Energiforsyning med R290 varmepumper
Teknisk artikkel i HLH
Bruk av fornybare varmeproduksjonssystemer og tilhørende reduksjon av CO2-utslipp er viktige mål for fremtiden. Varmepumper med naturlige kjølemedier spiller en avgjørende rolle i dette. En titt på et pågående prosjekt i Stuttgart-forstaden Leonberg viser hvilke beslutninger ingeniører og spesialplanleggere står overfor for tiden, og hvilken bakgrunnsinformasjon som kan brukes til å skape en fornuftig og langsiktig løsning for kunden.
Midt i Leonberg, Baden-Württemberg, bygges for tiden den terrasserte nybygningen til en av verdens største billeverandører. Bygget med en takhøyde på godt 26 meter skal bli det nye arbeidsstedet for rundt 2.000 ansatte. Første etasje huser barnehage og restaurant, mens resten av det nye bygget skal brukes til administrasjon og forskning. Siden 2020 har selskapet kunnet hevde at alle de mer enn 400 lokasjonene er klimanøytrale. Følgelig var fokuset for det nye bygget i Leonberg også på bærekraft og energieffektivitet. For eksempel skal kravene til oppvarming og kjøling dekkes av luftkjølte kjølere og vannkjølte varmepumper. Men hva bør vurderes her og hvilke optimaliseringer påvirker effektiviteten til prosjektet?
Fra ozonhullet til det evige kjemikalie
Valget av kjølemiddel er en uunngåelig del av ethvert prosjekt, fordi det også er viktig. Tilbudet er stort, og det samme er dagens usikkerhet. For eksempel søker EU-parlamentet en endring i den såkalte F-gassforordningen. Forordning (EU) nr. 517/2014 om fluorholdige klimagasser har vært i kraft siden 1.1.2015. Målet er å redusere utslippene av fluorholdige klimagasser i EU med 70 millioner tonn CO2 tilsvarende 35 millioner tonn CO2 -ekvivalenter innen 2030. Disse målene skal nå justeres igjen og tidsfrister forkortes – med betydelig innvirkning på kjølemidler som brukes i varmepumper.
Men først, la oss starte med å se på kjølemedier på 1970-tallet. Det er velkjent at klorfluorkarboner (KFK som R12) i stor grad er ansvarlige for nedbrytningen av ozonlaget. Etter at dette var bevist, ble bruken av KFK forbudt. Forskyvningen skjedde ganske raskt, fordi hydrofluorkarboner (HFK) allerede var overbevisende som erstatninger med tilsvarende gode termodynamiske egenskaper. Det ingen mistenkte den gang, var imidlertid klimagasseffekten av disse stoffene. I 1997 klassifiserte FNs Kyoto-protokoll HFK og HFK som klimagasser. Til syvende og sist er dette et viktig skritt mot å beskytte jorden mot kjemisk produserte, miljøskadelige kjølemedier. Med den opprinnelige F-gassforordningen fra 2006, den nye utgaven fra 2014 og den forventede endringen i begynnelsen av 2024, har det kommet og kommer ytterligere byggesteiner som ytterligere begrenser bruken av fluorerte gasser. Dette har allerede innvirkning på tilgjengelighet og priser. I følge utkastet, som for tiden diskuteres i Europaparlamentet, vil F-gasser med et globalt oppvarmingspotensial (GWP) større enn 150 ikke lenger tillates brukt til vedlikehold og service fra 2030. I tillegg er det et generelt forbud mot nye stasjonære kjølesystemer med fluorerte kjølemedier fra 2025, som har blitt stadig mer diskutert siden i år fordi en ny negativ egenskap ved disse HFK-ene og HFK-ene er identifisert under fellesbetegnelsen PFAS (per- og polyfluoralkylstoffer). Dette er fluorholdige stoffer i kjølemedier som er ekstremt vedvarende og også utgjør en fare for mennesker på grunn av forgiftning av miljøet. Et vidtrekkende forbud mot disse «evighetskjemikaliene» vurderes for tiden av EU.
Alternativ: Naturlige kjølemedier
På bakgrunn av usikkerhetene beskrevet ovenfor, blir bruken av naturlige kjølemedier stadig viktigere. På årets ISH har for eksempel mange produsenter allerede presentert varmepumper med propankjølekretser. Propan (R290) er et hydrokarbon og imponerer med sine enestående termodynamiske egenskaper og høye miljøkompatibilitet (GWP på 3). Derfor vil det ikke være underlagt forbud i EU-forskrifter.
Selv om kjølemediet propan er en brennbar gass (klassifisert i henhold til ISO 817 og ANSI/ASHRAE 34 i sikkerhetsklassifisering A3), med nødvendig kunnskap, kan det tas forholdsregler med R290-systemer for å unngå risiko i denne forbindelse. Det er viktig at systemene er utformet på en slik måte at de er i samsvar med de juridiske standardene og spesifikasjonene. For å gjøre en lekkasje så usannsynlig som mulig, må alle forbindelser være teknisk tette på lang sikt. Skulle det likevel oppstå en lekkasje, trer anleggssikkerhetskonseptet, som også brukes i Leonberg, i kraft. Her overvåkes systemene kontinuerlig med en gasssensor kombinert med et totrinnssystem.
Det er ofte mulig å sette opp et propananlegg utendørs. Dette bør brukes når det er mulig. Propan er veldig flyktig, slik at det ikke kan oppstå propanakkumulering hvis utendørsinstallasjonen utføres riktig. I dag finnes det også løsninger for innendørs applikasjoner, enten ved å designe spesielle maskinrom eller ved hjelp av systemer med lav kjølemiddelfylling og ventilert hus, som kan utvides på en modulær måte.
