Budou vnitřní tepelná čerpadla s chladivem R290 vyžadovat „komín“? Díl 2. ze 2.

Josef Hodboď:

Co se týká stanovení minimálního objemu místnosti podle hmotnosti chladiva R290, v německých normách řady DIN EN 60335 jsem se dočetl, že pro vnitřní instalace s větší náplní chladiva se používá vzorec pracující s náplní chladiva, hořlavostí chladiva (LFL) a výškou instalace nebo zavěšení nad podlahou. Maximální náplň je omezena na 26 × LFL, což odpovídá 998 gramům propanu.

kde je

A_min

minimální objem místnosti

m

hmotnost chladiva

LFL

hořlavost chladiva, LFL propanu = 0.038 kg/m³ (DIN EN 60335-2-40)

h₀

instalační výška nad podlahou

Přečtěte si také Budou vnitřní tepelná čerpadla s chladivem R290 vyžadovat „komín“? Díl 1. ze 2. Přečíst článek

Jana Vorožcova:

Tento vztah je dlouhodobě uveden v normách ČSN EN 378-1 i IEC 60335-2-40. Vychází z fyzikální reality – propan je těžší než vzduch, hromadí se u podlahy a objem vzduchu, do kterého se může rozptýlit, proto závisí na výšce možného úniku. Pokud je jednotka instalována výše nad podlahou, má unikající plyn k dispozici větší objem vzduchu pro bezpečné rozptýlení.

Obr. 1 Z testu ověřujícího bezpečnou koncentraci propanu ve vzduchu (Zdroj: Master Therm)

Je ale důležité zdůraznit, že tento výpočet pracující s objemem místnosti představuje pouze jednu z možností, jak k návrhu přistoupit. Norma IEC 60335 2 40 zároveň umožňuje využít i alternativní technická opatření, pokud výrobce prokáže, že v daném prostoru nemůže vzniknout nebezpečná koncentrace propanu.

Konkrétní opatření se vždy odvíjejí od množství chladiva v jednom okruhu. Pro menší náplně do hodnoty m₂ = 26 × LFL, tedy přibližně do 1 kg propanu, může být řešením například vhodně navržené nucené větrání jednotky.

U vyšších náplní, do limitu m₃ = 130 × LFL (zhruba 5 kg), se běžně využívá odvětrávaný kryt. I v tomto případě jde o standardně používané technické řešení, které je součástí návrhu zařízení.

Důležitou součástí bezpečnostního konceptu je také snímač koncentrace propanu, který bývá integrován přímo v jednotce. Jeho umístění není náhodné! Vychází z typových zkoušek podle IEC 60335 2 40 a odpovídá reálnému chování unikajícího chladiva. Správná pozice snímače tak zajišťuje spolehlivou funkci celého systému.

Na obrázku 1 je zachycen experimentální test simulující únik chladiva do prostoru definovaného objemu, při němž se sleduje koncentrace propanu jak v místnosti, tak za větracími mřížkami. Cílem těchto zkoušek je ověřit účinnost navržených opatření a potvrdit, že koncentrace zůstává v bezpečných mezích. Zkoušená jednotka obsahuje 150 g propanu a posouzení prostoru bylo provedeno dodavatelem dle ČSN EN 60079 10 1.

Josef Hodboď:

V prvním dílu byly zmíněny hmotnostní limity na množství propanu m₁ 152 gramů, m₂ přibližně 1 kg a m₃ přibližně 5 kg. Ale co když je požadován větší výkon TČ, tedy je nutná větší hmotnost chladiva R290?

Jana Vorožcova:

Také jednotky s více než 5 kg chladiva lze instalovat i uvnitř budovy. Jen se na jejich návrh uplatňuje obecnější norma ČSN EN 378, která řeší bezpečnost komplexněji.

Norma proto rozlišuje několik typů prostorů. Od běžně přístupných míst, přes prostory s dozorem až po technické prostory, kam mohou vstupovat pouze proškolené osoby.

Poměrně jednoduchá situace je v případě strojoven. Pokud je zařízení umístěno ve strojovně, norma zde nestanovuje pevný horní limit množství chladiva. Návrh se místo toho opírá o technická opatření, jako je větrání nebo detekce úniku.

Norma ale zároveň umožňuje instalaci těchto jednotek i mimo strojovnu. V takovém případě je potřeba splnit několik základních podmínek:
- zařízení musí být umístěno v prostoru přístupném pouze proškolené obsluze
- tento prostor nesmí být pod úrovní terénu
- a musí mít dostatečný objem vzhledem k množství chladiva.

Při instalaci na volném prostranství nebo ve strojovně jsou možnosti širší a norma zde přímo nestanovuje horní limit náplně, protože se předpokládá, že rizika jsou řešena jinými technickými opatřeními. Je důležité dodat, že požadavky na samotnou strojovnu – například větrání, detekci úniku nebo bezpečnostní vybavení – jsou podrobně specifikovány v ČSN EN 378-3.

Součástí návrhu není jen stanovení maximálního množství chladiva. ČSN EN 378 zároveň vyžaduje posouzení rizika vzniku výbušné atmosféry podle EN 60079-10-1, tedy stanovení nebezpečných zón.

Z pohledu praxe je přitom zásadní, že všechna opatření jsou součástí návrhu konkrétní instalace. Zákazník je tak neřeší sám! Optimální technické řešení vždy navrhne dodavatel ve spolupráci s projektantem na základě požadavků norem a konkrétních podmínek objektu.

Josef Hodboď:

Jak postupovat v případě extrému?

Jana Vorožcova:

Podíleli jsme se například na řešení požadavku na umístění TČ ve velmi malém prostoru o objemu 2,58 m³. Pro takové umístění jsme zpracovali protokol (k prohlédnutí v PDF) z posouzení podle EN 60079-10-1 (Výbušné atmosféry – Část 10-1: Určování nebezpečných prostorů – Výbušné plynné atmosféry), viz Hazardous Area Classification according to IEC 60079-10-1:2020: HP leakage , unit ON - heating

Josef Hodboď:

Na závěr tedy shrnuji:

Pro TČ s hmotností chladiva R290 – propan – do cca 150 gramů, což v praxi znamená tepelný výkon běžně 6 kW (horní hranice až cca 10 kW), který je obvyklý pro moderní úsporné rodinné domy, není odvětrání při běžném umístění nutné a stačí dodržet pokyny výrobce.

Větší výkony do cca 30 kW, pokud nestačí objem místnosti, lze řešit i pomocí automaticky se spouštějícího odsávání vyústěného ven. Zde je již spolupráce s odborníky na bezpečnost žádoucí.

Řešitelné je však i vnitřní umístění pro TČ s až 25 kg chladiva R290.

Při vnitřní instalaci TČ s většími výkony se s odvětrávacím „komínem“ respektive výfukem do volného prostoru, budeme tedy zpravidla setkávat. Z hlediska bezpečnosti se musí zohlednit i požadavky na místo, kam se případně uniklý propan vyfoukne. Ty jsou však samozřejmě jiné než požadavky na odvedení spalin skutečným komínem.

Vzhledem k tomu, že propan je na rozdíl od zemního plynu těžší než vzduch, nelze k odvedení případně uniklého propanu použít jen pravidla, která platí pro havarijní odvětrání plynové kotelny na zemní plyn. Na kombinaci předpisů je třeba dát pozor při zřizování hybridního zdroje obsahujícího plynové kotle a tepelná čerpadla s chladivem R290 v jedné místnosti.