Pompa ciepła na propan w mieszkaniu? Niemcy sprawdzili, czy to bezpieczne

• Fraunhofer ISE pokazał, że pompa ciepła na propan może działać nawet w pojedynczym mieszkaniu. Demonstrator miał 4,9 kW mocy i zawierał tylko 150 g R290.
• Ograniczenie ilości propanu ma zmniejszać ryzyko związane z jego palnością. W projekcie przeprowadzono ponad 100 prób kontrolowanego wycieku i testowano pięć systemów zabezpieczeń.
• Rozwiązanie może być alternatywą przy modernizacji bloków z indywidualnymi kotłami gazowymi. Na razie pozostaje jednak demonstratorem badawczym, a nie gotowym produktem rynkowym.

Czy pompę ciepła wykorzystującą propan można zamontować nie tylko przy bloku, ale nawet w pojedynczym mieszkaniu? Fraunhofer ISE pokazuje, że technicznie jest to możliwe, choć wymaga odpowiedniego ograniczenia ilości palnego czynnika i właściwego systemu bezpieczeństwa. W zakończonym projekcie LC R290 powstały rozwiązania od centralnych urządzeń dla całych budynków po demonstrator o mocy 4,9 kW zawierający zaledwie 150 g propanu.

Jeden blok, kilka możliwych rozwiązań

Fraunhofer ISE realizował projekt wspólnie z konsorcjum 20 przedsiębiorstw z branży grzewczej i mieszkaniowej. Analizowane budynki wielorodzinne miały zapotrzebowanie na moc grzewczą od 23 do 93 kW i różniły się m.in. sposobem ogrzewania, dostępnym miejscem oraz możliwością wykorzystania poszczególnych dolnych źródeł. Badacze doszli więc do wniosku, że modernizacji takich obiektów nie da się sprowadzić do jednego uniwersalnego schematu.

„Nie ma jednego rozwiązania technologicznego, które sprawdzi się wszędzie” – wskazuje koordynator projektu Björn Nienborg. Fraunhofer podkreśla, że wraz z pompą trzeba dobrać również magazynowanie ciepła, hydraulikę, sterowanie i sposób dystrybucji energii w budynku. W jednym obiekcie sensowna może być duża jednostka centralna, a w innym kilka mniejszych urządzeń przypisanych do mieszkań.

20% mniej propanu i 15% większa efektywność

Jednym z demonstratorów była centralna pompa ciepła przeznaczona do ustawienia na zewnątrz budynku. Według Fraunhofer ISE udało się w niej zmniejszyć napełnienie propanem o 20% względem porównywalnych urządzeń, a jednocześnie zwiększyć efektywność o 15%. Instytut nie sprowadza więc rozwoju R290 wyłącznie do zwiększania mocy urządzeń, lecz koncentruje się także na minimalizowaniu ilości czynnika.

Ma to znaczenie ze względu na właściwości propanu. R290 ma bardzo niski potencjał tworzenia efektu cieplarnianego, ale jest czynnikiem palnym, dlatego ilość znajdująca się w obiegu wpływa na projekt zabezpieczeń. W projekcie powstał również kompaktowy demonstrator pompy solanka–woda do montażu wewnętrznego, osiągający 28 kW mocy grzewczej przy warunkach B0/W55, czyli temperaturze dolnego źródła 0°C i wody na zasilaniu 55°C.

150 gramów propanu w pompie dla mieszkania

Jeszcze ciekawsza jest koncepcja urządzenia przeznaczonego dla pojedynczego lokalu. Demonstrator osiągnął 4,9 kW mocy przy B0/W55 i wykorzystywał tylko 150 g R290, a źródłem ciepła miał być wspólny obieg hydrauliczny zasilany np. geotermią, wodą gruntową albo niskotemperaturową siecią ciepłowniczą. Takie rozwiązanie może być szczególnie interesujące przy modernizacji bloków, w których każde mieszkanie ma obecnie własny kocioł gazowy.

Fraunhofer wskazuje, że ograniczenie napełnienia do 150 g ma zmniejszyć potencjalne zagrożenie związane z palnością propanu i umożliwić stosowanie urządzeń m.in. w kuchniach lub pomieszczeniach gospodarczych. Nie oznacza to jednak, że taki demonstrator jest już gotowym produktem przeznaczonym do swobodnego montażu w każdym mieszkaniu. To wynik prac badawczo-rozwojowych pokazujący możliwy kierunek konstrukcji przyszłych urządzeń.

• Zobacz również: Nie zamontujesz magazynu energii w bloku. Nowe prawo ci na to nie pozwoli

Ponad 100 prób kontrolowanego wycieku

Bezpieczeństwo było osobnym obszarem projektu. Naukowcy przeprowadzili ponad 100 prób kontrolowanego uwalniania propanu i sprawdzili pięć różnych koncepcji zabezpieczeń dla urządzeń montowanych wewnątrz budynków. Wyniki potwierdziły skuteczność rozwiązania z wentylowaną obudową opisanego w normach EN 378 i IEC 60335-2-40, a dodatkowo badano koncepcje odprowadzania czynnika określane jako „kominowa” i „drenażowa”.

Kolejnym etapem ma być projekt MAMMUT, realizowany do końca 2027 r. Fraunhofer chce stworzyć konfigurator, który po wprowadzeniu danych budynku będzie wskazywał możliwe warianty modernizacji i wspierał instalatorów także przy przygotowywaniu ofert. To istotne, ponieważ ponad 40% powierzchni mieszkalnej w Niemczech znajduje się w budynkach wielorodzinnych, a większość z nich nadal jest ogrzewana paliwami kopalnymi.

LC R290 pokazuje więc, że pompa ciepła dla bloku nie musi oznaczać jednej dużej jednostki stojącej przed budynkiem. Możliwe są rozwiązania centralne, urządzenia wewnętrzne, a nawet małe pompy przypisane do konkretnych mieszkań. Szczególnie interesujące 4,9 kW przy 150 g propanu pokazuje, jak daleko można ograniczyć napełnienie R290, choć droga od demonstratora laboratoryjnego do masowo dostępnego urządzenia nadal wymaga dalszych prac.

Źródła: Fraunhofer ISE – projekt LC R290 i raport końcowy, Fraunhofer ISE – projekt MAMMUT, opracowanie własne.