od powierzchni. Ziemi promieniowanie podczerwone. Do gazów tych zalicza się m.in.: dwutlenek węgla, metan, parę wodną i związki CFC, HCFC i HFC. Drugim problemem jest dziura ozonowa, czyli obszar charakteryzujący się znacznym spadkiem ilości ozonu w warstwie stratosfery między 12-30 km, chroniącej powierzchnię Ziemi przed wysokoenergetycznym, zabójczym dla organizmów, promieniowaniem ultrafioletowym. Problemy te, a konkretnie działania mające na celu zwalczanie efektu cieplarnianego i dziury ozonowej, podejmowane przez państwa i organizacje międzynarodowe, w istotny sposób dotknęły technikę chłodniczą i klimatyzacyjną. Wiele spośród substancji stosowanych jako czynniki chłodnicze w produktach i instalacjach chłodniczych i klimatyzacyjnych znalazło się na liście tzw. substancji kontrolowanych, co oznaczało konieczność rezygnacji z użytkowania tych związków. Celem nadrzędnym wszelkich aktów prawnych i rozporządzeń dotyczących substancji zubożających warstwę ozonową (SZWO) jest ich całkowite usunięcie z produkcji i użytkowania. Wpływ czynników chłodniczych na środowisko naturalne jest wieloraki. W celu jednoznacznego określenia destrukcyjnego działania tych substancji opracowano wskaźniki ekologicznej ich oceny. Podstawowe wskaźniki wraz z ich charakterystyką przedstawione są w tabeli 1. Tabela 1. Wskaźniki ekologicznej oceny czynników chłodniczych Nazwa wskaźnika Charakterystyka wskaźnika ODP (Ozone Depletion Potential) HGWP (Halocarbon Global Warming Potential) GWP (Global Warming Potential) TEWI (Total Equivalent Warming Impact) ITH (Integral Time Horizont) Potencjał niszczenia ozonu stratosferycznego, odniesiony do czynnika R 11, dla którego ODP=1 Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego, odniesiony do czynika dla R 11, dla którego HGWP=1 Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego, odniesiony do dwutlenku węgla, dla którego GWP=1, w przyjętym horyzoncie czasowym (ITH) Całkowity (globalny) równoważnik tworzenia efektu cieplarnianego, uwzględniający bezpośrednią zdolność czynnika do tworzenia tego efektu oraz pośredni wpływ na jego tworzenie poprzez zużycie energii przez eksploatowane urządzenie chłodnicze. Przyjęty horyzont czasowy oddziaływania danej substancji, zwykle 100 lub 500 lat. W związku z oddziaływaniem czynników chłodniczych na atmosferę ziemską, wprowadzono także dodatkową systematykę, przedstawiającą ich wpływ na środowisko naturalne oraz w dobrym stopniu obrazującą ich budowę chemiczną. Podział ten podany jest w tabeli 2.
Tab.2. Oznaczenia czynników chłodniczych Nazwa czynnika CFC (chlorofluorowęglowodory) HCFC (wodorochlorowęglowodory) HBFC (wodorobromofluorowęglowodory) HFC (hydrofluorowęglowodory) FC HC Charakterystyka czynnika Skrót używany do oznaczania w pełni halogenowych związków węgla, w których wszystkie atomy wodoru w cząsteczce zostały zastąpione atomami chloru i fluoru. Związki te charakteryzują się dużą stabilnością chemiczną i wysokim wskaźnikiem ODP. Skrót używany do oznaczania substancji organicznych, w których nie wszystkie atomy wodoru w cząsteczce zostały zastąpione przez atomy chloru i fluoru. Stabilność chemiczna tych związków jest mniejsza niż grupy CFC, dlatego też charakteryzują się one znacznie mniejszym wskaźnikiem ODP. Skrót używany do oznaczania substancji organicznych, w cząsteczkach których występują atomy bromu. Skrót używany do oznaczania substancji organicznych, w cząsteczkach których część atomów wodoru została zastąpiona atomami fluoru. Związki te charakteryzują się dużą stabilnością, jednak wobec braku w cząsteczce atomów chloru i bromu ich wskaźnik ODP jest równy zero. Skrót używany do oznaczania substancji w cząsteczkach których wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione atomami fluoru, nie ma w nich atomó1) wodoru i chloru. Związki te charakteryzują się zerową wartości współczynnika ODP. Skrót używany do oznaczania węglowodorów nasyconych. Klasyfikacja i dobór czynników, ze szczególnym uwzględnieniem ich potencjalnego wpływu na środowisko naturalne uwzględnione zostały w normie PN-EN 378. Według tej normy podstawą klasyfikacji jest uwzględnienie trzech cech substancji chłodniczych, a są to: oddziaływanie bezpośrednie na otoczenie L, potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) G, potencjał niszczenia ozonu (ODP) O. Pierwsza cecha oznacza przynależność czynników chłodniczych do jednej z grup (L 1, L 2, L 3 ) uwzględniających jego oddziaływanie na bezpośrednie otoczenie. Każda z trzech grup powstała z połączenia kryteriów dotyczących palności i toksyczności danej substancji. Grupy czynników chłodniczych określone na tej podstawie przedstawione są w tabeli 3. Tabela 3. Grupy bezpieczeństwa czynników chłodniczych określone na podstawie ich palności i toksyczności Wyższa palność A3 B3 Niższa palność A2 B2 Niepalność A1 B1 Niższa toksyczność Wyższa toksyczność Natomiast grupy utworzone z połączenia kryteriów palności i toksyczności przedstawione są w Tabeli 4.
Tabela 4. Grupy w zakresie oddziaływania czynników chłodniczych na bezpośrednie otoczenie Grupy Grupy bezpieczeństwa Charakterystyka L1 A1 Czynniki niepalne, nieszkodliwe dla zdrowia L2 A2, B1, B2 Czynniki palne przy stężeniu 3,5% obj. W powietrzu i/lub toksyczne L3 A3, B3 Czynniki palne lub wybuchowe przy stężeniu poniżej 3,5% obj. W powietrzu Dwie kolejne cechy dotyczą stopnia intensywności oddziaływania na środowisko naturalne: G1 czynniki o wartości wskaźnika GWP < 0,5; G1 czynniki o wartości wskaźnika GWP 0,5. O1 czynniki o wartości wskaźnika ODP < 0,01; O2 czynniki o wartości wskaźnika ODP 0,01 ODP 0,1; O3 czynniki o wartości wskaźnika ODP 0,1 W 1971 roku dwóch chemików, prof. Sherwood Rowland i dr Mario Molina jako pierwsi zauważyli i udowodnili niszczący wpływ freonów na warstwę ozonową atmosfery. Komisja do spraw ochrony środowiska ONZ zwróciła uwagę na to zjawisko dopiero w 1976 roku. Freony znalazły się na liście związków chemicznie niebezpiecznych dla środowiska naturalnego. Konkretne działania zaczęto podejmować w roku 1982, kiedy to dr Joe Farman odkrył na Antarktydzie Zachodniej całkowity zanik ozonu w atmosferze. W dniu 22 marca 1985 roku została przyjęta w Wiedniu Konwencja Wiedeńska o ochronie warstwy ozonowej. Strony tej Konwencji zdecydowały chronić zdrowie ludzkie i środowisko przed negatywnymi skutkami wynikającymi ze zmian w warstwie ozonowej. Na mocy Konwencji strony zobowiązały się do działań i współpracy międzynarodowej w zakresie obserwacji, badań i wymiany informacji dotyczących: procesów fizycznych i chemicznych wpływających na warstwę ozonową; skutków klimatycznych wynikających ze zmian w warstwie ozonowej; zdrowia ludzkiego i innych skutków biologicznych wynikających ze zmian w warstwie ozonowej; substancji, zastosowań praktycznych, procesów i działań, które mogą mieć wpływ na warstwę ozonową; substancji i technologii alternatywnych; problemów społeczno gospodarczych związanych z powyższymi procesami. Ponadto strony zobowiązały się podejmować środki ustawodawcze lub administracyjne, współpracować z właściwymi instytucjami międzynarodowymi w celu realizacji postanowień Konwencji Wiedeńskiej. Dalsze działania w tym kierunku doprowadziły do podpisania 16 września 1987 roku Protokołu Montrealskiego w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową. Nadrzędnym celem tego dokumentu jest całkowity zakaz wytwarzania i użytkowania substancji zubożających warstwę ozonową. Pierwowzór Protokołu podlegał zmianom w ciągu
następnych kilkunastu lat. Poprawki wprowadzono w Londynie (1990), Kopenhadze (1992), Wiedniu (1995), Montrealu (1997) i Pekinie (1999). Postanowienia Protokołu Montrealskiego zawierają harmonogram redukcji substancji z grupy HCFC, a jest on następujący: zużycie tych substancji do 2003 roku w okresach rocznych nie przekroczy sumy wielkości ich zużycia z 1989r. oraz 2,8% zużycia substancji grupy CFC w tym samym roku; 35% redukcja od 1.01.2004 r. w odniesieniu do w/w sumy; 65% redukcja od 1.01.2010 r. w odniesieniu do w/w sumy; 90% redukcja od 1.01.2015 r. w odniesieniu do w/w sumy; 99,5% redukcja od 1.01.2020 r. w odniesieniu do w/w sumy; całkowita redukcja zużycia do 1.01.2030 r. W latach 2020-2030 zużycie substancji z powyższej grupy może mieć miejsce tylko na potrzeby serwisu urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych oraz w pewnych określonych przypadkach. Kolejnym, poza degradacją warstwy ozonowej problemem jest wspomniany efekt cieplarniany. I w tym przypadku państwa z całego świata zareagowały podpisując w grudniu 1997 roku Protokół z Kioto. Protokół ten wszedł w życie 16 lutego 2005 roku a ratyfikowały go 174 państwa. Uchwalono porozumienie dotyczące zakładanych poziomów redukcji emisji gazów cieplarnianych w krajach uprzemysłowionych. Protokół z Kioto. Według wymagań państwa uprzemysłowione do 2008-2012 roku mają obniżyć emisję sześciu gazów cieplarnianych o około 5% w porównaniu do poziomu z roku 1990. Protokół uderza również w technikę chłodniczą i klimatyzacyjną, gdyż wśród gazów cieplarnianych znajdują się substancje z grup CFC, HCFC oraz HFC. Na obszarze państw należących do Unii Europejskiej, w zakresie redukcji i użytkowania substancji zubożających warstwę ozonową obowiązują rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady. Początkowym dokumentem była Dyrektywa EC 3093/98. Harmonogram redukcji został w niej określony identycznie jak w Protokole Montrealskim. Od roku 2000 obowiązywało Rozporządzenie PEiR Nr 2037/2000, w którym określono warunki stosowania substancji zubożających warstwę ozonową w chłodnictwie i klimatyzacji. Na mocy tego rozporządzenia: od 1 stycznia 2001 roku substancje z grupy CFC, odzyskiwane z urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych były poddawane destrukcji, gdyż ich stosowanie i wprowadzanie na rynek zostało zabronione; od 1 lipca 2002 roku nastąpiło ograniczenie stosowania substancji z grupy HCFC w produkcji wszystkich rodzajów sprzętu chłodniczego i klimatyzacyjnego. Wyjątek dotyczył odwracalnych systemów klimatyzacyjnych i odwracalnych pomp ciepła, dla których powyższy zakaz obowiązuje od 1 stycznia 2004 roku; od 1 stycznia 2010 roku obowiązuje zakaz używania pierwotnych, pochodzących z produkcji czynnik grupy HCFC, w obsłudze i serwisowaniu sprzętu chłodniczego i klimatyzacyjnego. Obecnie w krajach Unii Europejskiej obowiązuje Rozporządzenie PEiR Nr 1005/2009 z dnia 16 września 2009 roku. Wspólnota europejska postawiła większy nacisk na rzecz działań, przyspieszających wycofywanie substancji z grupy HCFC, które spośród grupy substancji kontrolowanych, pozostają na rynku jako ostatnie. Do grupy tej należy m.in. bardzo popularny czynnik R22. Zgodnie z rozporządzeniem zakazuje się wprowadzania do obrotu i stosowania substancji kontrolowanych, czyli:
dostarczania lub udostępniania HCFC osobom trzecim na terenie UE, wykorzystywania HCFC do produkcji, serwisowania lub ponownego napełniania urządzeń. Wyjątek stanowią produkty i urządzenia obecnie funkcjonujące. Stosowanie i serwisowanie zawartych w nich substancji HCFC będzie możliwe do 31 grudnia 2014 roku. Pozyskiwanie czynnika do powyższych celów jest możliwe tylko i wyłącznie w określonych przypadkach: do celów serwisowych i konserwacyjnych konieczne jest nabycie czynnika zregenerowanego, czyli poddanego procesowi technologicznemu, który pozwala uzyskać czynnik chłodniczy o jakości czynnika świeżego, stosowanie HCFC w celach serwisowych i konserwacyjnych istniejących urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych możliwe jest wyłącznie wtedy, gdy substancje chłodnicze zostały odzyskane z takich samych urządzeń, odzyskane w celach serwisowych i konserwacyjnych czynniki chłodnicze może stosować wyłącznie przedsiębiorca, który tego odzysku dokonał luba na zlecenie którego odzysk ten był wykonany. Odzyskane w celach serwisowych i konserwacyjnych czynniki chłodnicze muszą być odpowiednio oznakowane, zakazuje się ich kupna lub sprzedaży, a w przypadku braku ich wykorzystania, należy przekazać je do regeneracji lub uznać za odpad i zniszczyć. Polska od 1990 roku jest stroną Konwencji Wiedeńskiej i Protokołu Montrealskiego. Jako członek Unii Europejskiej jest zobowiązana do przystosowania się do jej rozporządzeń. Dodatkowy wpływ na stosowanie czynników chłodniczych mają akty prawne uchwalane przez Sejm RP. Przepisy prawne dotyczące szkoleń i certyfikatów. ROZPORZĄDZENIE KOMISJI NR 303/2008 z dnia 2 kwietnia 2008 r. Rozporządzenie to ustanawia minimalne wymagania i warunki dotyczące wzajemnego uznawania certyfikacji przedsiębiorstw i personelu w dziedzinie instalacji, konserwacji i serwisu stacjonarnych urządzeń chłodniczych, klimatyzacyjnych i pomp ciepła zawierających fluorowane gazy cieplarniane. Rozporządzenie to dzieli certyfikaty na cztery kategorie. W artykule 2 ust.1 umieszczony jest wykaz czynności, które mogą być przeprowadzane przez osobę posiadającą odpowiedni certyfikat, a są to: a) kontrola szczelności urządzeń zawierających fluorowane gazy cieplarniane (f.g.c.), b) odzysk czynników, c) instalowanie, d) konserwacja lub serwisowanie. Certyfikaty personalne 1. Certyfikat kategorii I upoważnia do wykonywania wszystkich powyższych czynności. 2. Certyfikat kategorii II upoważnia do:
kontroli szczelności (podpunkt a)), pod warunkiem, że nie wiąże się to z otwarciem obiegu chłodniczego zawierającego f.g.c, odzysku czynników, instalowania urządzeń, konserwacji i serwisu urządzeń zawierających mniej niż 3 kg f.g.c. lub mniej niż 6kg f.g.c. w przypadku systemów hermetycznie zamkniętych. 3. Certyfikat kategorii III upoważnia do odzysku czynników z urządzeń zawierających mniej niż 3kg f.g.c. lub mniej niż 6kg f.g.c. w przypadku systemów hermetycznie zamkniętych. 4. Certyfikat kategorii 4 upoważnia do kontroli szczelności urządzeń pod warunkiem, że nie wiąże się to z otwarciem obiegu chłodniczego zawierającego f.g.c. Rozporządzenie Nr 303/2008 reguluje działanie jednostek certyfikujących, zawiera także wskazówki jakie informacje powinny znaleźć się na certyfikacie. Ujednolica informacje dotyczące zakresu uprawnień personelu i przedsiębiorstw działających w polskiej, ale i unijnej branży chłodniczej. ROZPORZĄDZENIE KOMISJI NR 307/2008 z dnia 2 kwietnia 2008 r. Rozporządzenie to ustanawia minimalne wymagania w zakresie programów szkoleniowych oraz warunki wzajemnego uznawania zaświadczeń o odbytym szkoleniu w odniesieniu do samochodowych systemów klimatyzacyjnych zawierających niektóre fluorowane gazy cieplarniane. Tabela 5.
Rozporządzenie określa minimalne wymagania w zakresie umiejętności i wiedzy. Egzamin składa się z części teoretycznej i praktycznej. Tematyka i wiedza obejmuje: 1. Podstawy termodynamiki. 2. Wpływ czynników chłodniczych na środowisko oraz odpowiednie regulacje dotyczące środowiska. 3. Kontrola przed uruchomieniem po długim okresie przestoju w używaniu, po czynnościach konserwacyjnych lub naprawie lub w trakcie funkcjonowania. 4. Kontrole szczelności. 5. Przyjazne środowisku postępowanie z systemem i czynnikiem chłodniczym podczas instalacji, konserwacji, serwisowania lub odzysku czynnika chłodniczego. 6. Element: montaż, uruchomienie i konserwacja sprężarek tłokowej, śrubowej i spiralnej, jedno- i dwustopniowej. 7. Element: montaż, uruchomienie i konserwacja skraplaczy chłodzonych powietrzem i wodą. 8. Element: montaż, uruchomienie i konserwacja parowników schładzających powietrze lub wodę. 9. Element: montaż, uruchomienie i serwisowanie termostatycznych zaworów rozprężnych (TEV) i innych części składowych układu. 10. Przewody czynnika chłodniczego: zbudowanie szczelnego ciągu przewodów czynnika chłodniczego w instalacji chłodniczej.
Literatura źródłowa: 1. Praca zbiorowa: Nowe czynniki chłodnicze. Poradnik, Wyd. MASTA Gdańsk 2004. 2. Technika chłodnicza i klimatyzacyjna nr 1-2/2010. 3. www.forum-chlodnictwa.org.pl. 4. www.prozon.org.pl.