Jak działa czynnik chłodniczy w pompie ciepła?

Zacznijmy od podstaw. Czynnik chłodniczy bywa nazywany również chłodziwem. To substancja, której właściwością termodynamiczną jest wrzenie w stosunkowo niskiej temperaturze. W ten sposób, nawet w mroźne dni, czynnik może pobierać ciepło z otoczenia.

Historia takich rozwiązań sięga lat 30. XIX w., kiedy wynaleziono sprężarkowe urządzenie parowe. Od tamtej pory rozpoczęto wytężone prace w poszukiwaniu idealnego czynnika chłodniczego. Poszukiwania trwają, ponieważ wymagania są naprawdę wysokie. Substancja, która ma odgrywać rolę chłodziwa, powinna bowiem:

• charakteryzować się wyjątkowymi właściwościami termodynamicznymi, czyli między innymi niską temperaturą wrzenia;
• nie powodować korozji,
• być ekologiczna – nie zagrażać ludziom i środowisku.

W całej budowie pompy ciepła to właśnie czynnik chłodniczy jest najgroźniejszy dla natury, jeśli chodzi np. o efekt cieplarniany. Właśnie dlatego, w czasie corocznych przeglądów, serwisant z odpowiednimi uprawnieniami powinien sprawdzić szczelność instalacji. Wypływający czynnik chłodniczy może bowiem być niebezpieczny.

Pompy ciepła dzielimy na powietrzne (te najpopularniejsze), gruntowe oraz wodne. Korzystają one z różnych czynników chłodniczych, ponieważ pobierają energię cieplną z diametralnie różniących się od siebie źródeł.

W powietrznych pompach ciepła najczęściej stosowanym czynnikiem grzewczym jest R32, czyli difluorometan. To bezbarwny gaz, który charakteryzuje się wysoką stabilnością termiczną. Na razie pozostaje jednym z najpopularniejszych i najbezpieczniejszych czynników chłodniczych. Wyparł wcześniej stosowany czynnik R410A, z którego zrezygnowano, ponieważ w jego skład wchodziła substancja o wysokim współczynniku GWP (Global Warning Potential) – R125.

W gruntowych pompach ciepła jako czynnik grzewczy stosowany jest zazwyczaj roztwór glikolu, który nie zamarza i chroni przed uszkodzeniem układu w przypadku ujemnych temperatur na zewnątrz.

W wodnych pompach ciepła najczęściej stosowanym czynnikiem grzewczym jest woda, która pobierana jest z otwartego zbiornika wodnego, studni czy wód podziemnych. To dobre medium do transportu ciepła, umożliwiające efektywne ogrzewanie domu.

Wielu inwestorów wskazuje na fakt, że nowoczesne czynniki chłodnicze są syntetyczne – zastępują tym samym inne czynniki, często bardziej naturalne, jak np. propan (R290). Badania wskazują jednak, że syntetyczne czynniki są dużo bezpieczniejsze pod względem palności i wybuchowości, dlatego ich stosowanie w miejsce naturalnego propanu jest uzasadnione względami bezpieczeństwa.

W każdym przypadku wybór odpowiedniej pompy ciepła powinien zależeć od indywidualnych warunków technicznych oraz lokalizacji, w której ma być zainstalowana. Do najłatwiejszych i najtańszych w montażu należą powietrzne pompy ciepła, takie jak np. Monoblok Arctic. Wystarczy znaleźć dla pompy miejsce w ogrodzie, ustawić ją na płaskiej powierzchni niedaleko ściany domu i podłączyć do instalacji grzewczej. Nie wymaga ona przekopywania działki ani innych kosztownych prac dodatkowych.

Czynnik chłodniczy, jak wspomnieliśmy, to substancja, która wrze w niskich temperaturach. Właśnie dzięki temu może przechwytywać energię z otoczenia i przekształcać ją w ciepło do ogrzewania domów. Opowiemy o tym na przykładzie pompy ciepła Arctic Split.

Czynnik chłodniczy umieszczony jest w miedzianej instalacji. Doprowadzony do wrzenia pod wpływem stosunkowo niskiej temperatury oraz pod niskim ciśnieniem – pobiera ciepło i zmienia stan skupienia na gazowy. Miedziana konstrukcja, w której zachodzą te procesy, jest otoczona wodą, która przejmuje ciepło od czynnika chłodniczego i przenosi je do instalacji grzewczej – najczęściej podłogowej, rzadziej tradycyjnego centralnego ogrzewania.

Dość wcześnie społeczność międzynarodowa zorientowała się, że niektóre substancje, używane do produkcji różnego rodzaju urządzeń, mogą wpływać na środowisko. W 1987 roku
podpisano Protokół Montrealski, którego celem było przeciwdziałanie zubożeniu warstwy ozonowej.
W wyniku poczynionych wówczas ustaleń i ich zmian w ciągu kolejnych lat, w 2017 roku w Polsce wprowadzono ustawę F-gazową. Zakłada ona wycofanie z rynku czynników chłodniczych z grupy gazów cieplarnianych fluorowanych. Od nazwy tej ustawy pochodzi też nazwa certyfikatu, który uprawnia daną osobę do pracy z urządzeniami chłodniczymi, klimatyzacyjnymi oraz systemami wykorzystującymi czynniki chłodnicze (również pompami ciepła).

- Współpracujemy z wieloma zewnętrznymi montażystami, instalatorami i serwisantami w całej Polsce, jednak ustawa F-gazowa nakłada na nas pewne obostrzenia. Nie możemy, na przykład, na terenie Unii Europejskiej, podejmować partnerstwa z osobami, które nie mają certyfikatu F-gaz – opowiada Dariusz Stachura, Project Manager ds. Pomp Ciepła w KAISAI. - To wymóg, którego musimy się trzymać – dodaje.

Pompy ciepła to z pewnością przyszłościowe rozwiązania. W czasach, w których paliw kopalnych powoli zacznie brakować, a sytuacja geopolityczna może być zmienna i niestała, niezależność, którą dają te urządzenia, może być warta wszelkich inwestycji. Warto o tym pamiętać, planując termomodernizację swojego domu.