Hőszivattyú-hűtőközegek: az R22-től az R290-ig

Milyen hűtőközeg van a hőszivattyúban? Az R22-től az R290-ig

A hőszivattyú működésének elméleti alapjai közel kétszáz évesek,

de a gépekben keringő hűtőközegek azóta rengeteget változtak.
(Kidolgozója: Nicolas Léonard Sadi Carnot)

A fejlődés különös kört írt le.

A hűtéstechnika kezdetben természetes anyagokat – például vizet, ammóniát és szén-dioxidot – használt.
Ezeket később felváltották a biztonságosabbnak tartott szintetikus hűtőközegek.
Amikor azonban kiderült, hogy egy részük károsítja az ózonréteget vagy erős üvegházhatású, az iparág ismét az alacsony környezeti terhelésű megoldások felé fordult.
Ennek a fejlődésnek az egyik mai eredménye az R290, vagyis a propán.

Az ESTÉ‑Credit Side Kft. által az elmúlt évtizedekben forgalmazott hőszivattyúkban is végigkövethető ez a változás:

R22 → R407C → R410A → R32 → R290

Mit nevezünk hűtőközegnek?

A köznyelv gyakran „hűtőgáznak” nevezi, szakmailag azonban a hűtőközeg a pontosabb megnevezés.

Ennek oka, hogy ugyanaz az anyag a hőszivattyú zárt körfolyamatában nem mindig gáz halmazállapotú. Párolgás közben hőt vesz fel, a kompresszor összesűríti, majd a kondenzátorban leadja a felvett hőt és ismét folyadékká alakul.

Ez a folyamatos halmazállapot-változás teszi lehetővé, hogy a hőszivattyú az alacsonyabb hőmérsékletű környezetből hőt vegyen fel, és azt magasabb hőmérsékleten átadja az épület fűtési rendszerének.

Ha magát a működési elvet is szeretnéd közérthetően megismerni, olvasd el: Mi az a hőszivattyú?

1824 – Carnot és az elméleti alapok.

Sadi Carnot francia fizikus 1824-ben írta le az ideális termodinamikai körfolyamatot. Eredetileg nem lakóházak fűtésére szolgáló hőszivattyút tervezett, munkája azonban megteremtette a hőerőgépek és a fordított körfolyamaton működő hűtőgépek, illetve hőszivattyúk elméleti alapját.

A Carnot-körfolyamat megmutatta, hogy megfelelő munkabefektetéssel hő szállítható alacsonyabb hőmérsékletű helyről magasabb hőmérsékletű helyre.

Ma ugyanezt az alapelvet használja a hűtőszekrény, a légkondicionáló és a hőszivattyú is,

csak más céllal hasznosítják a hideg, illetve a meleg oldalt.

1855 – Az első gyakorlati hőszivattyú és a vízgőz

Az első működő hőszivattyús berendezések egyikét Peter von Rittinger osztrák mérnök készítette az 1850-es években.

A berendezést nem épületfűtésre, hanem sóoldat besűrítésére alkalmazták. A sóoldatból keletkező vízgőzt összesűrítették, majd annak hőjét ismét a párologtatási folyamatban hasznosították.

A rendszer munkaközege tehát lényegében maga a vízgőz volt.

A víz hűtőközegként az R718 jelölést kapta. Környezetvédelmi szempontból kiváló, de a szükséges alacsony nyomás és a nagy gőztérfogat miatt a legtöbb mai lakossági hőszivattyúban nem lenne praktikus.

A korai természetes hűtőközegek

A 19. század második felében gyorsan fejlődött a mesterséges hűtés. A mérnökök számos olyan anyagot kipróbáltak, amely megfelelő hőmérsékleten könnyen elpárolgott és újra cseppfolyósítható volt.

A fontosabb korai hűtőközegek közé tartozott:

R717 – ammónia
R744 – szén-dioxid
R764 – kén-dioxid
R40 – metil-klorid

különböző éterfélék, különböző szénhidrogének. Ezek közül többnek kiválóak voltak a termodinamikai tulajdonságai. Az ammóniát és a szén-dioxidot megfelelő ipari rendszerekben ma is használják.

A korabeli technológia mellett azonban komoly problémát jelentett, hogy egyes közegek mérgezők, maró hatásúak vagy erősen gyúlékonyak voltak. A tömítések, csőkötések, kompresszorok és biztonsági rendszerek sem érték még el a mai fejlettségi szintet.

A hűtéstechnika ezért olyan hűtőközeget keresett, amely stabil, jól kezelhető, lehetőleg nem mérgező és nem gyúlékony.

Az 1930-as évektől – megjelennek a szintetikus hűtőközegek

Az 1930-as években megjelentek a mesterségesen előállított CFC-hűtőközegek, köztük az R11 és az R12.

Ezek akkor jelentős műszaki előrelépésnek számítottak. Stabilak voltak, nem vagy alig voltak gyúlékonyak, és normál használat mellett kevésbé jelentettek közvetlen veszélyt, mint több korábbi hűtőközeg.

A kedvező tulajdonságok miatt a szintetikus hűtőközegek világszerte elterjedtek hűtőgépekben, klímaberendezésekben, folyadékhűtőkben és később hőszivattyúkban is.

Ekkor azonban még nem ismerték az ózonrétegre gyakorolt hosszú távú hatásukat.

R22 – egy korszak meghatározó hűtőközege

Az R22 hosszú időn keresztül a klímák és hőszivattyúk egyik legelterjedtebb hűtőközege volt.

Jó termodinamikai tulajdonságokkal rendelkezett, megbízhatóan működött, és számos különböző teljesítményű berendezésben alkalmazható volt. Emiatt világszerte nagyon sok R22-es készülék került forgalomba.

Az ESTÉ‑Credit Side Kft. által korábban forgalmazott hőszivattyúk között is voltak R22 hűtőközeggel működő berendezések.
Az R22 azonban HCFC-vegyület, amely klórt tartalmaz, ezért károsítja az ózonréteget. Emiatt gyártását és új berendezésekben történő alkalmazását fokozatosan megszüntették.

Ez nem jelenti azt, hogy az R22 rossz hűtőközegként működött. Műszakilag kifejezetten jól használható volt. A kivezetését elsősorban a környezeti hatása indokolta.

R407C – átmenet az ózonbarát korszakba

Az R22 kiváltására több új hűtőközeg és keverék jelent meg. Ezek egyike az R407C volt.

Az R407C nem károsítja az ózonréteget, nyomás- és hőmérséklet-viszonyai pedig bizonyos szempontból közel állnak az R22 tulajdonságaihoz. Emiatt hőszivattyúkban és klímaberendezésekben is széles körben alkalmazták.

Az ESTÉ‑Credit Side Kft. által forgalmazott hőszivattyúk között R407C hűtőközeggel működő gépek is szerepeltek.
Az R407C több komponensből álló hűtőközeg-keverék. Sajátossága az úgynevezett hőmérséklet-csúszás, ezért tervezése, töltése és szervizelése megfelelő szakmai ismeretet igényel.

Bár az ózonréteget nem károsítja, a globális felmelegedésre gyakorolt hatása jelentős. Emiatt idővel megkezdődött az alacsonyabb GWP-értékű hűtőközegek keresése.

R410A – a modern hőszivattyúk korábbi alapközege

A 2000-es évektől az R410A vált a lakossági klímák és hőszivattyúk egyik meghatározó hűtőközegévé.

Az R410A nagyobb üzemi nyomáson működik, mint az R22, ezért kizárólag az erre tervezett kompresszorokkal, hőcserélőkkel és szerelvényekkel alkalmazható.

Az ESTÉ‑Credit Side Kft. számos R410A hűtőközeggel működő Power World lakossági és ipari hőszivattyút forgalmazott.
Ezek közül sok berendezés ma is üzemben van, és megfelelő karbantartás mellett továbbra is ellátja feladatát.

Az R410A nem károsítja az ózonréteget, viszont magas a globális felmelegedési potenciálja. Emiatt az új berendezések fejlesztése fokozatosan más hűtőközegek felé fordult.

R32 – kisebb környezeti terhelés, korszerű inverteres gépek

Az R32 az R410A egyik alkotóeleme, de önálló hűtőközegként is alkalmazható.

Kedvező termodinamikai tulajdonságai mellett az R410A-nál lényegesen kisebb a globális felmelegedésre gyakorolt hatása. Az R32-vel működő rendszerhez általában kisebb hűtőközeg-töltet is elegendő.

Az ESTÉ‑Credit Side Kft. által forgalmazott Power World inverteres hőszivattyúk között R32 hűtőközeggel működő berendezések is megtalálhatók.
Az R32 az A2L biztonsági osztályba tartozik, vagyis enyhén gyúlékony hűtőközeg. Ez nem teszi alkalmatlanná a használatra, de megfelelően kialakított berendezést, szakszerű kezelést és az előírások betartását igényli.

Az R32 fontos előrelépés volt az R410A-hoz képest, de továbbra is fluorozott üvegházhatású gáz. A fejlesztés ezért nem állt meg ennél az állomásnál.

R290 – visszatérés a természetes hűtőközeghez

Az R290 nem más, mint hűtőközeg-minőségű propán.

Nem újonnan feltalált anyagról van szó. A szénhidrogének hűtőközegként történő használatának hosszú története van. Szélesebb körű mai alkalmazásukat a korszerű gyártástechnológia, a pontosabb töltetadagolás, a hermetikusan zárt hűtőkörök és a fejlett biztonsági megoldások tették lehetővé.

Az R290 legfontosabb előnyei:

rendkívül alacsony globális felmelegedési potenciál;
nem károsítja az ózonréteget;
kedvező termodinamikai tulajdonságok;
jó hatásfok alacsony külső hőmérsékleten is;
magasabb előremenő vízhőmérséklet előállítására is alkalmas;
padlófűtéses és megfelelően méretezett radiátoros rendszerekhez is használható.

Napjaink Power World R290 és Helios Pro hőszivattyúiban már természetes R290 propán hűtőközeg dolgozik.

Az R290 az A3 biztonsági osztályba tartozik, vagyis gyúlékony. Ezért nem elegendő annyit mondani, hogy „természetes, tehát veszélytelen”. A biztonságot a megfelelő készülékkialakítás, az alacsonyan tartott töltetmennyiség, az előírt telepítési távolságok és a szakszerű munkavégzés együttesen biztosítja.

Az R290 hűtőközegről részletesebben itt olvashatsz: R290 propán hűtőközeg – előnyök és tudnivalók

A legújabb készülékcsaládot itt mutatjuk be: Power World H8 Helios Pro hőszivattyúk

Miért változtak meg újra és újra a hűtőközegek?

A hűtőközegek történetét nem egyszerűen az határozta meg, hogy melyik anyaggal érhető el a legjobb hatásfok.

Egyszerre több szempontnak kell megfelelni:

megfelelő párolgási és kondenzációs tulajdonságok;
jó energiahatékonyság;
üzembiztonság;
kezelhető üzemi nyomás;
anyag- és kenőanyag-kompatibilitás;
alacsony mérgező hatás;
megfelelő tűzbiztonság;
nulla ózonkárosító hatás;
minél alacsonyabb globális felmelegedési potenciál.

Tökéletes hűtőközeg nincs. Mindegyiknek vannak előnyei, korlátai és saját biztonságtechnikai követelményei.

Minden korszak hűtőközege a maga idejében korszerű megoldásnak számított. A fejlődés először a közvetlen használati veszélyek csökkentésére, később az ózonréteg védelmére, napjainkban pedig egyre inkább a globális felmelegedés mérséklésére irányul.

Lecserélhető-e egy régi hőszivattyú hűtőközege egy újabbra?

Általában nem lehet egy régi berendezésből egyszerűen lefejteni az eredeti hűtőközeget, majd helyette R32-t vagy R290-et tölteni bele.

A különböző hűtőközegek eltérő:

üzemi nyomáson működnek;
kompresszort és kenőanyagot igényelhetnek;
hőcserélő-méretezést kívánhatnak;
töltési és szervizelési eljárással rendelkeznek;
biztonsági besorolás alá tartoznak;
vezérlési és védelmi megoldásokat igényelnek.

Különösen veszélyes lenne egy nem gyúlékony hűtőközegre tervezett készüléket engedély és gyártói jóváhagyás nélkül propánnal feltölteni.

A hűtőközeg nem szabadon választható üzemanyag, hanem a berendezés teljes konstrukciójának egyik meghatározó része.

Hűtőközeg	Ózonkárosítás	Klímahatás	Gyúlékonyság
R22	van	magas	nem
R407C	nincs	magas	nem
R410A	nincs	nagyon magas	nem
R32	nincs	alacsonyabb	enyhén
R290	nincs	rendkívül alacsony	igen

Melyik hűtőközeget érdemes választani?

Új hőszivattyú vásárlásakor már érdemes figyelembe venni, hogy milyen hűtőközeggel működik a készülék. Ez azonban önmagában nem elegendő a jó döntéshez.

Legalább ilyen fontos:

az épület tényleges hőigénye;
a radiátorok vagy más hőleadók méretezése;
a szükséges előremenő vízhőmérséklet;
a hőszivattyú teljesítménye hideg időben;
a készülék zajszintje;
a hidraulikai rendszer kialakítása;
az alkatrészellátás és a szervizháttér;
valamint a kivitelezés minősége.

Nem attól lesz jó egy hőszivattyús rendszer, hogy R290 szerepel az adattábláján. Az R290 korszerű és előremutató hűtőközeg, de a készüléket és a teljes rendszert ugyanúgy megfelelően kell kiválasztani és méretezni.

A döntéshez ezt az összefoglalót is ajánljuk: Melyik levegő–víz hőszivattyút válasszam?

Közel kétszáz év fejlődése egyetlen körfolyamatban

A hőszivattyúk története nem egyenes vonal.

A kezdeti természetes hűtőközegeket a könnyebben kezelhető szintetikus anyagok követték. Később kiderült, hogy ezek közül több károsítja az ózonréteget vagy jelentős hatást gyakorol a globális felmelegedésre.

A korszerű technológia ezért részben visszatért a természetes hűtőközegekhez.

A ma használt R290 propán tehát egyszerre képviseli a hűtéstechnika múltját és a hőszivattyúk egyik lehetséges jövőjét:

Visszatérés a természetes hűtőközeghez – 21. századi technológiával.

Hőszivattyút keresel, de nem tudod, melyik illik az épülethez?
Mi nem kizárólag a készülék adattáblája vagy a hűtőközeg neve alapján ajánlunk hőszivattyút.

Megvizsgáljuk az épület hőigényét, a meglévő fűtési rendszert, a szükséges vízhőmérsékletet és a várható téli üzemeltetési körülményeket is. Ha az adott házhoz nem a hőszivattyú a megfelelő választás, azt is őszintén megmondjuk.