VGF szaklap

HKLHűtéstechnika

Új, környezetbarát, alacsony GWP potenciálú hűtőközegek

2015. december 12. | Varga Csaba |  2025 | |

Új, környezetbarát, alacsony GWP potenciálú hűtőközegek

A hűtéstechnikában évtizedek óta használunk hűtőközegeket, de az évek során kiderült, hogy olyan, a környezetünkre káros mellékhatásaik vannak, hogy mindenképp korlátozni kell a felhasznált mennyiséget, illetve új hűtőközegeket kell alkalmazni.

Az elsők közt volt és mindenki által ismert freonokról (CFC) kiderült, hogy iszonyúan bontják az ózonréteget. Nem is maga a hűtőközeg, hanem a benne lévő klór, amely a légkör felsőbb rétegeiben az UV-sugárzás hatására elbomló hűtőközegből kiszabadulva reakcióba lép az ózonmolekulákkal, amikből egy klóratom az akár több tízezerszer ismétlődő reakció során többet is meg tud semmisíteni.

1987-ben, a Montreali Egyezményben sikerült szabályozni a CFC-felhasználást, annak csökkentését, majd teljes kivonását a piacokról. Az újabb hűtőközegekről (például R22) is kiderült, hogy ha kisebb mértékben is, de még mindig károsak az ózonra, és a kilencvenes években előtérbe került a globális felmelegedés is, amelyben szintén kimutatható szerepe volt a hűtőközegeknek. Ezen okokból az R22 és hasonló, még klórt tartalmazó HCFC gázok csökkentését határozták el, 1997-ben a Kyotói Egyezményben.

A fenti hűtőközegeket követő HFC-k (R134a, R407c, R410a) már nem tartalmaznak klórt, az ózonrétegre nem gyakorolnak romboló hatást, de annál inkább előtérbe került az üvegházeffektushoz hozzájáruló szerepük, ezért az újabb hűtőközegek kifejlesztésénél a klórmentesség mellett már a minél semlegesebb hatás elérése volt a cél, mármint az üvegházhatás szempontjából. Jelenleg úgy tűnik, a nagy gyártók két hűtőközeget kezdenek használni; majd az idő és a kereskedelmi csaták eldöntik, melyik terjed el, melyik lesz a jövő hűtőközege. Az R32 és R1234ZE közt dúl a harc, és sajnos egyik sem tökéletes, mindkettőnek vannak hiányosságai, és míg az egyik kereskedelmi, gazdasági szempontból jobb, a másik a környezetvédelem tekintetében.

Hűtéstechnikai tulajdonságai megfelelők mindkét hűtőközegnek, és az adott közeget éppen felhasználó gyártó a magáét dicséri, és tartja a jövő megoldásának. A verseny még nem dőlt el, a kutatások folynak, ahhoz, hogy eredmény szülessen, az új hűtőközegekkel működő berendezéseket kell fejleszteni, gyártani, használni, és talán majd azután lesz eredmény.

Idézet a 14/2015. Korm. Rendeletből, amely az 517/2014/EU rendelet adaptációja

10. Fluorozott szénhidrogénekkel előtöltött berendezések forgalomba hozatala Magyarország területén

13. § (1) 2017. január 1. napjától Magyarország területén fluorozott szénhidrogénekkel előtöltött hűtő-, légkondicionáló és hőszivattyú-berendezéseket forgalomba hozni az alábbi feltételek együttes teljesülése esetén lehet:

  1. a forgalmazó által forgalomba hozott fluorozott szénhidrogén-mennyiség az Európai Bizottság által meghatározott kvótarendszerben a tárgyévre vonatkozóan beszámításra került,
  2. a forgalmazó az Európai Bizottság által működtetett elektronikus kvóta-nyilvántartásban regisztrálta magát.
  3. a forgalmazó az a) és a b) pontra vonatkozóan a gyártó vagy importőr által kiállított megfelelőségi nyilatkozattal és teljes körű megfelelési dokumentációval rendelkezik,
  4. a forgalmazó regisztrált az adatbázisban, jelentéstételi és adatszolgáltatási kötelezettségének a jelen rendeletben és az 517/2014/EU európai parlamenti és tanácsi rendeletben foglaltak szerint eleget tesz.

(2) A gyártó és az importőr a megfelelőségi nyilatkozatot és a teljes körű megfelelési dokumentációt öt évig köteles megőrizni, és azt ellenőrzés során a Hatóság rendelkezésére bocsátani.

Vizsgáljuk meg a két hűtőközeget közelebbről, már csak azért is, mert mindkettő kapható már Magyarországon is, és az ezeket használó berendezések is kezdenek megjelenni. Az R134a (GWP 1430) és R410a (GWP 2030) hűtőközegek a piaci prognózisok szerint 2030-ig kifutnak, és helyüket az új R1234ZE és/vagy R32 hűtőközegek vehetik át. Az új, negyedik generációs, nagyon alacsony GWP potenciállal rendelkező hűtőközegek lehetnek a jövő hűtőközegei. Ózonkárosító hatásuk nincs.

Felmerült, hogy a berendezések hatékonysága nem csökken-e az új hűtőközegek alkalmazásával, és a berendezés teljes élettartama alatt a megnövekedett elektromos fogyasztás miatt nem ellentétes eredményt érünk-e el a többlet elektromos áram termelésével járó GWP növekedéssel. Megnyugtató eredmények születtek, a hűtőköri folyamatoknak azonos, sőt jobb a hatékonysága, mint az eddigi berendezéseké, igaz, ehhez új konstrukcióra, fejlesztésekre van szükség.

R1234ZE

Ez az új, a HFO (Hidro-Fluoro-Olefin) családba tartozó hűtőközeg sokkal gyorsabban lebomlik a légkörben, mint a korábbiak. Az R134a például 14 év alatt bomlik le, míg az új R1234ZE csupán 15-17 nap alatt. Ózonkárosító hatása nincs, üvegházhatása nagyságrendekkel kisebb, mint az eddigieké (GWP, Global Warming Potential = 6), sőt az újabb kutatások szerint még ennél is kisebb, GWP 2-nél is kisebb a hatása. Környezetvédelmileg jelenlegi ismereteink szerint ez a hűtőközeg tűnik a legjobbnak.

Egykomponensű, zeotrop hűtőközeg, tehát a hűtőköri folyamatban nincsen glide (hőmérsékletcsúszás), a halmazállapot-változás egy adott hőmérsékleten megy végbe. Nem számít gyúlékonynak, 30 °C alatt nem is képez a levegővel olyan elegyet, amely gyúlékony lenne, és ez szintén nagy előnye. Megemlítésre érdemes, hogy több anyag hűtőközegként való alkalmazásáról, mint például a propánról, pont a gyúlékonysága miatt mondtak le.

Az R1234ZE hűtőközeget helyettesítőként használva az R134a hűtőközeg helyett, az eredeti berendezés hűtőteljesítménye kb. 25%-kal csökken, az R410a-hoz képest pedig 32%-kal, mert azonos térfogatárammal kisebb kalorikus teljesítményt lehet elérni. A hűtőköri folyamat hatékonysága viszont 0,2%-kal jobb, mint az R134a-é, és 6%-kal jobb, mint az R410a hűtőközegé.

A jövőbe előretekintve, a gyártók nagyobb térfogatáramú hűtőkörök tervezésével, nagyobb keresztmetszetű csővezetékekkel, és új kompresszorokkal, melyeket direkt erre a hűtőközegre fejlesztettek, egészen jó folyadékhűtő és hőszivattyú berendezéseket alkothatnak, melyek COP-ja még jobb is, mint a régi hűtőközeggel működő hűtőké. Sajnos az R1234ZE előállítási költsége viszonylag magas, remélhetőleg ez csökkenni fog.

Az R1234ZE jellemzői

Hűtőközeg megnevezése R1234ZE
Termékmegnevezés trans-1,3,3,3-tetrafluoropropilén
Vegyi képlet C3H2F4
Felhasználási terület kereskedelmi és komfort hűtéstechnika, hőszivattyúk, ipari hűtés
ODP (ózonkárosító hatás) 0
GWP (globális felmelegedési potenciál) 6
Helyettesíthető gáz (hűtőköri tulajdonságok alapján) R134a
ASHRAE biztonsági osztály A2L
Gyúlékonyság EU-szabályozás szerint alacsony
Gyulladási hőmérséklet 368 °C
Toxikusság: nem jellemző
Veszélyesség: belélegezve nagy dózisban zavarodottságot, eszméletvesztést okozhat
Légkörben való lebomlás ideje 15-17 nap
Forráspont –19 °C
Kritikus hőmérséklet 109,4 °C
Kritikus nyomás 36,35 bar
Párolgáshő 162,9 kJ/kg

R32

Ezt a HFC családba tartozó hűtőközeget már használja egy ideje a klíma- és hűtőipar. Elterjedése és ennek elősegítése főleg a japán gyártóknak köszönhető. Sajnos nem ad végleges megoldást a környezetvédelmi problémákra; még mindig elég magas GWP potenciállal rendelkező hűtőközeg, és még gyúlékonynak is számít. Az elterjedését viszont olcsósága, jó hatékonysága és a korábbi berendezésekkel való szinte teljes kompatibilitása segíti. Egykomponensű, zeotrop hűtőközeg, tehát a hűtőköri folyamatban nincsen glide, a halmazállapot-változás egy adott hőmérsékleten megy végbe.

Az R32 az európai szabályozás szerint gyúlékonynak számít, ás az égés során, mint a legtöbb HFC esetében, veszélyes hidrogén-fluoridok keletkeznek. Az ASHRAE szerint viszont közepesen gyúlékonynak számít, és azonos osztályba sorolják az R1234ZE hűtőközeggel. Nyilvánvalóan itt a vizsgálat módszerbeli különbsége okozza az eltérést. A hűtőköri folyamatban kisebb térfogatáramra van szükség, mint az R410a hűtőközeg esetében, és a hűtőkör hatékonysága kb. 20%-kal jobb annál.

A legnagyobb probléma vele, hogy a GWP potenciálja csak harmadára csökkent az eddig használatos hűtőközegekhez képest, tehát meg sem közelíti ebből a szempontból az R1234ZE hűtőközeget. Ezt valamelyest kompenzálja a hűtőköri folyamat magas hatékonysága, de az R12134ZE esetében sem beszélhetünk romlásról, hiszen annak is jobb a hűtőköri hatékonysága, mint a korábbi hűtőközegeké.

Az R32 jellemzői

Hűtőközeg megnevezése R32
Termékmegnevezés Difluoromethán
Vegyi képlet CH2F2
Felhasználási terület kereskedelmi és komfort hűtéstechnika, hőszivattyúk
ODP (ózonkárosító hatás) 0
GWP (globális felmelegedési potenciál) 675
Helyettesíthető gáz (hűtőköri tulajdonságok alapján) R410a
ASHRAE biztonsági osztály A2L
Gyúlékonyság EU szabályozás szerint magas, 1. osztály
Gyulladási hőmérséklet ~648 °C
Toxikusság: nem jellemző
Veszélyesség: belélegezve nagy dózisban zavarodottságot, eszméletvesztést okozhat
   
Forráspont –51,65 °C
Kritikus hőmérséklet 78,4 °C
Kritikus nyomás 57,8 bar
Párolgáshő 381,24 kJ/kg

Ki a jobb?

Nagy kérdés a piacon, hogy melyik hűtőközeg fog elterjedni. Az R32-vel kisebb, hatékony berendezések tervezhetők, gyárthatók, igaz, környezetvédelmi szempontból még nem ideálisak, és gyúlékonyak is. Az R1234ZE végleges megoldásnak tűnik környezetvédelmi szempontból, kiváló a hűtéstechnikai hatékonysága, de új készülékeket kell tervezni a magasabb hűtőközeg-térfogatáram miatt, és a közeg magas ára is gátolja a terjedését.

Elképzelhető, hogy a két hűtőközeg egyszerre fog a piacon szerepelni – mint ahogy eddig is megszokhattuk, mindig is több hűtőközeg volt jelen. Amennyiben a környezetvédelmi szempontok felértékelődnek, márpedig ez a tendencia látszik erősödni Európában, akkor az alacsonyabb GWP potenciállal rendelkező R1234ZE fog jobban terjedni, és minél gyakoribb lesz, vélhetően az ára is annál inkább csökken, és elhárul ezáltal az elterjedés legfőbb akadálya. Olyan beruházások esetében, ahol a „Green Building” szemlélet érvényesül, vagy valamilyen környezetvédelmi minősítést akar a beruházó, ott nem kérdés, hogy a szinte nulla üvegházhatású hűtőközeget, az R1234ZE- t fogják választani. Európa mindig is elől járt a környezetvédelemben a világon, ennek megfelelő hatósági szabályozásokkal, ide értve a klímatechnikai gyártóknak kiosztott felhasználási GWP kvótákat a fluorozott szénhidrogénekre (HFC), amilyen az R32 is. E rendelkezések a gyártókat is az alacsonyabb GWP potenciálú hűtőközegek felhasználásának irányába terelik.


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem