R32 – dla przyjaznych dla środowiska systemów klimatyzacji i pomp ciepła

R32: czynnik chłodniczy o niskim współczynniku GWP do systemów klimatyzacji i pomp ciepła

W ciągu ostatnich dwóch dekad w branży chłodniczej i klimatyzacyjnej poczyniono ogromne postępy w ograniczaniu stosowania czynników chłodniczych zubożających warstwę ozonową. Pierwotne cele Protokołu Montrealskiego ustanowione w 1987 r. w celu zmniejszenia emisji substancji zubożających warstwę ozonową są realizowane i przekraczane. Inną konsekwencją tych inicjatyw w latach 90. XX wieku była duża niepewność co do przyszłych opcji związanych z czynnikami chłodniczymi. Obecnie zaczęły pojawiać się nowe możliwości określone w światowym programie dotyczącym zmian klimatycznych i globalnego ocieplenia.

Czytaj więcej Czytaj mniej

Musimy zmienić nasze podejście do środowiska naturalnego. Rządy na całym świecie wprowadzają zatem przepisy mające na celu ograniczenie negatywnego wpływu na środowisko. 

Patrząc z perspektywy globalnej, trendem w branży jest zbliżanie się coraz bardziej w stronę naturalnych czynników chłodniczych, gdy jest to możliwe z technologicznego punktu widzenia. Syntetyczne czynniki chłodnicze prawdopodobnie nadal będą odgrywać ważną rolę w chłodnictwie i klimatyzacji, jednak będą używane w systemach wykorzystujących możliwie najmniejszą ilość czynnika oraz z nowymi substancjami o niskim współczynniku GWP. 

Producenci czynników chłodniczych reagują na ten trend, opracowując nowe produkty, a producenci urządzeń – projektując bardziej wydajne rozwiązania i układy, które minimalizują zużycie czynnika chłodniczego. Prowadzone są również testy, selekcja i kwalifikacja nowych czynników chłodniczych. 

Danfoss zachęca do dalszego ulepszania i wykorzystywania czynników chłodniczych o niskim współczynniku ocieplenia globalnego (GWP) z myślą o zatrzymaniu – i wreszcie odwróceniu – procesu globalnego ocieplenia, a także o zapewnieniu ciągłego dobrobytu i rozwoju gospodarczego na świecie oraz dobrej kondycji naszej branży w przyszłości. Umożliwimy naszym klientom osiągnięcie tych celów w dziedzinie czynników chłodniczych, kontynuując jednocześnie podnoszenie efektywności energetycznej urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych. 

Lista odpowiednich substancji jest bardzo krótka, ale wydłuża się

Jednym z tematów w tej dyskusji jest nowa klasa czynników chłodniczych o niższej palności z grupy bezpieczeństwa A2L. Klienci testują w szczególności czynniki chłodnicze R32, R1234yf i R1234ze, ponieważ zapewniają one niski współczynnik ocieplenia globalnego (GWP), zerowy potencjał niszczenia warstwy ozonowej (ODP) oraz stosunkowo niską palność. 

Wyniki wcześniejszych badań z udziałem R32 były zadowalające i możliwe, że substancja ta pozostanie na rynku. Branża HVAC w Chinach skupia się właśnie na tym czynniku chłodniczym. W tabeli 1 przedstawiono dane dotyczące wskaźników ODP i GWP. Poziom GWP czynnika R32 jest umiarkowany, ale w porównaniu z R410A jest to zaledwie jedna trzecia GWP tego czynnika.

Czynnik chłodniczy ODP
(R11=1,0)
GWP
IPCC AR4
(CO2 = 1)
R22 0,055 1810
R410A 0 2088
R407C 0 1770
R32 0 675
R1234yf 0 4
R290 0 6,3
CO2 0 1

Palność i toksyczność to dwa wskaźniki oceny bezpieczeństwa. Ogólnie rzecz biorąc, im niższa palność czynnika chłodniczego, tym większy jest jego wskaźnik GWP. Czynnik R32 posiada klasę palności 2L, co oznacza, że jest to czynnik chłodniczy o niższej palności, podczas gdy R290 ma wyższą palność i został zakwalifikowany do klasy 3.

Klasa toksyczności czynnika R32 jest równa aktualnie stosowanemu czynnikowi chłodniczemu, takiemu jak R410A i R22 i jest klasyfikowana jako poziom „A” – niższa toksyczność.

Właściwości termodynamiczne mają duży wpływ na wydajność pracy systemu i sprężarki. Rysunek 1 przedstawia krótkie porównanie czynników R32 i R410A.

Porównanie R32 i R410

  • Ciśnienie nasycenia: R32 ma podobne ciśnienie do R410A. Może to ułatwić opracowanie urządzeń z R32 opartych na rozwiązaniach dla R410A. 
  • Temperatura krytyczna: R32 ma wyższą temperaturę krytyczną, która powoduje wyższy współczynnik COP.
  • Ciepło utajone parowania: Ciepło potrzebne do odparowania R32 jest większe niż w przypadku R410A, dlatego wymagane masowe natężenie przepływu na jednostkę wydajności chłodniczej jest mniejsze, a współczynnik COP jest wyższy.
  • Wykładnik izentropy: Może mieć wpływ na spręż w instalacji oraz na temperaturę tłoczenia. Spręż w przypadku czynnika R32 jest nieco wyższy w porównaniu do R410A.
  • Objętościowa wydajność chłodnicza: R32 charakteryzuje się znacznie wyższą objętościową wydajnością chłodniczą niż R410A, co umożliwia zmniejszenie rozmiaru rurociągu i zwiększenie efektywności układu. 
  • Gęstość: Gęstość R32 jest znacznie mniejsza niż R410A, więc ilość czynnika jest mniejsza, a ponieważ współczynnik GWP jest mierzony na kg czynnika, całkowite oddziaływanie czynnika z danego układu jest nawet mniejsze niż sugeruje wskaźnik GWP. 

Porównując wyżej wymienione czynniki, R32 zapewnia większą efektywność układu i wymaga mniejszej ilości czynnika chłodniczego. Problemem jest jednak wysoka temperatura tłoczenia R32. Bezpośrednią konsekwencją tego problemu jest degradacja oleju, która może powodować różnego rodzaju usterki sprężarki, takie jak zatarcie łożysk, czy niska efektywność układu i sprężarki. Dlatego też temperatura tłoczenia powinna być ograniczona do dopuszczalnego poziomu, aby mieć pewność, że układ i sprężarka będą działać prawidłowo. Zazwyczaj temperaturę tłoczenia reguluje się za pomocą czynnika chłodniczego. Bezpośredni wtrysk cieczy może być dobrym rozwiązaniem dla wysokiej temperatury tłoczenia. Jak pokazano na rysunku 2, część cieczy zza skraplacza jest wtryskiwana między spirale sprężarki przez elektroniczny zawór wtryskowy. Ciecz ta pochłania ciepło od sprężanej pary i odparowuje. W ten sposób można efektywnie obniżyć temperaturę tłoczenia. Masowe natężenie przepływu wtryskiwanej cieczy można łatwo regulować za pomocą zaworu wtryskowego.

Rysunek – sprężarka R32 z wtryskiem cieczy w układzie chłodniczym

Układ wtrysku cieczy

Podsumowując wyżej wymienione informacje, R32 może być wykorzystywany jako przyjazny dla środowiska czynnik chłodniczy w układach klimatyzacji i pomp ciepła.

Danfoss stale udoskonala produkty, które mogą wykorzystywać czynniki chłodnicze o niskim współczynniku GWP, takie jak R32.
Danfoss oferuje nową gamę sprężarek spiralnych R32 na targach Chillventa 2012. Sprężarki są testowane przez klientów w Chinach i od teraz będą przygotowane również do testów w Europie.

Nasze wymienniki ciepła MCHE i MPHE są zaprojektowane tak, aby wymagały minimalnej ilości czynnika chłodniczego, co sprawia, że doskonale nadają się do stosowania z R32. Klienci testują obecnie nasze produkty w swoich własnych instalacjach.

Firma Danfoss z powodzeniem przeprowadziła testy elementów armatury i opracowała termostatyczne zawory rozprężne. Ponadto sterowniki i elektroniczne zawory rozprężne są dostępne do testowania przez klientów.

W celu uzyskania dalszych informacji na temat testów, a także w celu zamówienia sprężarek, skontaktuj się z lokalnym biurem sprzedaży firmy Danfoss.