Propan, R290 czy może propan techniczny? Czym różnią się między sobą i co faktycznie zasila propanową pompę ciepła?

Propan, R290 czy może propan techniczny? Czym różnią się między sobą i co faktycznie zasila propanową pompę ciepła?

przez Panasonic 20-06-2023 Pompy ciepła

Czynniki chłodnicze odgrywają ważną rolę w dziedzinie klimatyzacji i są kluczowe dla technologii funkcjonowania pomp ciepła dostępnych obecnie na rynku. Wśród różnych rodzajów czynników chłodniczych, czynnik R290 wyróżnia się jako ważna substancja, która jest szeroko stosowana w przemyśle chłodniczym. Chociaż propan jako związek (C3H8) i czynnik R290 to w istocie ta sama substancja chemiczna, istnieją pewne istotne różnice między nimi, istotne do tego stopnia, że R290 i propan nie powinny być traktowane jako swoje synonimy ani substytuty. W tym wpisie główną uwagę poświęcimy czynnikowi R290 - odpowiemy, co odróżnia go od reszty czynników i jak te właściwości termodynamiczne wpływają na technologię propanowych pomp ciepła?

Różnice między propanem, R290 a propanem technicznym

Propan jako związek (C3H8), R290 i propan techniczny to tak naprawdę trzy różne substancje chemiczne, wśród których tylko jeden z może być wykorzystywany jako czynnik chłodniczy w pompach ciepła. Chociaż mają wspólne podłoże chemiczne, istnieją istotne różnice między nimi - których warto mieć świadomość.

Rozważenie różnic między propanem a czynnikiem R290 ma kluczowe znaczenie, aby w pełni zrozumieć, jakie są ich zastosowania, jak wpływają na efektywność energetyczną urządzeń, ochronę środowiska oraz jakie są niebezpieczeństwa związane z ich użytkowaniem. Co różni czynnik chłodniczy R290 od propanu technicznego i dlaczego pod żadnym pozorem nikomu nie powinno wpaść na myśl napełnienie swojej pompy ciepła tym samym gazem, na którym działa kuchenka gazowa? Czynnik R290 w istocie też jest propanem, jednak należy wiedzieć o dwóch ważnych różnicach między nim a propanem technicznym. Po pierwsze propan techniczny musi zawierać co najmniej 90% czystego C3H8, czyli czystego propanu rozumianego jako związku chemicznego. Z kolei czynnik chłodniczy R290 w swoim składzie musi mieć obligatoryjnie co najmniej 99,5% czystego C3H8. Kolejne różnice jesteśmy już w stanie sami rozpoznać organoleptycznie. Ze względów bezpieczeństwa propan techniczny jest nawaniany, by w razie kryzysowej sytuacji każdy z nas mógł poczuć, że coś się ulatnia z danego urządzenia. Propan techniczny może zawierać domieszki innych węglowodorów, które w przypadku układu chłodniczego np. pompy ciepła będą zanieczyszczeniami. Ponadto ze względów bezpieczeństwa propan techniczny musi zawierać środek wonny. O takich domieszkach czy środkach nawaniających nie może być mowy w przypadku czynnika R290, który ma być niemal nieskazitelnie czysty, jeżeli ma zasilić propanową pompę ciepła. Dążymy zatem do tego, aby w układzie chłodniczym pompy ciepła krążyła substancja w jak najczystszej postaci. Serwisowanie czy wymiana czynnika chłodniczego z urządzenia zasilanego R290 muszą być wykonane z pomocą substancji zakupionej w hurtowni chłodniczej i właśnie dlatego to nie może być propan techniczny zakupiony w rozlewni gazu, np. taki z którym spotykamy się w przypadku kuchenek gazowych.

Dlaczego akurat R290?

Zmiany unijnego ustawodawstwa są stosunkowo restrykcyjne względem czynników chłodniczych obecnie stosowanych na rynku pomp ciepła. Globalna ambicja wyznacza światowy kierunek, który określa ramy zamykające obecny rynek czynników chłodniczych. Te granice jasno stanowią, że czas F-gazów dobiega końca. Producenci zmuszeni są do szukania substytutów najpopularniejszych czynników, a środowiskowa czystość propanu sprawia, że obecnie spogląda na niego cały chłodniczy świat. C3H8 jest gazem naturalnym, pozyskiwanym ze złóż z głębi Ziemi, np. wraz z wydobyciem ropy naftowej. Należy do grupy węglowodorów i z powodzeniem może być stosowany w pompach ciepła, jako zamiennik popularnego czynnika R32. Posiada on bardzo korzystne właściwości termodynamiczne i ekologiczne. Te cechy predysponują go jako następcę klasycznych F-gazów. Dodatkowo propan jest nietoksycznym gazem pochodzenia naturalnego. Nie posiada poślizgu temperaturowego, jest bardzo wydajny, a jego współczynnik GWP bardzo niski - równy 3 (zgodnie z AR4).

Branża często faworyzuje R290 chwaląc jego naturalne pochodzenie i dobre właściwości termodynamiczne. Jak w praktyce przekłada się to na ciśnienia robocze i jak czynnik ten wypada na tle konkurencji? Dla parametrów pracy odpowiadających ciśnieniu skraplania 60 °C, czynnik R32 uzyskuje ciśnienie pracy po stronie "wysokiej" wynoszące 39,33 bar. Analogicznie w przypadku czynnika R290, dla tej samej temperatury skraplania będziemy mieli ciśnienie 21,17 bara. Niższe ciśnienia pracy są pożądane przez producentów.

Po stronie niskiego ciśnienia czynnik R32 pracuje z wyższym ciśnieniem przy tej samej temperaturze w porównaniu z R290. Dzięki temu propanowa pompa ciepła poddawana jest mniejszym obciążeniom. Gdybyśmy chcieli podnieść temperaturę skraplania w przypadku czynnika R290 do 70 st. Celsjusza to osiągniemy ciśnienie absolutne rzędu 25,87 bar. Podczas gdy przy podobnych parametrach pracy (temperatura skraplania 70°C ) i zastosowaniu czynnika R32 ciśnienie absolutne po stronie wysokiej wynosiłoby 48,77 bar. Warto również wspomnieć, że temperatura krytyczna czynnika R290 jest wyższa w porównaniu do czynnika R32 i wynosi 96,74°C (78,11°C dla czynnika R32). Dzięki temu w pompach ciepła wykorzystujących R290 jako czynnik chłodniczy możliwe jest przeprowadzenie procesu skraplania w wyższych temperaturach, a więc i osiągnięcie wyższych temperatur wody wyjściowej w porównaniu do czynnika R32.


Rys. 1. Wykres ciśnień pracy czynnika R32 i R290, źródło: materiały Panasonic

R290 nie jest w żaden sposób ograniczony prawnie i to właśnie ta cecha sprawia, że jest bezpieczną kartą dla branży PC. Ograniczenia wprowadzania nowych urządzeń zasilanych F-gazami dotkną nas szybciej niż można się było tego spodziewać. Aktualnie ogólnie przyjętą tendencją jest zmniejszanie ilości F-gazów wprowadzanych na rynek, wynika to z unijnego ustawodawstwa. Obecne założenia wyznaczają ilość F-gazów wprowadzonych na rynek do 2030 roku, przeliczonego jako ekwiwalent CO2. Wejście w życie takich zaostrzeń nie zostało jeszcze oficjalnie potwierdzone. Ale same plany takich działań stawiają czynnik R290 w roli super bohatera rynku chłodniczego. Zgodnie z obecną tendencją do wycofywania F-gazów z rynku z powodów ekologicznych, istnieje konieczność znalezienia zamiennika, który zajmie ich miejsce.

Dowiedz się więcej na temat bezpiecznych praktyk instalacji i serwisu pomp ciepła na naturalny czynnik R290. Obejrzyj webinar przygotowany przez Dawida Jaskułę w ramach Webinarowej Środy.


R290 - ekologiczne i efektywne rozwiązanie

Czynnik R290, zyskuje coraz większą popularność w dziedzinie pomp ciepła ze względu na swoje ekologiczne właściwości. Jest on uważany za bardziej przyjazny dla środowiska niż tradycyjne czynniki chłodnicze. R290 ma niski współczynnik potencjału ocieplenia globalnego (GWP) i nie przyczynia się w dużym stopniu do zmian klimatycznych. Dodatkowo, R290 charakteryzuje się wysoką wydajnością, co przekłada się na oszczędność energii i niższe koszty eksploatacji. 

Wszystkie właściwości czynnika R290 łącznie z jego dużą gęstością energii sugerują, że objętościowo zużyjemy go mniej do zasilania naszej instalacji. Nic bardziej mylnego. Propanowe pompy ciepła będą miały pokaźniejsze podzespoły niż pompy zasilane innym czynnikiem. Urządzenia na propan wymagają nieco większej objętości pewnych podzespołów, dlatego w praktyce urządzenia na R290 są większe, dotyczy to m.in. sprężarek. Warto wspomnieć, że analogiczna sprężarka dla czynnika R32 ma pojemność od 22 do 23 cm3, a dla czynnika R290 będzie to już około 40-42 cm3. Potrzeba zatem dwukrotnie większej sprężarki, o większej obudowie i większej masie. 

Czy taka większa objętość urządzenia daje dodatkowe możliwości manipulacji technologią propanowych pomp ciepła? W tym miejscu otrzymujemy pole do zoptymalizowania parametrów związanych z hałasem. Skoro urządzenie jest większe i mniej obciążone, to automatycznie będziemy w stanie uzyskać trochę niższe poziomy mocy akustycznej. Nie jest to skutkiem bezpośrednio mniejszego hałasowania sprężarki, ale też innych zabiegów stosowanych w tego typu urządzeniach. Poniższy wykres jest zestawieniem generacji mocy akustycznej w źródle dla różnych typów urządzeń wykorzystujących czynnik R32 (generacja J i K) oraz R290 (generacja L).


Rys. 2. Wykres ciśnień pracy czynnika R32 i R290, źródło: materiały Panasonic

Pompy generacji J mocy 7 kW miały moc akustyczną na poziomie 59 dB. Rozwój technologiczny w generacji K pozwolił na redukcję mocy akustycznej o 3 dB do wartości 56 dB. W generacji L jest to już 53 dB. Jak to przekłada się na możliwości zastosowania takiego urządzenia w praktyce? To konkretne urządzenie 7 kW zasilane R290 o mocy akustycznej 53 dB wymaga 2,5 metra przestrzeni by generowany dźwięk wytłumił się do tych pożądanych 40 dB. Jest to wartość wymagana na granicy działek w najbardziej wymagających miejscach. Jak najmniejszy poziom generacji mocy akustycznej to jeden z trendów, w stronę którego będą zmierzały nowe generacje pomp ciepła. Należy pamiętać, że ciśnienie akustyczne to wartość mierzalna, występująca w konkretnym miejscu np. na granicy działki, natomiast moc akustyczna jest to skumulowana wartość w źródle.

Który czynnik chłodniczy jest najlepszy dla Twojej pompy ciepła?

Pompy ciepła są coraz popularniejszym rozwiązaniem dla efektywnego ogrzewania i chłodzenia domów. Wybór odpowiedniego czynnika chłodniczego, ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia optymalnej wydajności i efektywności energetycznej. Należy uwzględnić różnice między tymi czynnikami i skonsultować się z ekspertem, aby dokonać właściwego wyboru dla swojego domu. 

Zadajmy sobie pytanie - co ma większy wpływ na osiągi danej pompy ciepła? Poziom rozwoju technologii czy zastosowany czynnik roboczy? Mogłoby się wydawać, że to wykorzystanie danego czynnika determinuje z góry możliwe osiągi urządzenia. Analizując koperty pracy propanowych pomp ciepła od różnych producentów można jednak zauważyć wśród nich różnice. Czynniki, tj. poziom rozwoju technologii danego producenta, są również kluczowe - ponieważ od nich zależy stopień wykorzystania właściwości termodynamicznych czynnika chłodniczego.


Rys. 3. Zestawienie kopert pracy urządzeń na czynnik R290


Rys. 4. Zestawienie kopert pracy urządzeń na czynnik R290

Koperty pracy pozwalają na zauważenie charakterystycznej cechy urządzeń od różnych producentów, a mianowicie ukazanie obecnych ram technologicznych pomp ciepła. Wszystkie wymienione urządzenia osiągają maksymalne temperatury rzędu 70-75 st. Celsjusza. Różni je natomiast możliwość utrzymania tej maksymalnej temperatury wraz ze zmianą temperatur zewnętrznych. 

Każdy producent, który wprowadza na rynek urządzenie na dany czynnik, zgodne z posiadaną technologią proponuje konkretny zakres pracy. Dlatego przy wyborze pompy ciepła i czynnika chłodniczego, warto również rozważyć, które urządzenie najlepiej spełni wymagania, uwzględniając specyfikę danej technologii i możliwości utrzymania maksymalnej temperatury w różnych warunkach zewnętrznych.

Dowiedz się więcej na temat pomp ciepła:


Poznaj charakterystykę urządzeń na czynniki R290, R32 oraz R410 i dowiedz się jak odpowiednio dobrać propanową pompę ciepła. Obejrzyj webinar przygotowany przez Stanisława Glodnego w ramach Webinarowej Środy



Potrzebujesz wsparcia lub chcesz znaleźć akredytowanego instalatora - skontaktuj się z nami


 

FAQ – Najczęściej zadawane pytania

Tak, nowoczesne pompy ciepła są projektowane do pracy w niskich temperaturach. Modele wysokiej klasy utrzymują pełną moc grzewczą nawet przy -20°C. Badania potwierdzają, że ponad połowa Polaków uważa pompy ciepła za skuteczne także zimą. W praktyce oznacza to stabilne ogrzewanie budynku oraz ciepłą wodę użytkową bez względu na pogodę.Tak, nowoczesne pompy ciepła są projektowane do pracy w niskich temperaturach. Modele wysokiej klasy utrzymują pełną moc grzewczą nawet przy -20°C. Badania potwierdzają, że ponad połowa Polaków uważa pompy ciepła za skuteczne także zimą. W praktyce oznacza to stabilne ogrzewanie budynku oraz ciepłą wodę użytkową bez względu na pogodę.

To mit. Pompy ciepła z powodzeniem montuje się zarówno w nowych domach, jak i w modernizowanych budynkach. Dzięki szerokiej ofercie urządzeń, możliwa jest współpraca z ogrzewaniem podłogowym, ale także z tradycyjnymi grzejnikami. Kluczowe jest odpowiednie dobranie mocy urządzenia do parametrów instalacji.

Najczęściej wskazywane plusy to wygoda użytkowania, ekologia oraz niższe koszty eksploatacji w porównaniu z kotłami gazowymi czy olejowymi. Pompa ciepła pracuje automatycznie, nie wymaga uzupełniania paliwa ani czyszczenia kotłowni. Dodatkowo jest technologią odnawialną, co oznacza ograniczoną emisję CO₂ i zgodność z trendami energooszczędnego budownictwa.

Najczęściej powodem są koszty początkowe – zakup i instalacja pompy ciepła to większy wydatek niż w przypadku kotła gazowego. Niektórzy obawiają się również rachunków za prąd. Jednak w praktyce koszty eksploatacji są stabilne, a dostępne dotacje i ulgi pozwalają znacząco obniżyć cenę inwestycji, skracając czas zwrotu.

Tak. Inwestorzy mogą skorzystać z programów takich jak „Czyste Powietrze” czy „Moje Ciepło”, a także z dotacji gminnych i ulgi termomodernizacyjnej. W praktyce oznacza to możliwość pokrycia nawet 60% kosztów inwestycji. Według badań aż 41% obecnych użytkowników pomp ciepła skorzystało ze wsparcia finansowego.

Połączenie pompy ciepła z instalacją fotowoltaiczną to sposób na maksymalne ograniczenie rachunków. Energia elektryczna produkowana przez panele PV może zasilać pompę, co sprawia, że system staje się niemal bez kosztowy w eksploatacji. Z tego powodu już 68% właścicieli pomp deklaruje posiadanie paneli fotowoltaicznych na dachu.

Przeciętna żywotność urządzenia to 15–20 lat, o ile jest regularnie serwisowane. Ponad 60% użytkowników korzysta ze swojej pompy od minimum 3 lat i ocenia ją bardzo pozytywnie. Producenci zalecają wykonywanie przeglądów przynajmniej raz w roku, co pozwala zachować wysoką efektywność i uniknąć niepotrzebnych usterek.

Na rynku dostępne są pompy powietrzne, gruntowe i wodne. Najpopularniejsze to modele powietrze–woda, które łatwo zainstalować przy każdym domu. Gruntowe charakteryzują się wyższą stabilnością pracy (wyższym współczynnikiem efektywności sezonowej), lecz wymagają odwiertów, co podnosi koszt inwestycji. Pompy wodne stosuje się rzadziej, gdy dostępne są odpowiednie zasoby wód podziemnych.

Nowoczesne pompy pozwalają zmniejszyć wydatki na ogrzewanie nawet o 50–70% w porównaniu z tradycyjnymi systemami. Duże znaczenie ma klasa energetyczna budynku i sposób użytkowania instalacji. Dodatkowo, korzystając z fotowoltaiki, można niemal całkowicie wyeliminować rachunki za energię, osiągając niezależność energetyczną.

Nie, to urządzenie praktycznie bezobsługowe. Wystarczy raz ustawić parametry pracy, a pompa automatycznie dostosowuje temperaturę do warunków zewnętrznych. Użytkownik może też korzystać z aplikacji mobilnej, by kontrolować system z dowolnego miejsca. Dzięki temu komfort ogrzewania idzie w parze z oszczędnością czasu.

Mity o tzw. „rachunkach grozy” za prąd wzięły się głównie z błędnych instalacji i nieprawdzidłowego doboru udządzenia. W okresie dużego zainteresowania pompami ciepła pojawiło się wiele nieprofesjonalnych firm, które źle je montowały, co przyczyniło się do hejtu i mitów o wysokich rachunkach. Media nagłaśniały pojedyncze przypadki, przez co powstało wrażenie, że pompy ciepła zawsze generują ogromne koszty.

Kategorie