e-gépész online szaklap

Hűtőközegcsere – elindult a lavina

Válts, amíg nem késő!

| | |  0 | |

Hűtőközegcsere – elindult a lavina

A következő években tovább szigorodnak a hűtőközegekkel kapcsolatos törvények. Miközben a GWP (globális felmelegedési potenciál) értékeknek csökkennie kell, eközben a COP-nek növekednie. Egyes hűtőközegek árai ezért a környezetre gyakorolt negatív hatás arányában folyamatosan nőni fognak. A régi hűtőgépekben elodázhatatlan lesz tehát a hűtőközegcsere, az új berendezésekhez pedig már a korszerű megoldásokat érdemes választani.

Elindult a lavina

Az F-Gáz rendelet 2015. január 1-jével lépett hatályba. A szabályozás a fluorozott gázokra vonatkozóan újabb bonyolult és költséges intézkedéseket irányzott elő a hűtés-, klímatechnika, valamint a megújuló energiák szakemberei számára, így többek között a HFC-k CO2-egyenértékes mennyiségének csökkentését (vagyis az európai piacra kerülő HFC-k mennyiségcsökkentését) is előírja a GWP-re való tekintettel. Az Unió azt szeretné, ha 2030-ig 79%-os csökkenést érnének el a tagországok az ilyen hűtőközegek használatával, forgalmazásával kapcsolatban. Ez azt jelenti, hogy továbbra is működhetnek ugyan HFC-kel a berendezések, de évek múltával ezek a hűtőközegek egyre kevésbé lesznek elérhetők, így áruk is arányosan növekedni fog. Ennek alapján ingyenes kvótarendszert vezettek be, amely lekorlátozza a hűtőközegek elérhetőségét a piacon. Kvótát átruházni nem lehet, csak hűtőközeget vásárolni, így akik azon spekuláltak, hogy klímatechnikai céget hoznak létre és eladják a kvótáikat, azok a törvény miatt pórul jártak. A forgalmazók – a kvótarendszer értelmében – meghatározott mennyiséget kapnak, mellyel az év végéig kell tudniuk megfelelően „sáfárkodni”. Ha csak olyan anyagot forgalmaznak, aminek nagyon magas a GWP-je, akkor kevesebb hűtőközeget tudnak majd eladni. Évről évre a kvóták csökkenni fognak, 2017-ben már 37%-kal kevesebb anyag volt elérhető a piacon, mint 2014-ben, viszont ezzel arányosan az ár jelentősen emelkedett. Hosszú távon sem mindegy tehát, milyen paraméterű hűtőközegeket használunk és forgalmazunk.

Eco-design tovább nehezít

A helyettesítő hűtőközegek nemcsak a klímavédelmi törvény és az ár változásai miatt válnak szükségessé, hanem az ún. Eco-design miatt is. Az európai szabályozás tartalmazza a hűtő- és klímagépekre vonatkozó minimum COP követelményeket, amely alapján egy adott készüléket forgalomba lehet hozni az Unió területén. Szigorúságáról annyit, ha pusztán csak a ma készített berendezéseket vennénk figyelembe, akkor az új előírásoknak megfelelően a mai készülékek 92%-a már nem lehetne forgalomban a jövőben. Azt látjuk, hogy egyre több követelményt támasztanak a hűtéstechnikában dolgozó szakemberek elé a hűtőközegekkel szemben. A GWP-értékek, az energetikai szempontból lényeges COP-értékek, a hűtőközegek szempontjából néha egymásnak ellentmondásos tényezők lehetnek, ennek ellenére létezik kedvező megoldás, jó választás a hagyományosan használt hűtőközegek kiváltására.

A jövő vonatkozásában két fontos számot kell megjegyeznie a hűtőgépeseknek. Az egyik szám a 2500: ugyanis 2020-tól betiltják az olyan anyagokat, amelyek GWP-je meghaladja a 2500-as értéket. A másik szám pedig a 150: ez az üvegházhatási tényező, ami fölött 2022-től már nem lehet új berendezést a piacra vinni. Ami biztos, hogy a magas GWP-jű anyagok ára villámgyorsan növekedni fog. Minél hamarabb el kell kezdeni dolgozni azon, hogy azokban a berendezésekben, amelyekben nagy globális felmelegedési potenciálú anyagok vannak, le kell cserélni a hűtőközeget. Az eddigi anyagokhoz képest elsősorban a gyúlékonyság és a hőmérsékletcsúszás fog jelentős mértékben változni a hagyományos, R404A-hoz képest. A végfelhasználókat célszerű lebeszélni az R404A hűtőközeg alkalmazásáról és ilyen anyagot használó berendezés vásárlásáról, mert előbb-utóbb nehéz helyzetbe kerülhetnek miatta.  

Hűtőgépes helyettesítők

Jelenleg az R404A (GWP=3922) helyett több alternatív megoldás is kínálkozik. Az egyik ilyen az R407F (GWP=1825), valamint az R407A (GWP=2107) hűtőközeg alkalmazása, melyek GWP-je bőven 2500 alatti, valamint ár/érték arányban ezek kínálkoznak a legmegfelelőbb helyettesítő közegnek. Való igaz, hogy minden szempontból jobb az R448A (GWP=1380), azonban ez a megoldás annyira drága, hogy Magyarországon egyelőre nem éri meg az R404A hűtőközeget R448A-ra cserélni. Elsősorban olyan országokban van ma az R-448A-nak létjogosultsága, ahol az állam az üvegházhatás alapján igen magas termékdíjat vezetett be. Megemlítendő Spanyolország, ahol az R404A gázra a termékdíj 50 euró volt kilónként, a következő évben már 100 euró, rákövetkező évben pedig 150 euróra emelkedett. A francia és a török kormány is gondolkodott a termékdíj bevezetésén az idei évtől. Ki tudja, hogy hazánkban a törvényalkotók ezen a téren hogyan gondolkoznak, mire számítanak, de az európai tendencia mindenképpen azt mutatja, hogy majd minden országban lesz a spanyolhoz hasonló termékdíj.

Nézzük meg pontosan, miben is különbözik az R-407F, valamint az R404A. Két fontos kritérium van, ha hűtőközegek helyettesítéséről beszélünk. Az első feltétel, hogy az új hűtőközeggel legalább 95%-ban vissza tudjuk kapni azt a teljesítményt, amit a régi hűtőközeg biztosított. A másik fontos kritérium, hogy az új anyag GWP-je 2500 alatt maradjon, hogy megfeleljünk az F-Gáz szabályozásnak. A termodinamikai közelítéssel készült felmérések alapján az R407F mindkét kritériumnak egyidejűleg képes megfelelni, sőt akár a COP 10%-os javulása is elérhető ezzel a hűtőközeggel. Mélyhűtésben kevesebb a nyereség, de még ott is elérhető az 5-6 százalékos javulás. Hogy a hűtőközeg cseréje után mekkora lesz a COP, az több tényezőtől is függ, egyrészt, hogy hol, milyen éghajlati területen helyezték el a hűtőberendezést, mennyire jól méretezték a rendszert, valamint a kivitelezés minősége is meghatározó szempont lehet, különös tekintettel a hőmérsékletcsúszás kezelésére. Ár tekintetében elmondható, hogy jelenleg az R404A ára alacsonyabb, mint az R407F-é, viszont ez egészen biztosan változni fog. Feltehetően a jövő év elejére már megfordul a helyzet, és az R404A lesz a drágább. Éppen ezért az R404A mellett dönteni már a közeljövőben is nagy kockázatot jelent a végfelhasználók számára.

Mindkét R404A-t helyettesítő hűtőközegnek, az R407F-nek, valamint az R448A-nak is a hőmérsékletcsúszása 4 °C. A hőcserélők tekintetében az átlagos hőmérséklettel kell számolni, nem a harmatpontival. A túlhevítést meg kell változtatni. Kicsit más beállításokkal dolgozik a gép, de semmilyen alkatrészt, olajat nem kell cserélni. Ha nem szabályozzuk a hűtőközegcseréje után a gépeket, akkor gyakorlatilag ugyanazokat az eredményeket kapjuk az R407F használata esetén, mint az R404A használatával. Ha azonban egy kis beszabályozást végzünk, akkor 10-15%-os COP javulást érhetünk el. A kulcsa ennek a folyamatnak, hogy figyelembe vegyük és kihasználjuk a hőmérsékletcsúszást. Jó és szakszerű retrofit esetén minden lehetőséget ki kell használni.     

Olajhűtési igény is lehet

Azonban soha ne elégedjünk meg költségek tekintetében a COP- és hűtőteljesítmények összehasonlításával, főleg meglévő rendszerek hűtőközegcseréjénél. Figyelembe kell vennünk ugyanis az olajhűtési igényt is az egyes készülékek esetén. Nézzünk néhány konkrét mérést. Egy félhermetikus csavarkompresszor mélyhűtő tartományú üzemeltetése során az olajhűtési igények a következőképpen alakultak.

  1. R404A: T0= –35 °C/Tc= +45 °C/üzemmód ECO
    Olajhűtőigény: 16,39 kW
    Nyomógáz-hőmérséklet (olajhűtés nélkül): +98,5 °C
  2. R407F: T0= –35 °C/Tc= +45 °C/üzemmód ECO
    Olajhűtőigény: 32,7 kW
    Nyomógáz-hőmérséklet (olajhűtés nélkül): +150,8 °C
  3. R407A: T0= –35 °C/Tc= +45 °C/üzemmód ECO
    Olajhűtőigény: 27,2 kW
    Nyomógáz-hőmérséklet (olajhűtés nélkül): +137 °C

Ha egy meglévő R404A-as csoportgépet állítunk át új hűtőközegre, az olajhűtőkör teljes átépítésével kell számolnunk, mert kicsi az olajhűtő, kicsi és nem megfelelő az olajkeverő szelep. A vezérlésbe külön riasztást kell bevezetni az olajhűtés leállására, mivel R404A-nál a +100 °C alatti nyomógáz-hőmérséklet nem okoz gondot (még így is határon belül van), de az alternatív hűtőközegeknél ilyen üzemállapotnál már károsodik a kompresszor, ezért ez ellen kiegészítő védelemmel kell ellátni a kompresszort. A konklúzió tehát, hogy ilyen esetekben mindenképpen kérjük szakember tanácsát, ha kell, kérjük a készülékelemek gyártóinak  véleményét.

Ami késik, nem múlhat – a klímában sem

A klímatechnika, légkondicionálás területén alapvetően az R134A helyettesítését kell megoldanunk. Kevésbé gyúlékony, 1 alatti GWP-jű az 1234ZE, melynek hűtőteljesítménye megközelíti az ammónia hűtőteljesítményét. Annak ellenére, hogy enyhén gyúlékony, 30 °C alatt nem lehet begyújtani, éppen ezért felhasználás, szállítás, tárolás szempontjából nem gyúlékony anyagként kezelendő. Ezt a monomolekuláris hűtőközeget elárasztott elpárologtatóban is lehet használni, valamint nagyon magas kondenzációs hőmérsékleteken is működőképes. Az R134A-val összehasonlítva a vezető klímagyártók adatai szerint az 1234ZE COP-ja akár 7-10 százalékot is javulhat.

Azonban az ipari hűtés számára az 1234ZE sok új lehetőséget is tartogat. Kaszkád-rendszerben való működés során az egyik gép 97 °C vizet is képes volt produkálni, sőt laboratóriumi körülmények között a víz forráspontját is sikerült elérni. Ez egy ammóniás kaszkádberendezés esetén nem lehetséges. Létezik már a gyakorlatban CO2 – 1234ZE kaszkádrendszer is, ennél alacsonyabb GWP-jű berendezést nem lehet találni. A szén-dioxidnak a GWP-je 1, az 1234ZE-nek pedig 1 alatti. Ez az anyag széles körű alkalmazását teszi lehetővé.

Az R134A helyettesítésére létezik nem gyúlékony megoldás is, mellyel olyan helyeken lehet direkt elpárologtatású berendezéseket üzemeltetni, amelyek például a közterületen, sok ember közvetlen közelében vannak. Ez az anyag az R450A, melynek GWP-je fele akkora, mint az R134A-nak. Hűtőteljesítmény tekintetében a COP 3 százalékos nyereséget mutat az R450A javára az R134A-val szemben, amely megtérülés szempontjából sem elhanyagolható.

Sokkal jelentősebb mennyiségben fordulnak elő R410A-val töltött berendezések (a klímatechnikai piac 50%-át teszik ki). A maximális GWP a klímaberendezésekre vonatkozóan, az F-Gáz szabályozás szerint 750, ha ezt az értéket vesszük figyelembe, nem marad túl sok választásunk hűtőközeg tekintetében. A rendelkezésre álló természetes megoldások, a CO2, ammónia, szénhidrogének, víz, levegő nem használhatók a légkondicionálás területén, mert rosszak a teljesítménymutatóik, vagy veszélyessé válnának használatuktól a rendszerek. Csak a vegyipari, szintetikus termékek mutathatnak reális opciót a kiváltásra. Vannak, akik a tiszta R32 molekulát támogatják. A probléma az ezzel a hűtőközeggel, hogy szűkebb lesz az alkalmazhatósági területe, mint az R410A-nak. Ez alapvetően abból adódik, hogy az R32-t használva a kompresszió véghőmérséklete nagyon magas értékre adódik. Ahhoz, hogy elérjük az R32-vel az R410A alkalmazási lehetőségeit, mindenképpen befecskendezést kell alkalmazni és ez nem elhanyagolható pluszköltséget eredményez az üzemeltetés területén, energetikailag pedig nagy veszteséget okoz. Az R32 helyett mindenképpen jobb megoldásnak tűnik az R447A alkalmazása. Ebben az esetben a hűtőteljesítmény kb. 10%-kal alacsonyabb lesz, mint az R410A esetében, energetikai szempontból viszont sokkal jobbak az eredmények. Ahhoz, hogy megfelelő hűtési teljesítményt érjenek el a gépek, meg kell növelni a kompresszorok méretét, mellyel a COP-érték akár 3-6%-kal javulhat. Jóval alacsonyabb nyomásértékeken és jobban dolgozik a kompresszor ezzel az anyaggal, emiatt jóval több alkalmazási terület kínálkozik az R447A számára, az R32-höz viszonyítva. Ahhoz, hogy megfeleljünk az R410A alkalmazási területeinek, elég gőzbefecskendezést alkalmaznunk az R447A esetében. Természetesen folyadékbefecskendezés esetében az alkalmazási terület még inkább kitolható. Az R447A használata esetén a hőmérsékletcsúszás 4 °C. Ugyanúgy, mint az R404A helyettesítése tekintetében, itt is fontos, hogy képben legyünk a hőmérsékletcsúszás kezelésével. A kompresszió véghőmérséklete megemelkedhet, ha rosszul kezelték a hőmérsékletcsúszást, rossz elpárolgási, rossz kondenzációs hőmérséklet alakult ki, rossz lesz a túlhevítés és túlhűtés mértéke is, így akár 20-30 °C-kal magasabb kompressziós véghőmérséklet alakulhat ki. Ellenben ha a hőmérsékletcsúszás jól kezelt, ez automatikusan a kompressziós véghőmérséklet-csökkenésével fog járni. Ilyenkor csak a nagyon magas (40 °C feletti), hőmérsékleteknél lehet baj a kompressziós véghőmérséklettel.

Az R22 margóján

Amit még meg kell említenünk, az az R22-vel működő berendezések. Ebben az esetben három lehetőséget kell mérlegelniük a hűtős szakembereknek. Az első, hogy új berendezésre kell lecserélni a régit. A második, és talán kissé meglepő, hogy az R22 helyére (rátölteni is lehet) R422D-t alkalmazunk. Ez a lehetőség teljesen legális, az európai uniós normák által is két-három hónapja elfogadott megoldás, amely hatására az R422D ára természetesen elkezdett emelkedni. A harmadik lehetőség az R22 cseréjére, ha átállunk R407F-re. Ha ezt a megoldást választjuk, az ásványi olajat észterolajra kell cserélni, ezért az összes régi tömítést is eldobhatjuk. Erre azért van szükség, mert az R22 behatol a tömítések anyagaiba, amikor a régi közeg lefejtésre kerül, elszivacsosodik a tömítés és tönkremegy. Hűtőteljesítmény és COP szempontjából 2%-os teljesítménycsökkenés várható, ennek ellenére ez egy jó lehetőség arra, hogy a régi berendezés élettartamát meghosszabbítsuk. Az R407F-nek 20 °C-kal alacsonyabb kompressziós véghőmérséklete lesz. Mélyhűtésben az a tapasztalat – éghajlattól függően –, hogy adott esetben elhagyható a befecskendezés, és a COP akár emelkedhet is az R22-höz képest. Elárasztott elpárologtató esetén viszont a csere nem jó megoldás.

Magyarországon egyelőre még nincs akkora nyomás ár tekintetében, mint Nyugat-Európában. Mivel azonban a hűtőközegek árai a GWP arányában erősen változnak, valamint a kvótarendszer már jelen van, hamarosan megváltozik a teljes hűtőközeg-kereskedelmi piac. Tény az, hogy a változás sokkal gyorsabb lesz, mint amit az F-Gáz szabályozás előír, mert mindenki előre szeretne menekülni.

A cikk a Víz-, Gáz-, Fűtéstechnika szaklap 2017. decemberi számában jelent meg.

KlímagázKlímatechnika

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul