Przyszłość czynnika chłodniczego R290 w pompach ciepła

Pompy ciepła są jednym z najbardziej ekologicznych urządzeń do ogrzewania domów jednorodzinnych, ponieważ nie emitują szkodliwych substancji do atmosfery. Ponadto mogą być zasilane z coraz popularniejszych instalacji fotowoltaicznych, co ma duże znaczenie w obliczu rosnących cen energii elektrycznej, niektóre zaś typy mogą być wykorzystane także w układach klimatyzacji. Na ich zakup i montaż właściciele domów można uzyskać dotacje z różnych programów, np. rządowego „Czyste Powietrze”.

Jednak ważnym aspektem jest wykorzystywany przez pompy czynnik chłodniczy. Regulacje wprowadzane przez Unię Europejską, takie jak zakaz sprzedaży nowych pomp ciepła wykorzystujących czynniki o GWP równym lub wyższym 150 już od 1 stycznia 2027 roku, mogą spowodować pewne zawirowania w branży, co postaramy się przybliżyć w artykule. 

Czym są pompy ciepła i czynniki chłodnicze?

Pompa ciepła to urządzenie, które samo w sobie nie wytwarza energii cieplnej, ale przenosi ją pomiędzy dwoma ośrodkami o różnych temperaturach. Energia pobierana jest z gruntu (w pompach ciepła gruntowych), powietrza (w pompach powietrznych) lub wody i wykorzystywana do ogrzewania wody w instalacji CO lub powietrza nadmuchiwanego do pomieszczeń domu. Do tego wykorzystywany jest czynnik chłodniczy, czyli substancja chemiczna lub ich mieszanina, która w warunkach normalnych jest gazem. Napędzana silnikiem elektrycznym sprężarka pompy powoduje, że gaz zostaje skroplony. Krąży on w systemie pobierając ciepło z dolnego źródła (gruntu czy powietrza), a później oddawanie go do górnego źródła ciepła (np. wody w instalacji C.O.) w procesie skraplania. Czyli upraszczając temat, czynniki chłodnicze w pompach ciepła przewodzą ciepło. Sprawność pompy, czyli ilość przeniesionej energii cieplnej w porównaniu do zużytej energii elektrycznej (współczynnik COP/EER czy SCOP/SEER) zależy m.in. od tzw. własności termodynamicznych czynnika chłodniczego.

Wskaźniki środowiskowe czynników chłodniczych

Do oceny wpływu danego czynnika chłodniczego na środowisko naturalne stosowane są 2 wskaźniki: GWP i ODP.

GWP - potencjał tworzenia efektu cieplarnianego. To wskaźnik służący do ilościowej oceny wpływu danej substancji na ten efekt. W przypadku czynnika R290 GWP wynosi 3, co oznacza, że uwolnienie do atmosfery 1 kilograma R290 spowoduje uwolnienie 3 kg dwutlenku węgla. Dla porównania dla czynnika R410A GWP wynosi aż 2088.

ODP - wskaźnik niszczenia warstwy ozonowej. Został odniesiony do freonu (R11), którego skuteczność niszczenia molekuł ozonu przyjęto za wartość jednostkową (ODP=1).

Rodzaje czynników chłodniczych stosowanych w pompach ciepła

W zainstalowanych już pompach ciepła wciąż często znajdują się czynniki zawierające fluor, czyli tzw. f-gazy (fluorowane gazy cieplarniane; HFC). Do najpopularniejszych należą: R410A, R407C oraz R134A (znany z klimatyzacji samochodowej). Jednak na dzień dzisiejszy w nowych pompach ciepła najpopularniejsze są 2 czynniki: R32 i R290. Czynnik chłodniczy R290 to naturalny propan. Jest rekomendowany przez UE, jako ekologiczny (GWP=3, ODP=0)) i efektywny. Jest to bezbarwny i bezwonny związek organiczny należący do grupy węglowodorów nasyconych występujących naturalnie w złożach gazu ziemnego. Naturalne czynniki chłodnicze, takie jak propan, będą miały w przyszłości coraz większe znaczenie z uwagi na ograniczanie efektu cieplarnianego i negatywnych skutków, jakie niesie za sobą dwutlenek węgla i jego nadmierna emisja. Nowo wchodzące na rynek czynniki naturalne również mają doskonałe właściwości termodynamiczne, co jeszcze bardziej zwiększa ich wartość.Natomiast czynnik R32 to difluorometan. Jego wskaźnik GWP jest znacznie wyższy niż propanu i wynosi 675, natomiast ODP jest również zerowy. Pompy ciepła najnowszej generacji z czynnikiem R32 są znacznie bardziej przyjazne dla klimatu niż dawne, wykorzystujące wypierane obecnie chłodziwa typu R410A. R32 zwykle jest uważany za bardziej efektywny energetycznie niż R290. Jego charakterystyki termodynamiczne pozwalają na uzyskanie wyższych współczynników efektywności sezonowej (SEER) i współczynnika wydajności grzewczej (HSPF) w porównaniu do R290, co oznacza niższe zużycie energii elektrycznej przez pompę.

Czynnik R290 – zalety i wady

Pompy ciepła wykorzystujące promowany przez UE naturalny propan posiadają zarówno zalety, jak i wady. Na plus można zaliczyć:

• Jest bezpieczny dla środowiska i nietoksyczny. Jego wskaźnik GWP wynosi zaledwie 3, natomiast ODP jest równy zero
• Posiada doskonałe właściwości termodynamiczne, może przenosić ciepło nawet w niskich temperaturach otoczenia: do -25°C. Pompa ciepła z R290 sprawdzi się także do produkcji ciepłej wody użytkowej, o temperaturze nawet do 70°C.
• Jest relatywnie tani
• Coraz więcej pomp ciepła z R290 znajduje się na aktualnej liście Zielonych Urządzeń i Materiałów (ZUM), co pozwala na uzyskanie dotacji w programie Czyste Powietrze.
• Nowoczesne pompy ciepła zawierają stosunkowo niewielką ilość R290. Np. pompa o mocy 12 kW tylko 1,3 kg. (w urządzeniach starszego typu znajdowało się nawet 3 razy więcej czynnika).
• Nie trzeba rejestrować pompy ciepła w Centralnym Rejestrze Operatorów CRO (ich konieczność lub jej brak uzależnione są od typu urządzenia i ilości napełnienia go czynnikiem), ani przeprowadzać częstych prób jej szczelności.
• Instalatorzy nie muszą posiadać certyfikatu F-gaz
• Pozwala obniżyć emisję hałasu pompy nawet do 40-46 dB
• Natomiast do wad pomp ciepła opartych na R290 należą:
• Wysokie ceny urządzeń;
• Propan jest gazem bardzo łatwopalnym i wybuchowym. Dlatego obecnie oferowane pompy ciepła to urządzenia typu monoblok. Natomiast w Polsce najpopularniejsze sa tańsze pompy typu split.
• Istnieją bardzo duże ograniczenia w zakresie montażu, napraw i lokalizacji jednostki zewnętrznej pompy
• Brak regulacji prawnych;
• Rozwój pomp z R290 znajduje się dopiero w fazie początkowej;
• Dla pomp ciepła z R290 istnieją liczne ograniczenia, zakazy i nakazy. Nie mogą być montowane przy przy źródłach ciepła, otworach wentylacyjnych i kanalizacyjnych, zagłębieniach terenu, otworach drzwiowych i okiennych, słabej cyrkulacji powietrza, miejscach nasłonecznionych, źródłach zapłonu, gniazdach wtykowych, wyłącznikach oświetlenia oraz elementach instalacji PV. Istnieje też całkowity zakaz palenia w obrębie pompy ciepła

Polityka UE w sprawie czynników chłodniczych

Unia Europejska konsekwentnie i systematycznie dąży do Zielonej Transformacji, podejmując kolejne inicjatywy - także w kwestii f-gazów. 11 marca 2024 weszło w życie nowe unijne rozporządzenie w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych (nr 2024/573). Natomiast od początku 2027 roku zostanie wprowadzony zakaz sprzedaży nowych pomp ciepła z czynnikiem chłodniczym o GWP równym lub wyższym 150, czyli miedzy innymi wykorzystujących R32, nie mówiąc już o R410A, R307C, czy R134A. W przeszłości wysunięto wiele propozycji nowelizacji rozporządzenia Parlamentu Europejskiego 517/2014 w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych (tzw. ustawa f-gazowa), włącznie z całkowitym zakazem użycia i sprzedaży f-gazów, co miałoby być rozłożone na lata 2026-2029. Znane polskie organizacje z branży HVAC podnosiły argumenty przeciw proponowanej nowelizacji a najistotniejszy był ten dotyczący serwisowania: “Proponowane przepisy, skutkujące niewystarczającą dostępnością czynników chłodniczych, przełożą się na brak możliwości serwisowania istniejących urządzeń. Oznaczają one również uniemożliwienie eksploatacji urządzeń będących na gwarancji oraz w okresie żywotności urządzenia przewidzianego przez producenta.”. Organizacje te zapewniały o bezproblemowym serwisowaniu pomp ciepła wykorzystujących syntetyczne czynniki chłodnicze. Obecnie można serwisować pompy ciepła wykorzystujące f-gazy, o ile wykorzystuje się czynnik odzyskany z istniejących już urządzeń. Jednak od 1 stycznia 2026 r. zostanie zakazane stosowanie f- gazów wskaźniku GWP 2500 lub większym do konserwacji lub serwisowania urządzeń klimatyzacyjnych oraz pomp ciepła - chyba, że będzie to gaz pochodzący z odzysku z istniejących urządzeń. Natomiast od początku 2032 r. zostaną tu wprowadzone zaostrzenia – graniczna wartość wskaźnika GWP zostanie obniżona do 750.

Perspektywy na przyszłość

Planowane przez UE ograniczenia dotyczące f-gazów, jako czynników chłodniczych, będą miały wpływ na producentów pomp ciepła, którzy będą musieli dostosować wyroby urządzenia do aktualnie obowiązujących przepisów. Jednym z elementów tego dostosowania jest produkcja pomp wykorzystujących R290.

Pogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki

Opracowanie redakcja (T.H.)

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji portalu www.klimatyzacja.pl