Informace pro praxi 5. Příručka pro výběr chladiv. Pohled na chladiva budoucnosti.

Transkript

1 Informace pro praxi 5 Příručka pro výběr chladiv. Pohled na chladiva budoucnosti.

2 Pomůžeme vám s výběrem správného chladiva. Na naše know-how se můžete spolehnout Vybrat správné chladivo není nic jednoduchého. Každé má své výhody i nevýhody, které je nutné odborně posoudit. Ověřovat vhodnost chladiva pro příslušnou aplikaci ještě před jeho použitím bude nutné i v budoucnosti. S ohledem na nová legislativní ustanovení je nutné nahradit chladiva novými látkami, které mají menší dopad na životní prostředí a to i ve stávajících zařízeních. Společnost Westfalen má s používáním chladiv už mnohaleté zkušenosti. Rádi vám tedy při navrhování nebo změně chladiva ve vašem chladicím zařízení pomůžeme. Výběr správného chladiva do vašeho zařízení Chladivo je pohonná látka chladicího zařízení. V něm cirkuluje, odpařuje se, stlačuje, zkapalňuje a uvolňuje. Přenos tepla zajišťuje tím, že jej odpařováním přijímá a poté zkapalňováním opět předává do okolí. Volba správného chladiva má zásadní vliv na účinek, konstrukční náklady a spotřebu energie chladicího zařízení. Mimoto je při výběru chladiva nutno vzít v úvahu také řadu zákonů a nařízení, abyste díky vhodnému chladivu byli dlouhodobě bez rizika. Tato příručka vám při výběru správného chladiva nabízí cennou pomoc. Ideální chladivo Aby bylo hned jasno: ideální chladivo pro univerzální použití neexistuje. K tomu jsou jednotlivé oblasti použití příliš odlišné. Přesto splňují nejmodernější chladiva i někteří staří známí ty nejvyšší požadavky. Téměř pro všechny oblasti použití se tedy nabízejí inteligentní i ekonomická a ekologická smysluplná řešení. Chladiva by pokud možno neměla být hořlavá ani jedovatá nebo korozivní. Kromě toho se požadují tyto základní vlastnosti: dobrá mísitelnost s olejem teplotní a chemická stabilita vysoký chladicí a tepelný výkon při nízké spotřebě energie výhodný tlakový poměr nízká teplota při kompresi dobrý poměr cena-výkon dobrá snášenlivost s materiály, které se obvykle používají v chladicí technice Obzvlášť důležitý je kromě toho vliv na životní prostředí: dalekosáhlý proces změn, který rozhodujícím způsobem ovlivňuje výběr a používání produktů, byl už v uplynulých letech zahájen mnoha vnitrostátními a mezinárodními zákony, směrnicemi a nařízeními. Je zakázáno používat chladiva s potenciálem poškozování ozónové vrstvy (ODP = Ozon Depletion Potential). Další chladiva, která při uvolňování do atmosféry značně přispívají ke skleníkovému efektu Země, jsou silně regulována, a některá jsou dokonce zcela stažena z trhu. 2

3 Rozsahy teploty pro použití běžných chladiv R-134a / R-1234yf / R-1234ze(E) R-407C R-32 R-407A R-407F R-410A R-448A / R-23 R C Oblasti použití s ohledem na teplotu prostředí. Uvedené výrobky jsou nejčastěji používanými chladivy v průmyslové chladicí technice nečiní si však nároky na to, že poskytují vyčerpávající řešení. Vhodnost pro zařízení: podklady pro výběr Pro výběr správného chladiva je určující použití a typ zařízení. K podkladům pro konkrétní posouzení patří: vhodnost pro požadovaný rozsah teplot vhodné termodynamické vlastnosti, jako je křivka syté páry a specifická tepelná kapacita vhodné hodnoty tlaku kompatibilita se zařízeními a jinými používanými materiály dostupnost vhodných strojových olejů dostupnost vhodných spojovacích technik vysoká hospodárnost trvalé dodržování platných zákonů a směrnic (co nejmenší potenciál nebezpečnosti) Životnost tepelných chladicích a klimatizačních zařízení nebo tepelných čerpadel je vysoká a často činí řadu desetiletí. Během této doby ovlivňuje použité chladivo zcela podstatně spotřebu energie: vysoká účinnost chladiva přináší značné úspory nákladů. Případná trochu vyšší investice se ve velmi krátké době amortizuje. Mimoto je třeba vzít v úvahu ekologické aspekty a s tím spojené zákonné požadavky: výběrem chladiva vycházejícího z udržitelnosti odpadá nutnost zbytečných nákladných modernizací. Kromě toho se vyhnete právním nástrahám. Rozsahy teplot Z hlediska aplikací musí být chladiva vhodná pro různé rozsahy teplot. Z toho vyplývající teploty odpařování vedou k různých tlakům par, které během provozu zařízení nesmí být nižší než atmosférický tlak. Už při sebemenší netěsnosti mohou do chladicího okruhu pronikat vzduch a vlhkost. Obecně platí: čím nižší je tlak par, tím níže se dostane objemový chladicí výkon. V souladu s tím by měla být dimenzována i velikost kompresoru, aby bylo dosaženo požadovaného chladicího výkonu. Nízký tlak par nicméně také znamená nízký tlak zkapalnění. Tím se zvyšuje bezpečnost zařízení a snižuje se požadovaný stupeň tlakové pojistky. Díky tomu je možné použít potrubí a nádoby s nižší tloušťkou stěn, snižuje se riziko netěsností a vede to případně dokonce k nižšímu zařazení podle směrnice o tlakových zařízení a nařízení o bezpečnosti provozu. 3

4 Velké změny na trhu s chladivy budoucnosti. Snížení přípustných ekvivalentů CO 2 Určení správného chladiva pro jednotlivá použití nyní podstatně ztěžují nové evropské právní předpisy, především pak nařízení (EU) 517/2014. Ústředním bodem tohoto nařízení je postupné snižování přípustných ekvivalentů CO 2 [ve formě částečně halogenovaných fluorovaných skleníkových plynů (H-FKW)] do roku Vyjádřeno ve tvaru rovnice: Tuny ekvivalentů CO 2 = hmotnost H-FKW x GWP* Pro odvětví chladiv existují tedy dvě možnosti: buď snížit množství chladiv H-FKW, nebo snížit GWP používaných chladiv. Snížení množství chladiv H-FKW lze dosáhnout inteligentními technickými řešeními, např. kompaktními a trvale těsnými systémy, nebo použitím chladiv, která v rovnici nevystupují jako H-FKW, např. přírodní chladiva nebo hydrofluorolefiny (HFO). Ke snížení hodnot GWP nabízejí výrobci v odvětví různá řešení. Přitom by měla být zachována možnost nahradit chladiva ve stávajících systémech. (*GWP = Global Warming Potential = přímý vliv na skleníkový efekt při uvolňování do atmosféry) % ,9 mil. t* 115,2 mil. t ,4 mil. t Snižování přípustných ekvivalentů CO 2 ve formě částečně halogenovaných fluorovaných skleníkových plynů (H-FKW). *Zdroj: Cornelius Rhein, Evropská komise 4

5 Teplo Sběrač Kondenzátor Tlak h7 h6 h5 h3 h4 Kompresor h8 h1 h2 Teplo Entalpie Výparník Příklad chladicího okruhu. Klesající hodnoty GWP: smysluplná náhrada stávajících chladiv Graf ukazuje srovnání množství ve vztahu ke stejnému ekvivalentu CO 2. Ekvivalent CO 2 = hmotnost GWP Hořlavost chladiv budoucnosti roste Zjevný problém pro budoucnost: s klesajícími hodnotami GWP stoupá hořlavost jednotlivých chladiv. Pro podniky v oblasti chlazení to znamená, že ve výběrových řízeních, nabídkách, návodech k obsluze atd. musí být informace o rizicích při používání určitých chladiv rozšířeny o hledisko hořlavosti v případě mnoha aplikací a různých podmínek instalace. R-404A R-404A Dynamika rozvoje a zavádění nových syntetických chladiv je v současné době obrovská. To však nevede k větší přehlednosti. Následující údaje se orientují na chladiva používaná v minulosti a částečně ještě v dnešní době a především na jejich prioritní použití. 70 t CO 2 = 18 kg 3,9 t kg 70 t CO 2 = 50 kg 1,4 t kg Náhrada chladiva ve stávajícím zařízení se přitom omezuje na stejnou bezpečnostní třídu. Před použitím je nutné především zkontrolovat povolení vydaná výrobci kompresorů a komponentů. 18 kg chladiva R-404A váží zhruba tolik, jako např. 50 kg R-448A nebo v ekvivalentech CO 2. Pokud se místo R-404A použije 18 kg R-448A nebo, bude to znamenat snížení: 18 kg 1,4 t = 25,2 t CO 2 kg To odpovídá snížení ekvivalentů CO 2 o 64 %. Vyšší hořlavost A3 B3 Nízká hořlavost A2 B2 mbv 10 cm/s A2L B2L Nehořlavé A1 B1 Nízká toxicita Vysoká toxicita mbv znamená maximum burning velocity (maximální spalovací rychlost), tedy v případě zapálení směsi chladivo-vzduch znamená maximální rychlost šíření plamene. Klasifikace chladiv v ohledem na bezpečnost. 5

6 Nejdůležitější chladiva v kostce. Použití v mrazicích zařízeních R-404A A1 Náhrada nutná aktuálně R A1 Náhrada nutná aktuálně R-407A A1 Třísložková směs chladiv s výrazným teplotním skluzem a teplotou při kompresi značně vyšší než u R-404A / R-507 R-407F A1 Označení výrobce: Performax LT, dále jako R-407A R-448A A1 Označení výrobce: Solstice N40; pětisložková směs chladiv, výrazný teplotní skluz, teplota při kompresi značně vyšší než u R-404A / R A1 Označení výrobce: Opteon XP40; čtyřsložková směs chladiv, výrazný teplotní skluz, teplota při kompresi značně vyšší než u R-404A / R-507 R-452A A1 Označení výrobce: Opteon XP44; třísložková směs chladiv, teplotní skluz, teplota při kompresi podobná jako R-404A / R-507; kvůli vysoké hodnotě GWP se nedoporučuje pro stacionární chladicí zařízení; určeno speciálně pro chladírenská nákladní vozidla R-454A 239 A2L Označení výrobce: Opteon XL40, dvousložková směs chladiv, výrazný teplotní skluz, teplota při kompresi značně vyšší než u R-404A / R-507 R-454C 148 A2L Označení výrobce: Opteon XL20 (jako R-454A) R-455A 148 A2L Označení výrobce: Solstice L40X, třísložková směs chladiv s 3% podílem CO 2 Použití v plusových chladicích zařízeních R-134a A1 Náhrada nutná ve střednědobém výhledu. Použití v klimatizačních systémech v nových osobních automobilech je od roku 2017 v EU zakázáno R-450A 603 A1 Označení výrobce: Solstice N13, dvousložková směs chladiv, téměř azeotropní, trochu nižší chladicí výkon než u R-134a R-513A 631 A1 Označení výrobce: Opteon XP10, dvousložková směs chladiv, azeotropní, chladicí výkon srovnatelný s R-134a R-1234yf 4* A2L Přednostně jako náhrada za R-134a v klimatizačních systémech osobních vozidel. Možné použití ve stacionární chladicí technice, chladicí výkon srovnatelný s R-134a R-1234ze(E) 7* A2L Označení výrobce: Solstice 1234ze(E), výrazně nižší chladicí výkon než u R-134a, v bezpečnostním listu definován jako nehořlavý; dobře se hodí pro šroubové a turbokompresory * GWP se ve snižování na základě nařízení (EU) 517/2014 nezohledňuje. Použití v klimatizačních systémech a tepelných čerpadlech R-410A A1 Nutná náhrada, alternativa podle bezpečnostní třídy A1 není k dispozici R A2L Již je součástí mnoha směsí chladiv; velmi vysoké teploty při kompresi; vysoká účinnost; známí výrobci zařízení upřednostňují použití v tepelných čerpadlech a klimatizačních split systémech o malém výkonu R-407C A1 Vyvinuto jako náhrada za R-22; v tomto použití bylo téměř zcela vytlačeno R-410A; třísložková směs chladiv; výrazný teplotní skluz R-447A 583 A2L Označení výrobce: Solstice L41, třísložková směs chladiv, výrazný teplotní skluz R-454B 460 A2L Označení výrobce: Opteon XL41, dvousložková směs chladiv, nízký teplotní skluz 6

7 Využijte našeho poradenství! Máte další dotazy k používání chladiv nebo jiných výrobků a jejich oblastí použití? Bez obav se na nás obraťte. Naši odborníci na chladiva vám ochotně poradí! Další informace na westfalen.com Použití v kaskádových zařízeních s nejnižšími teplotami R A1 kvůli extrémně vysoké hodnotě GWP je dlouhodobá dostupnost sporná; R A3 Uhlovodík ethan; náhrada za R-23 při malých výkonech R-508A A1 jako R-23; dvousložková směs chladiv R-508B A1 jako R-508A R A3 Uhlovodík ethylen (ethen); tlaková poloha vyšší než u R-170 Uhlovodíky R A3 Propan; velmi dobré termodynamické vlastnosti, srovnatelné s R-22; nízké teploty při kompresi; použití v systémech s malým výkonem a v zařízeních na chlazení vody, příp. solankových zařízeních R-600a 3 A3 široké použití v chladicích zařízeních pro domácnosti; vysoká účinnost, ale nízký objemový chladicí výkon R A3 jako R-290, jen s poněkud vyšší polohou tlaku, tudíž vhodnější pro mrazicí aplikace Anorganická přírodní chladiva R B2L Čpavek (NH 3 ); v průmyslové chladicí technice úspěšně používán už více než 150 let; vysoká specifická energie odpařování; vysoký výkon při nízké hmotnostní chladivosti; velmi vysoké teploty při kompresi; neslučitelné s mědí nebo slitinami mědi, proto používat pouze s kompresory otevřené konstrukce R A1 Oxid uhličitý (CO 2 ); díky regulaci fluorovaných chladiv znovu získává na významu; nedostatečný trojný bod a vysoké tlaky; obrovský objemový chladicí výkon a dobré vlastnosti přenosu tepla; v maloobchodě s potravinami v kaskádových nebo transkritických zařízeních R-23 R-32 R-116 R-125 R-134a R-143a R-1234yf R-1234ze R-744 R-404A 44 % 4 % 52 % R-407A 20 % 40 % 40 % R-407C 23 % 25 % 52 % R-407F 30 % 30 % 40 % R-447A 68 % 3,50 % 28,50 % R-448A 26 % 26 % 21 % 20 % 7 % 24,30 % 24,70 % 25,70 % 25,30 % R-450A 42 % 58 % R-452A 11 % 59 % 30 % R-454A 35 % 65 % R-454B 68,90 % 31,10 % R-454C 21,50 % 78,50 % R-455A 21,50 % 75,50 % 3 % R % 50 % R-508A 39 % 61 % R-508B 46 % 54 % R-513A 44 % 56 % 7

8 Plyny I Chladiva I Propan Westfalen Austria GmbH Aumühlweg 21/Top Leobersdorf Rakousko Tel Fax info@westfalen.at Westfalen Gas s.r.o. Masarykova Domažlice Česká republika Tel Fax info@westfalen.cz Westfalen Gas Schweiz GmbH Sisslerstr. 11/Postfach 5074 Eiken AG Švýcarsko Tel Fax info@westfalen-gas.ch Westfalen BVBA-SPRL Watermolenstraat Aalst/Alost Belgie Tel Fax info@westfalen.be Westfalen France S.A.R.L. Parc d Activités Belle Fontaine Rosselange Francie Tel Fax info@westfalen-france.fr Westfalen Gassen Nederland BV Postbus AT Deventer Nizozemí Tel Fax info@westfalengassen.nl Westfalen AG Industrieweg Münster Německo Tel Fax info@westfalen.com Westfalen Medical BV Rigastraat EW Deventer Nizozemí Tel Fax info@westfalenmedical.nl J T CZ