Jeśli za serce pompy ciepła uznać sprężarkę, to krążący w systemie czynnik chłodniczy można określić jako krew. Tyle że zamiast tlenu i substancji odżywczych, przenosi ciepło. Czym dokładnie jest ten czynnik, jaką odgrywa rolę, jakie powinien mieć ciśnienie, jak go uzupełniać — na te i wiele innych pytań odpowiadamy w poniższym artykule.
Czym różni się czynnik chłodniczy od roboczego?
Czynnik chłodniczy, czynnik roboczy, medium robocze, ziębnik czy chłodziwo to kilka określeń na tę samą substancję. A właściwie na szereg różnych substancji, poczynając od freonu, a kończąc na dwufluorometanie (R32) lub jego mieszaninie pentafluoroetanem (R410a).
Stosowanie czynników chłodniczych nie jest wyłącznie domeną pomp ciepła. Są one używane w wielu systemach wymagających transferu energii cieplnej, gdzie konieczne jest kontrolowanie temperatury: lodówkach, zamrażarkach, klimatyzatorach, klimatyzacji samochodowej czy w różnych procesach przemysłowych, które wymagają chłodzenia lub ogrzewania.
Jak działa czynnik chłodniczy w pompie ciepła?
Głównym zadaniem czynnika chłodniczego jest absorpcja (pobieranie) ciepła z jednego środowiska i przenoszenie go w inne. W lodówce ciepło jest pobierane z wnętrza urządzenia i oddawane na zewnątrz do otoczenia. Pozwala to na jego utrzymanie chłodu wewnątrz sprzętu. W pompie ciepła mamy do czynienia z procesem odwrotnym — ciepło jest pobierane z zewnątrz budynku z powietrza, gruntu albo wody, a następnie przekazywane do wnętrza w celu jego ogrzewania.
Oczywiście, żeby tak się stało, nie wystarczy wpuścić w rury czynnik chłodniczy i czekać, aż ciepło samo nimi przypłynie. Żeby czynnik chłodniczy spełniał swoją funkcję, potrzebna jest pompa ciepła zbudowana m.in. ze sprężarki, skraplacza czy parownika:
- w przypadku powietrznej pompy ciepła, medium robocze, którego temperatura jest niższa niż temperatura otoczenia, pochłania ciepło z powietrza na zewnątrz budynku. Podgrzany czynnik przyjmuje stan skupienia gazowy;
- ów gaz jest sprężany przez sprężarkę. Sprężanie zwiększa jego temperaturę i ciśnienie;
- gdy temperatura rośnie, poprzez wymiennik zwany skraplaczem, ciepło jest przekazywane do systemu ogrzewania domu;
- następnie gaz jest ochładzany w skraplaczu, gdzie oddaje ciepło i kondensuje, przekształcając się w ciecz;
- dalej: przepływa przez zawór rozprężny, gdzie następuje obniżenie ciśnienia i temperatury czynnika chłodniczego;
- na koniec czynnik wraca do parownika, aby rozpocząć cykl na nowo.
Jaki czynnik jest w mojej pompie ciepła?
Takich informacji należy szukać w karcie produktu albo dopytać o nie instalatora. W pompach ciepła stosowane są różne rodzaje czynników chłodniczych, zależnie od wymagań technicznych, ekologicznych i ekonomicznych systemu. Przez te uwarunkowania niektóre czynniki są wycofywane jak np. R22 — niegdyś popularny, obecnie odchodzi się od niego ze względu na szkodliwy wpływ na warstwę ozonową i wysoki potencjał globalnego ocieplenia (GWP). Użycie innych — jak amoniaku (NH3, R717) — ogranicza się przede wszystkim do dużych zakładów przemysłowych, bo chociaż są wysoce efektywne i neutralne dla środowiska, to są toksyczne.
W nowoczesnych przydomowych pompach ciepła najczęściej używa się hydrofluorowęglowodorów (HFC) takich jak R410A, R134a, i R32. R32 cechuje się lepszą efektywnością energetyczną w porównaniu z niektórymi innymi czynnikami chłodniczymi. Może to przyczyniać się do niższego zużycia energii i mniejszej emisji dwutlenku węgla przez urządzenia, które go używają. Ponadto nie zawiera chloru i nie przyczynia się do degradacji warstwy ozonowej.
Używane w pompach ciepła Immergas czynniki R32 lub R410a charakteryzują się właściwością parowania w niższych temperaturach, przez co ryzyko zamrożenia w trakcie zimy i uszkodzenia sprzętu jest zminimalizowane.
Jakie ciśnienie i temperaturę powinien mieć czynnik chłodniczy?
Wspomnieliśmy, że temperatura czynnika chłodniczego jest niższa niż temperatura otoczenia. Jeśli więc pompa ciepła wypełniona czynnikiem roboczym takim jak R32 jest w stanie efektywnie pracować nawet przy -25℃, to jaką temperaturę ma sam czynnik? W przypadku R32 temperatura wrzenia wynosi -51,7°C. Czynnik chłodniczy R32 osiąga temperaturę kondensacji równą 60°C przy ciśnieniu roboczym 39,33 bara.
Ilość czynnika chłodniczego w pompie ciepła
Zastanawiasz się, czy ilość czynnika chłodniczego w pompie ciepła jest uzależniona od jej mocy? Odpowiadamy: tak, ale nie tylko ten parametr o tym decyduje. Istotna jest także wielkość systemu (większe lub bardziej złożone systemy mogą wymagać więcej czynnika do prawidłowego funkcjonowania), jego efektywność czy też rodzaj użytego czynnika chłodniczego — czynniki o wyższej zdolności do przenoszenia ciepła mogą być potrzebne w mniejszych ilościach.
Informacji o tym, jaka jest wymagana waga czynnika roboczego, należy szukać wśród danych technicznych na karcie produktu albo na tabliczce znamionowej urządzenia. Dla przykładu pompa ciepła Immergas Magis Pro 4 V2 wymaga 1,2 kg czynnika roboczego R32, a hybrydowa pompa Victrix Hybrid Plus 0,56 kg.
Trzeba też pamiętać, że instalacja może wymagać uzupełnienia większą ilością czynnika. Dzieje się tak np. w sytuacji, gdy jednostki pompy ciepła typu split są od siebie oddalone ponad rekomendowaną przez producenta odległość.
Po czym poznać, że w pompie ciepła jest mało czynnika?
Najczęstszą przyczyną ubytku czynnika chłodniczego z instalacji jest nieszczelność. Nawet bardzo małe dziurki czy pęknięcia mogą prowadzić do znaczących strat ziębnika. Innymi powodami są uszkodzenia mechaniczne, niewłaściwa instalacja czy wycieki podczas prac serwisowych. Ale powodem niskiego poziomu czynnika chłodniczego może być też naturalne zużycie.
Sygnałem, na który trzeba zwrócić uwagę, jeśli podejrzewa się ubytek czynnika roboczego z instalacji, jest zmniejszona wydajność ogrzewania albo dłuższy czas pracy. Od czasu do czasu warto też skontrolować ciśnienie w systemie. Pompy ciepła są zwykle wyposażone w manometry, które wskazują ciśnienie czynnika chłodniczego. Jego niski poziom może wskazywać na niewystarczającą ilość medium roboczego. Innym niepokojącym objawem są odgłosy bulgotania, które mogą sugerować ubytek czynnika i powietrze, które pojawiło się w systemie w jego miejscu.
W takich sytuacjach należy zwrócić się do wykwalifikowanego technika posiadającego stosowne uprawnienia. Przeprowadzi on diagnostykę systemu i ewentualnie uzupełni czynnik chłodniczy. Nie można robić tego samodzielnie.
Czynnik chłodniczy w pompie ciepła. Co musisz wiedzieć?
Czynnik chłodniczy w pompie ciepła odgrywa zasadniczą rolę w transferze ciepła między wnętrzem a zewnętrzem budynku. Jego odpowiedni dobór (wskazany przez producenta w karcie produktu) i utrzymanie są istotne dla optymalnej pracy systemu. Regularne kontrole i odpowiednia konserwacja mogą zapobiegać problemom związanym z niewystarczającą ilością czynnika. To z kolei przełoży się na długą żywotność i ekonomiczną pracę systemu.
