Chladiva používaná v tepelných čerpadlech

Chladivo cirkuluje v tepelném okruhu a odebírá energii ve výparníku při nízké teplotě a předává tuto energii v kondenzátoru při vysoké teplotě. Chladivo mění své skupenství z kapalného na plynné ve výparníku a opět na kapalné v kondenzátoru. Historickým vývojem se ustálilo několik desítek látek, které jsou vhodné pro požadované teploty v různých realizacích. Tyto látky jsou buď synteticky připravované nebo se vyskytují běžně v přírodě.

Z kompresoru odchází do kondenzátoru horký plyn, tento plyn se v kondenzátoru ochladí a při vysokém tlaku zkapalní. Dále pokračuje chladivo do tzv. sběrače (viz následující obrázek), který však nemusí být nutně součástí každého tepelného čerpadla. Odkud postupuje do škrtícího, expanzního ventilu, kde dochází k poklesu tlaku a chladivo je nastříknuto do výparníku. Ve výparníku se odpaří, ochladí okruh výparníku a v plynném skupenství je nasáváno do kompresoru. Tento proces se neustále opakuje. Sběrače chladiva, které jsou uvedeny na následujícím obrázku, jsou vyráběny v různých velikostech.

V minulosti byla používána chladiva na bázi plně halogenových uhlovodíků (CFC), později to byly částečně halogenované uhlovodíky (HCFC) a v současné době jsou to fluorované uhlovodíky a jejich směsi (HFC). Tato chladiva jsou již bezchlorová a nenarušují tedy ozónovou vrstvu. Nově se využívají i chladiva přírodní.

Veškeré použití chladiv na bázi plně halogenových uhlovodíků (CFC) k údržbě chladících zařízení, je zakázáno. U částečně halogenovaných uhlovodíků (HCFC) vyšel tento zákaz v platnost k datu 31. 12. 2014.

Od 1. 1. 2015 vstoupilo v platnost Nařízení evropského parlamentu a rady (EU) č. 517/2014 týkající se fluorovaných skleníkových plynů a nařízení č. 842/2006. Jejich cílem je chránit životní prostředí snižováním výskytu a emisí těchto látek.

Aktualizační doplněk:
Přehled národní a mezinárodní legislativy vztahující se k fluorovaným skleníkovým plynům a látkám poškozujících ozonovou vrstvu je na webu Ministerstva životního prostředí.

Každý podnik (fyzický či právnická osoba), která provádí instalaci, servis, údržbu, opravu nebo vyřazení z provozu, kontrolu těsnosti zařízení, znovu získání fluorovaných skleníkových plynů musí mít pro tyto úkony nezbytný certifikát vydaný v souladu s platnou legislativou, nařízením evropského parlamentu a rady (EU) č. 517/2014.

Výše uvedeným nařízením evropského parlamentu se musí řídit každá fyzická nebo právnická osoba, která:

1. vyrábí, používá, znovuzískává, sbírá, recykluje, regeneruje nebo zneškodňuje fluorované skleníkové plyny
2. dováží nebo vyváží fluorované skleníkové plyny nebo výrobky a zařízení obsahující tyto plyny
3. uvádí na trh fluorované skleníkové plyny nebo výrobky a zařízení, které tyto plyny obsahují nebo jejichž provoz je na těchto plynech závislý
4. provádí instalaci, servis, údržbu, opravy, kontroly netěsností nebo vyřazení z provozu zařízení, která obsahují fluorované skleníkové plyny nebo jejichž provoz je na těch plynech závislý
5. je provozovatelem zařízení, které obsahují fluorované skleníkové plyny nebo jehož provoz je na těch plynech závislý
6. vyrábí, dováží, vyváží, uvádí na trh nebo zneškodňuje plyny uvedené v příloze II tohoto nařízení
7. uvádí na trh výrobky nebo zařízení obsahující plyny uvedené v příloze II tohoto nařízení

Fluorovanými skleníkovými plynu se rozumí částečně fluorované uhlovodíky, zcela fluorované uhlovodíky, fluorid sírový a další skleníkové plyny s obsahem fluoru. Částečně fluorované uhlovodíky HFC a směsi obsahující chladiva HFC jsou uvedeny v následující tabulce. Chladiva typu HFC byly vyvinuty jako náhrada za chladiva poškozující ozónovou vrstvu.

Fluorované skleníkové plyny			GWP
Chladiva HFC	R23	CHF3	14800
	R32	CH2F2	675
	R125	C2HF5	3500
	R134a	CH2FCF3	1430
	R152a	C2H4F2	124
	R143a	C2H3F3	4470
	R227ea	C3HF7	3220
	R236fa	C3H2F6	9810
Směsi obsahující chladiva HFC	R404A	R125 / R134a / R143a 44 / 4 / 52 %	3922
	R407A	R32 / R125 / R134a 20 / 40 / 40 %	2107
	R407B	R32 / R125 / R134a 10 / 70 / 20 %	2804
	R407C	R32 / R125 / R134a 23 / 25 / 52 %	1774
	R410A	R32 / R125 50 / 50 %	2088
	R417A	R125 / R134a / R600 46,6 / 50 / 3,4 %	2346
	R422D	R125 / R134a / R600 65,1 / 31,5 / 3,4 %	2729
	R427A	R32 / R125 / R143a / 134a 15 / 25 / 10 / 50 %	2138
	R437A	R134a / R125 / R600 / R601 78,5 / 19,5 / 1,4 / 0,6 %	1805
	R507	R125 / R143a 50 / 50 %	3985
	R508A	R23 / R116 39 / 61 %	13214
	R508B	R23 / R116 46 / 54 %	13396

GWP = Global Warming Potential – potenciál globálního oteplování – potenciál skleníkového plynu zvýšit teplotu klimatu v poměru k potenciálu oxidu uhelnatého (CO₂), počítaný jako stoletý potenciál oteplování 1 kg skleníkového plynu v poměru k 1 kg CO₂

Příklad:

GWP CO₂ = 1
GWP R134a = 1 430

Jeden kilogram látky R134a má stejný potenciál ve smyslu oteplování klimatického systému Země, jako kdyby bylo vypuštěno 1 430 kg CO₂.

Přírodní chladiva

Pro porovnání hodnoty GWP jsou v následující tabulce uvedeny přírodní chladiva, která mají tuto hodnotu mnohonásobně nižší. Především z tohoto důvodu se setkáváme u většiny výrobců chladící techniky se snahou tato chladiva zakomponovat do svých výrobků tak, aby byla zařízení co nejšetrnější k životnímu prostředí. Tento trend je možno pozorovat i u tepelných čerpadel.

				GWP
Přírodní chladiva	R170	Ethan	C2H6	6
	R290	Propan	C3H8	3
	R600a	Isobutan (Methylpropan)	CH(CH3)2CH3	3
	R717	Amoniak (čpavek)	CH3	0
	R744	Oxid uhličitý	CO2	1
	R1270	Propylen	C3H6	2

Požadavky na zacházení s chladivy vychází ze zákona č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší ve znění pozdějších změn, doplňujících vyhlášek a nařízení vlády, kde je přepsána nutnost vedení záznamů v tzv. evidenční knize pro zařízení s obsahem chladiva nad pro dané chladivo stanoveným limitem. Odpovědnost za vedení záznamu je ukládána provozovateli zařízení. Revize zařízení se provádí 1× až 2× ročně podle množství chladiva. Záznamy do evidenční knihy musí provádět certifikovaná osoba pro kontrolu úniku chladiva.

Nově byla zavedena kontrola těsnosti. Požadavky na kontrolu těsnosti se do 31. prosince 2016 nevztahovala na zařízení obsahující méně než 3 kg fluorovaných skleníkových plynů nebo hermeticky uzavřená zařízení, která jsou příslušně označena a obsahují méně než 6 kg fluorovaných skleníkových plynů. O kontrole těsnosti zařízení se musí vést záznamy.

Aktualizační doplněk:
Od 1. 1. 2017 byla povinnost kontrol těsnosti, respektive úniku chladiv nově specifikována. Povinnosti platí jak pro nepodnikající osoby, typicky domácnosti, tak i osoby podnikající, typicky OSVČ a právnické osoby, bytová družstva, SVJ. Rozsah povinností závisí na množství chladiva a jeho druhu. Z limitu jen podle hmotnosti chladiva se přešlo na limit odpovídající ekvivalentní hmotnosti CO₂ (CO₂-eq). Ta se vypočítává jako součin hmotnosti chladiva v zařízení a ukazatele GWP daného chladiva. Četnost kontrol u větších zařízení se snižuje instalací systému automatické detekce úniku chladiva.

V součastné době se v tepelných čerpadlech nejvíce používají chladiva R404A, R410A, R407C, R32 a R290. Hodnota potenciálu globálního oteplování GWP uváděna pro chladivo R410A je rovna 2088, pro chladivo R407C je tato hodnota rovna 1774, pro R32 je rovno 675, pro R290 jen 3. Z tabulky fluorovaných skleníkových plynů je patrno, že používaná chladiva mají nižší hodnoty GWP. Vyšší hodnotu má pouze chladivo R404A. Dále se vyvíjejí tepelná čerpadla, v kterých je používán oxid uhličitý CO₂.