2024. március 11-én hatályba lépett a 2024/573/EU rendelet, amely szerint monoblokk hőszivattyúk esetében 2027-től nem hozhatók forgalomba azok az 50 kW-nál alacsonyabb névleges teljesítményű készülékek, amelyek 150-nél nagyobb GWP-értékű hűtőközeggel üzemelnek. Ezáltal az R32-es hűtőközeggel működő monoblokk hőszivattyúkat 2027-től nem lehet forgalomba hozni, továbbá szintén 2027-től a kis teljesítményű (Pn ≤ 12kW és GWP>150) osztott levegő-víz hőszivattyúk forgalmazása is megszűnik. A cikkben az R290 által nyújtott legfontosabb előnyöket tekintjük át.
Az R290-es hűtőközeg mint alternatíva
Az R290 hűtőközeg alacsony globális üvegházhatás-potenciállal rendelkezik (GWP=3), nem károsítja az ózonréteget (ODP=0), és nem F-gáz, így minimális környezeti hatással bír. Természetes szénhidrogénként könnyebben hozzáférhető, és olcsóbb a szintetikus hűtőközegeknél, továbbá jobb termodinamikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint az R32. Talán egyetlen kedvezőtlen tulajdonságának a fokozott lobbanékonysága mondható (A3 gyúlékonysági besorolás). Az R32-höz képest viszont kisebb hűtőközeg-mennyiség, alacsonyabb nyomások, magasabb elérhető kondenzációs hőmérsékletek, nagyobb energiahatékonyság és jobb teljesítménymegtartás jellemzi.
Kisebb hűtőközeg-mennyiség
Az 1. ábrán látható, hogy az R290 hűtőközeg párolgáshője átlagosan 20%-kal nagyobb az R32-höz képest. Tehát 1 kg-ra fajlagosítva az R290-es hűtőközeg 20%-kal több hőt tud kondenzáció vagy elpárolgás közben átadni vagy felvenni. Gépkönyvi adatokból az látszik, hogy míg a 16 kW-os R32 hűtőközeggel működő monoblokk M-Thermal hőszivattyú esetén 1,75 kg hűtőközegtöltet szükséges, addig ugyanez a teljesítmény az R290-es hűtőközeget használó Midea monoblokk M-Thermalnál 1,25 kg-mal elérhető.
Kisebb szivárgási esély
A 2. ábrárólleolvasható, hogy az R32-vel összehasonlítva 50%-kal alacsonyabb kondenzációs nyomások jellemzők az R290-re azonos kondenzációs hőmérsékleteknél. Így azonos üzemállapotot tekintve, a szivárgási esély is kisebb az R32-höz képest. Ez a tulajdonság a gyakorlatban azért lehet kifejezetten hasznos, mert az R290 egy fokozottan lobbanékony közeg, így a szivárgások elkerülése fontos a balesetek elkerülése érdekében.
Magasabb fűtési előremenő vízhőmérséklet
A magasabb kritikus hőmérséklet lehetőséget ad a magasabb előremenőhöz (R290: 96,7 °C; R32: 78,4 °C), de ez önmagában még nem garantálja a magasabb vízhőmérsékletet. Mivel a legtöbb hőszivattyúban a kompresszor motorja a kompresszió utáni túlhevített, gőzállapotú közeggel van hűtve, ezért a működési tartományok szempontjából kritikus a kompresszió véghőmérséklete. Mivel az R290 kompressziós véghőmérséklete jóval alacsonyabb adott kondenzációs hőmérsékletek mellett, ezért igen magas előremenő vízhőmérséklet érhető el, még nagyobb nyomásviszonyokat igénylő, hideg időben is (3. ábra).
Az 4. ábrána Midea hőszivattyúk legnagyobb előremenő vízhőmérsékletei láthatók a különböző külső hőmérséklettartományokban.
Jobb energiahatékonyság
Az 5. ábramutatja, hogy az R290-es hűtőközegnél magasabb előremenő esetében nagyobb COP-értékek érhetők el a működési tartomány nagy részén, minden esetben 5 K túlhevítést és 5 K utóhűtést feltételezve. A 60 °C-os kondenzáció kb. 55 °C-os fűtővizet jelent. A jobb oldali ábrán -13 °C elpárolgási hőmérséklet alatt nem érhetők el R32-es adatok, mivel 60 °C-os a kondenzációnál túl alacsony hőmérsékletű elpárolgás mellett az R32 esetében már túl nagy lenne a túlhevülés mértéke a nagy nyomásviszony miatt, ami károsíthatná a motort vagy az kompresszorolajat.
Jobb teljesítménymegtartás hidegben
Ha a 10 °C-os és a -30 °C-os elpárolgási hőmérsékletet tekintjük, akkor a túlhevített R290 hűtőközeg gőzének sűrűsége kisebb arányban csökken, mint R32 esetén, ezáltal a leadható teljesítmény kisebb mértékben romlik hidegebb időjárásban, ugyanis azonos kompresszorfordulaton a szállított közeg tömegárama kevésbé csökken. A jobb tömegáram-fenntartás végső soron nagyobb teljesítményt eredményez hideg időben. A 6. ábrán a két hűtőközeg sűrűségének alakulása látható.
Azonban az ábrán az is látszik, hogy önmagában az R290 sűrűsége kisebb azonos elpárolgási hőmérsékleteken, ezért a megfelelő mennyiségű közeg szállítása érdekében az R32-höz képest nagyobb lökettérfogatú kompresszor szükséges.
Jobb teljesítménymegtartás magasabb előremenőnél
Magasabb előremenő hőmérsékletek esetén is nagy kondenzációs hőteljesítmény jellemző az R290-re (7. ábra), ezáltal magasabb előremenő hőmérsékletek esetén kevésbé romlik a hőszivattyú teljesítménye.
Az előzőekben láthattuk, miért jó megoldás az R290 hűtőközeg alkalmazása monoblokk hőszivattyúk esetén. Továbbá zajlanak fejlesztések az R454C hűtőközeg használatát illetően is, ami az R290 mellett még egy alkalmazható alternatíva az EU-s irányelvek betartásához. Az R454C ráadásul az R32-höz hasonlóan A2L veszélyességi besorolásba tartozik, így kis teljesítményű (max. 12 kW) osztott levegő-víz hőszivattyúk esetében áthidaló megoldást jelenthet a szakmában.
Szigeti Péter
terméktámogató mérnök
Planning & Trading Kft.
Szigeti Péter
Tanulmányait a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen végezte, ahol 2014-ben BSc-, majd 2018-ban MSc-diplomát szerzett. Hétéves szakmai pályafutása alatt különböző cégeknél dolgozott, ahol géptervező-gyakornok, projektmenedzser-gyakornok, szoftverintegrációs mérnök, gyártástámogató mérnök és terméktámogató mérnök munkaköröket töltött be.
Kiemelt kép: Canva
