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)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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
