Pompy ciepła, Pompa ciepła

Pompy ciepła
10 stycznia 2008
UWAGA!! W dniach od 3 do 9 stycznia podczas przenoszenia portalu na inny serwer wszystkie zapytania z formularza doboru pompy ciepła zostały utracone. Osoby które w tym okresie wypełniły zapytanie prosimy o ponowienie wysłanie zapytania z formularza. Za wynikłe utrudnienia z tego powodu przepraszamy.
18 kwietnia 2005
W dniu 18 kwietnia ruszyła nowa, odświeżona strona firmy Hibernatus. Jest to pierwszy etap modernizacji. Kolejne zmiany to przygotowanie anglojęzycznej wersji strony.
Pompa ciepła
Pompy ciepła

Pompy ciepła są szczególnie przyjazne dla środowiska. Tradycyjne układy chłodnicze zawierają znaczne ilości czynnika chłodniczego, co w przypadku wystąpienia nieszczelności powoduje dużą emisję mniej lub bardziej szkodliwego czynnika chłodniczego do atmosfery. Dodatkowo wyprodukowanie większej ilości czynnika także w sposób pośredni zanieczyszcza środowisko. Zawartość czynnika chłodniczego w pompie ciepła jest wielokrotnie mniejsza. Dzięki kompaktowej konstrukcji pompy możliwość rozszczelnienia układu jest bardzo mała. Ewentualna emisja do atmosfery czynnika chłodniczego również nie będzie duża. Dodatkowo zastosowanie pompy ciepła pozwala na wykorzystanie strony grzewczej układu, a więc na zrezygnowanie z tradycyjnych metod ogrzewania które na pewno są mniej ekologiczne (kotłownie węglowe, gazowe, olejowe). Wielkością charakteryzującą wpływ urządzenia na efekt cieplarniany jest TEWI. TEWI (Total Equivalent Warming Impact) jest to całkowity równoważnik efektu cieplarnianego uwzględniający m.in.: wskaźnik GWP, ilość czynnika w układzie, średnią emisję CO2 w procesie produkcji energii elektrycznej, żywotność czynnika w atmosferze. Wytwarzanie energii powinno być realizowane w zakładach mających odpowiednie siły i środki. Duże elektrownie mające wysokosprawne urządzenia, odpowiednie filtry, produkują ?czystszą? energię elektryczną. Jasno widać więc, że TEWI jest dużo mniejszy dla układów grzewczych i chłodniczo-grzewczych opartych na pompach ciepła przede wszystkim ze względu na mniejszą ilość czynnika chłodniczego w układzie oraz wykorzystanie zarówno strony zimnej jak i grzewczej. Zastosowanie czynnika chłodniczego z grupy HFC który jest nieszkodliwy dla warstwy ozonowej również wpływa na obniżenie równoważnika TEWI. Z uwagi na konieczność ochrony środowiska naturalnego z użycia stopniowo wycofywane są substancje szkodliwe dla środowiska. W chłodnictwie takimi substancjami są niektóre czynniki chłodnicze z grupy chlorofluorowęglowodorów (CFC) zawierające atomy chloru, m.in. freony R11, R12, R13, R502. Uwalniane z instalacji chłodniczych związki grupy CFC przedostają się do górnych warstw atmosfery niszcząc warstwę ozonową. Ozon znajdujący się w stratosferze na wysokości 15-50 km n.p.m. pełni funkcję filtra dla promieniowania nadfioletowego Słońca w zakresie UV-B. Promieniowanie to jest z jednej strony niezbędne dla życia na Ziemi, bo jego brak może spowodować wiele groźnych chorób takich jak awitaminoza czy krzywica. Z drugiej strony nadmiar promieniowania UV-B może spowodować choroby skóry, oczu czy osłabienie układu immunologicznego zarówno u ludzi jak i u zwierząt. W wypadku roślin, zwiększone natężenie promieniowania nadfioletowego może wpływać na procesy fotosyntezy i ograniczyć wegetację. W 1981 roku agenda ONZ - UNEP doprowadziła do podpisania w roku 1985 Konwencji Wiedeńskiej o Ochronie Warstwy Ozonowej. W oparciu o tę konwencję,w celu uregulowania kolejności i terminów wycofywania z użycia szkodliwych freonów 24 Państwa podpisały tzw. Protokół Montrealski. Jest to umowa międzynarodowa, zobowiązująca strony do zaprzestania produkcji i stosowania związków niszczących stratosferyczną warstwę ozonową. W 1991 roku Protokół ratyfikowało 68 państw a w 1995 roku 142 państwa. Ze względu na pogłębiającą się destrukcję środowiska postanowiono zaostrzyć warunki redukcji zużycia szkodliwych substancji. W 1990 roku w Londynie a w 1992 roku w Kopenhadze uzgodniono poprawki do Protokołu Montrealskiego. Zgodnie z ostatnimi poprawkami związki grupy CFC z racji na wysoką zawartość chloru muszą zostać wycofane ze stosowania w nowych urządzeniach z końcem 1995 roku (w krajach Wspólnoty Europejskiej z końcem 1994 roku), natomiast związki grupy HCFC dopuszcza się do stosowania do 2030 roku, przy wprowadzeniu stopniowych ograniczeń począwszy od 2004 roku. Do roku 2000 R12 musi być całkowicie usunięty z instalacji chłodniczych. Od początku bieżącego roku obowiązuje w Polsce zakaz importu związków z grupy CFC a więc np. freonów R12 i R502, co wymusi wymianę czynnika chłodniczego w starszych instalacjach. W Niemczech już od połowy 1997 wszystkie instalacje zawierające powyżej 1kg freonu 12 muszą być przerobione na inny czynnik chłodniczy dopuszczony do stosowania. Obecnie w Polsce obowiązują następujące akty prawne:

Konwencja Wiedeńska o Ochronie Warstwy Ozonowej i Protokół Montrealski - Dz. U. nr 98 z 1992 roku, poz. 488, 489, 490 i 491 (obydwa te dokumenty ratyfikowane przez Polskę).
Rozporządzenie Rady Ministrów z 12.07.94 w sprawie ustanowienia czasowych ograniczeń obrotu towarowego z zagranicą substancjami zubożającymi warstwę ozonową i towarami zawierającymi te substancje - Dz. U. nr 87 z 1994 roku, poz. 407.


Całkowicie nieszkodliwe dla warstwy ozonowej są związki z grupy HFC - hydrofluorowęglowodorów. Jest to grupa pochodnych węglowodorów, w cząsteczkach których część atomów wodoru została zastąpiona atomami fluoru. W związkach tych nie ma atomów chloru. Do grupy tej należą nie zawierające chloru związki R134a, R410, R507, R23. Szkodliwość czynnika chłodniczego w stosunku do warstwy ozonowej jest określana wskaźnikiem GWP (Greenhouse Warming Potential). Jest to potencjał ?efektu cieplarnianego? odniesiony do freonu R11, dla którego GWP=1.

grupa związków wzór chemiczny temp.
krytyczna
P kr
[bar]
P kr
t= 20°C
[bar]
ODP GWP
R11 CFC CCl3F 198 44 0,89 1 1
R12 CFC CCl2 F2 112 41,2 5,67 1 3
R22 HCFC CHClF2 96,18 49,8 9,1 0,05 0,37
R502 HCFC/CFC CHClF2 /
C2ClF5
82 40,8 10,05 0,25 4
R13 CFC CClF3 28,8 38,6 32,41 - -
R123 HCFC CHCl2-CF3 184 36,7 0,76 0,02 0,02
R134a HFC CF3-CH2F 101,1 40,6 5,72 0 0,25
R406A HCFC/HFC CHClF2/CClF2-
CH3 /I-C4H10
114,49 45,81 5,62 0,06 0,36
R409A HFC/HCFC CH3-CF2Cl/CHF2Cl/ CFClH-CF3 107 46 4,94 0,033 0,31
R410 HFC/HFC CH2F2/CF3CHF2 73 49,6 14,46 0 0,5
R507 HFC/HFC CHF2CF3/CH3CF3 70,9 37,9 11,14 0 1
R23 HFC CHF3 25,9 48,4 41,93 0 -


R22
Bezbarwny gaz, o lekko eterycznym zapachu, stabilny chemicznie, niewybuchowy i niepalny, nietoksyczny i nie powoduje podrażnień. Stosunkowo wysoka rozpuszczalność wody. Czynnik przejściowy dopuszczony do stosowania przez Protokół Montrealski do 2030 roku. Postanowienia Wspólnoty Europejskiej ograniczają jego stosowanie do 2015 roku. ODP=0,5, GWP=0,37.

R134a
Bezbarwny gaz o lekko eterycznym zapachu. Chemicznie trwały, niepalny, niewybuchowy i nietoksyczny. W podwyższonych ciśnieniach może tworzyć wybuchowe mieszanki z powietrzem. Podatny na zawilgocenie. Zamiennik R12 (retrofit). ODP=0, GWP=0,25.

R406A
Mieszanina nieazeotropowa o składzie: R22 (55%), R142b (41%), R600a (4%). Zamiennik R12 (drop-in) Dopuszczony do stosowania do 2030 roku.

R409A
Trójskładnikowa nieazeotropowa mieszanina o składzie R22 (60%), R124 (25%), R142b (15%). Czynnik niewybuchowy i niepalny. Czynnik jest przeznaczony do napraw urządzeń w których wymiana R12 na R134a nie jest możliwa (?drop-in?). Nie jest przeznaczony do napełniania nowych urządzeń. Zgodnie z Protokołem Montrealskim dopuszczony do stosowania do 2030 roku (w krajach Unii Europejskiej do 2015 roku). Zamiennik R12. ODP=0,033, GWP=0,31.

R410
Nieazeotropowa mieszanina R32 i R125. Właściwości zbliżone do R22. Niepalny i nietoksyczny. ODP=0, GWP=0,5.

R507
Mieszanina azeotropowa składająca się z pięciofluoroetanu R125 (50%) i trójfluoroetanu R143a (50%).Niepalny i nietoksyczny. Zamiennik R502. ODP=0, GWP=1.

R23
Trwały chemicznie i termicznie, niepalny i nietoksyczny. Częściowo rozpuszcza wodę. Stosowany do celów medycznych, do badań materiałów i substancji, do farmaceutycznych urządzeń produkcyjnych, w komorach badawczych, w kriomatach i kriostatach, w urządzeniach wysokiej próżni, w przemysłowych urządzeniach chłodniczych. Stosowany wyłącznie w systemach kaskadowych w temperaturach parowania stopnia niskiego od -60°C do -100°C i temperaturach skraplania od ok. -10°C do -40°C. Obieg wysokiej temperatury pracuje z R22 lub R507. ODP=0.



CFC chlorofluorowęglowodory - skrót używany dla oznaczenia w pełni halogenowych związków węgla, w których wszystkie atomy wodoru w cząsteczce zostały zastąpione atomami chloru i fluoru. Do grupy tej należą popularne freony R11, R12, R114, R115 czy R13.
HCFC wodorochlorofluorowęglowodory - grupa związków węgla, w których nie wszystkie atomy wodoru w cząsteczce zostały zastąpione przez atomy chloru i fluoru, wśród nich znajduje się czynnik chłodniczy R22.
HFC hydrofluorowęglowodory - grupa pochodnych węglowodorów, w cząsteczkach których część atomów wodoru została zastąpiona atomami fluoru (bark atomów chloru). Do grupy tej należą nie zawierające chloru związki R134a.
ODP Ozone Depletion Potential, potencjał niszczenia ozonu odniesiony do freonu R11, dla którego ODP=1
GWP Greenhouse Warming Potential, potencjał ?efektu cieplarnianego? odniesiony do freonu R11, dla którego GWP=1
TEWI Total Equivalent Warming Impact - całkowity równoważnik efektu cieplarnianego uwzględniający m.in.: wskaźnik GWP, ilość czynnika w układzie, średnią emisję CO2 w procesie produkcji energii elektrycznej, żywotność czynnika w atmosferze.
Efekt cieplarniany zjawisko podnoszenia się temperatury przy powierzchni Ziemi, spowodowane gromadzeniem się w górnych warstwach atmosfery (troposferze) gazów wyprodukowanych przez człowieka, m.in. freonów.
Warstwa ozonowa warstwa o dużej koncentracji trójatomowego tlenu (ozonu), znajdująca się w górnej strefie atmosfery (stratosferze), chroniąca powierzchnię Ziemi przed nadmiarem promieniowania ultrafioletowego.
Dziura ozonowa obszar charakteryzujący się zdecydowanym spadkiem ilości ozonu w atmosferze.
Azeotrop charakteryzuje się tym, że zarówno faza ciekła jak i gazowa wykazuje identyczny skład w punkcie azeotropowym i dlatego składniki nie mogą być rozdzielone drogą destylacji. W normalnych mieszaninach faza gazowa zawiera więcej składnika o niższej temperaturze wrzenia lub tego, który jest najbardziej lotny.

Pompa ciepła