Naturalne płyny w zastosowaniach grzewczo-chłodzących
Technologia elektrycznych pomp ciepła (HP) oparta na cyklu sprężania pary została wyraźnie unowocześniona w ciągu ostatnich dziesięcioleci, zyskując na wydajności, elastyczności i niezawodności, dzięki czemu dziś stanowi jeden z filarów o najwyższym potencjale redukcji pierwotnego zużycia energii, nie tylko w zastosowaniach grzewczo-chłodzących w budynkach, ale także w procesach przemysłowych. Mimo tego wciąż może zostać udoskonalona. Aby zostać głównym pretendentem do zastosowań grzewczo-chłodzących, pompy ciepła muszą stać się bardziej efektywne, przyjazne dla środowiska i ekonomiczne. Pod względem ich osiągów środowiskowych, jedna kwestia wciąż wymaga rozwiązania, a mianowicie wykorzystanie czynników chłodzących o 0 wskaźniku niszczenia warstwy ozonowej (ODP) i bardzo niskim wpływie na globalne ocieplenie (GWP). W finansowanym ze środków UE projekcie "Next generation of heat pumps working with natural fluids" (NXTHPG) podjęto duży krok naprzód, chcąc przezwyciężyć bariery utrudniające powszechne zastosowanie naturalnych czynników chłodzących. Wprowadzono pompy ciepła nowej generacji na bazie węglowodorów i CO2, które są wykonalne i konkurencyjne. Projekt NXTHPG zamierza osiągnąć wyższą wydajność, uzyskując poprawę rzędu 10–20% w zakresie czynnika osiągów sezonowych, jednocześnie obniżając ślad węglowy. Celem jest obniżenie całkowitego wpływu na efekt cieplarniany o 20% w porównaniu z obecnie stosowanymi fluorowęglowodorami i hydrofluoroolefinami lub technologiami sorpcyjnych pomp ciepła. Aby wprowadzić bezpieczną, skuteczną i niskonakładową technologię na rynek, działania skupiać się będą na utrzymaniu kosztów na jednakowym lub nieznacznie wyższym poziomie (10%). Członkowie projektu zidentyfikowali, wyprodukowali i przetestowali pięć przypadków czy też prototypów (3 dla węglowodorów i 2 dla CO2): PRZYPADEK 1 to pompa ciepła powietrze-woda o mocy 40 kW do produkcji gorącej wody na potrzeby ogrzewania, pokrywająca także niskie zapotrzebowanie na ciepłą wodę na potrzeby gospodarstwa domowego (DHW), z użyciem schładzacza przegrzanej pary. System, wykorzystujący obieg czynnika chłodniczego, jest odwracalny, dzięki czemu pełni funkcje grzewcze i chłodnicze. PRZYPADEK 2 to geotermiczna pompa ciepła o mocy 60 kW do produkcji gorącej wody na potrzeby ogrzewania, pokrywająca także niskie zapotrzebowanie na DHW, wykorzystująca schładzacz przegrzanej pary. I ten system, wykorzystujący obieg czynnika chłodniczego, jest odwracalny, dzięki czemu pełni funkcje grzewcze i chłodnicze. PRZYPADEK 3 składa się z urządzenia wspomagającego pompę ciepła o mocy 50 kW na bazie neutralnej pętli wodnej, (10-30ºC) (regeneracja utraconego ciepła z kondensacji (25-30ºC) lub ścieków (10-15ºC)) do 60ºC na potrzeby DHW. PRZYPADEK 4 to pompa ciepła powietrze-woda o mocy 30 kW do produkcji gorącej wody w temp. 60ºC lub do 80ºC do zastosowań wysokotemperaturowych. PRZYPADEK 5 to pompa ciepła powietrze-woda o mocy 50 kW do zastosowań grzewczych. Pompa ta przeznaczona jest na rynek renowacji w zastępstwie dawnych systemów ogrzewania z kotłem gazowym (w domach 5-6-rodzinnych) z grzejnikami wysokotemperaturowymi w roli urządzeń końcowych. Wyniki pierwszej kampanii eksperymentalnej są bardzo obiecujące. W przypadku prototypów do produkcji DHW, dokonano pomiaru bardzo wysokich współczynników efektywności pomp ciepła, uzyskując wartości powyżej 5 punktów w PRZYPADKU 3 (urządzenie wspomagające pompę ciepła woda-woda zasilane propanem) i powyżej 4 punktów w PRZYPADKU 4 (pompa ciepła powietrze-woda zasilana CO2) w większości warunków pracy.
Słowa kluczowe
Płyny naturalne, grzewczo-chłodzące, naturalne czynniki chłodnicze, pompy ciepła, ślad węglowy
