Pompa ciepła na czynnik R290 w obiektach komercyjnych – da radę?

Powodów, dla których czynnik chłodniczy R290 (propan) zyskuje dominację na rynku pomp ciepła, jest wiele. Wśród nich należy oczywiście wymienić zmiany legislacyjne i troskę o środowisko. Powrót do naturalnych czynników to także konfrontacja korzeni chłodnictwa z najnowszymi technologiami, pozwalającymi z nich czerpać maksimum możliwości. Co konkretnie można uzyskać z pomocą obecnie dostępnych na rynku pomp ciepła na czynnik R290? Sprawdźmy!

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Podziel się

Przyszłość rynku HVAC

Propan jest naturalnym czynnikiem roboczym, a historia jego zastosowania sięga początków chłodnictwa. Teraz, gdy walka z globalnym ociepleniem jest stawiana na pierwszym miejscu, propan przeżywa swój renesans. Oprócz niskiego GWP (Global Warming Potential) równemu 3, czynnik R290 gwarantuje również znakomite właściwości termodynamiczne. Tym samym jego wykorzystanie w systemach grzewczych i klimatyzacyjnych ma techniczne uzasadnienie. 

Źródło: Forum Pomp Ciepła – Panasonic

Jednocześnie nie można zapomnieć, że propan jest klasyfikowany jako czynnik palny w klasie A3. Dlatego pompy ciepła nim zasilane są produkowane jedynie w wersji monoblok, gdyż montaż wewnątrz budynku jest zakazany. Jest to jedynie środek bezpieczeństwa. Propan towarzyszy nam od bardzo długiego czasu i nie powinno się go demonizować ze względu na łatwopalność. 

Sprawdźmy jakie konkretne liczby pozwalają uzyskać pompy ciepła na czynnik R290 w zastosowaniach komercyjnych. 

Era zmian

Oprócz zmiany w zakresie używanych czynników roboczych, zmienia się również samo podejście do projektowania instalacji. Rozwój technologii pomp ciepła pozwala na wykorzystanie jednego urządzenia zarówno do grzania, chłodzenia, jak i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Przyjrzyjmy się jednej z inwestycji, którą przybliża Sylwester Stafiej z firmy Panasonic.

Uważam, że rozwiązania systemowe z zastosowaniem jednego źródła ciepła i chłodu w najbliższej przyszłości będą stanowić podstawę systemów ogrzewania i klimatyzacji – zaczyna Sywester Stafiej.

Takie podejście pozwala na ograniczenie potrzeby montowanych urządzeń, co zmniejsza objętości systemowe i zapotrzebowanie na energię. To kluczowe aspekty dla procesu dekarbonizacji budownictwa. Zobaczmy to więc na przykładzie i przejdźmy teraz do zapowiadanego case study

Kaskada propanowych pomp ciepła w budynku użyteczności publicznej

Analizowany budynek to ośrodek medycyny pracy o zapotrzebowaniu na moc chłodniczą 350 kW przy temperaturze 32 stopni. Po stronie grzania zapotrzebowanie wynosi 180 kW (temp. projektowa -20 st. Celsjusza). Pozostałe dane znajdują się na poniższej grafice.

Źródło: Forum Pomp Ciepła – Panasonic

Dla takiego charakteru pracy budynku wymagane było przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Dlatego zastosowano tutaj kaskadę pięciu pomp ciepła AQUA-G BLUE. To najnowsze rozwiązanie od firmy Panasonic, oparte o czynnik R290 w mocy nominalnej 80 kW dla trybu grzania i 75 kW mocy nominalnej w trybie chłodzenia.

Co można zyskać dzięki temu urządzeniu?

Zaprojektowane źródło chłodu o mocy 350 kW daję znakomitą możliwość wykorzystania pompy ciepła jako jedyne źródło ciepła. W przypadku budynku, którego wymaganiem jest zastosowanie systemu klimatyzacji i ogrzewania może się to odbyć tym samym źródłem. Oczywiście to źródło trzeba w odpowiedni sposób zaprojektować, aby umożliwić pracę w trybie mieszanym – zaznacza ekspert.

Praca mieszana pozwala na przełączanie pracy pomp ciepła działających w kaskadzie, co jest rozrysowane na powyższym schemacie. Dzięki temu zyskano możliwość przełączania pracy jednej, dwóch bądź kilku pomp na potrzeby bufora chłodu lub ciepła. 

Oczywiście taki układ może również pracować w trybie priorytetu ciepłej wody użytkowej. W taką funkcjonalność wyposażono nasz sterownik kaskadowy. Jeżeli pojawia się nagłe zapotrzebowanie na ciepłą wodę użytkową i temperatura w zbiorniku spada poniżej określonego pułapu temperaturowego, to urządzenie z automatu przełącza się na tryb ogrzewania ciepłej wody użytkowej i generuje ciepłą wodę do osiągnięcia założonej górnej granicy temperaturowej zbiornika – tłumaczy Sylwester Stafiej z Panasonic.

Odbiorniki końcowe w tej instalacji to klimakonwektory w trybie grzania 45/40 st. Celsjusza na zasilaniu i w trybie chłodzenia 7/12 st. Celsjusza. Tym samym są to temperatury typowo dostosowane pod pracę pompy ciepła. 

Omawiany budynek został wykonany w typie starego budownictwa i przeszedł termomodernizację. Przez co stosunek mocy chłodniczej zamyka się w proporcji 2:1. W nowopowstających budynkach ten stosunek często wynosi 3:1, a nawet 4:1. Jasno widać, że zapotrzebowanie na chłód przewyższa zapotrzebowanie na ciepło. Propanowa pompa ciepła świetnie sobie z tym radzi. Jednocześnie jej możliwości eksploatacyjne wykraczają daleko poza ramy budownictwa mieszkalnego czy użyteczności publicznej. Można ją również wdrażać do systemów HVAC dla firm produkcyjnych.

Źródło: Forum Pomp Ciepła – Panasonic

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia