Kølemiddel: Varmepumpe med propan giver fordele
Når det gælder driften af varmepumper, spiller kølemidler en vigtig rolle. Uden disse ville varmesystemet ikke fungere. Men hvad er et kølemiddel egentlig? Hvorfor er de så vigtige for Carrier-varmepumper, og hvilken rolle spiller naturlige alternativer som f.eks. propan? Vi giver et overblik og viser fordele og ulemper ved de forskellige stoffer.
Hvad er kølemidler, og hvad gør de?
Kølemidler er syntetiske eller naturlige væsker, som bl.a. bruges i Carriers varmepumper. De har særlige egenskaber, der gør dem i stand til at overføre varme fra et medium ved lav temperatur til et medium ved højere temperatur. I processen gennemgår de forskellige faseændringer, som følgende oversigt viser:
- Varmeoptagelse fra omgivelserne: I det første trin strømmer kølemidlet i varmepumpen gennem en fordamper. Det er en varmeveksler, som overfører energien fra udeluften, jorden eller grundvandet til mediet. Det absorberer varme og fordamper.
- Trykket og temperaturen stiger i kompressoren: Kølemiddeldampen strømmer derefter gennem en kompressor. Det øger trykket, hvorved temperaturen også stiger. Det er vigtigt for at kunne frigive den medbragte varme.
- Varmeoverførsel til omgivelserne: Kølemidlet strømmer igen gennem en varmeveksler og overfører varme til det køligere miljø. Varmeveksleren kaldes en kondensator, da kølemidlet bliver flydende på dette tidspunkt.
- Ekspansion af kølemidlet: Hvis den transporterede varme er blevet frigivet til omgivelserne eller det opvarmede vand, vender kølemidlet tilbage til sin flydende tilstand. Det strømmer gennem en særlig ventil, hvor det aflaster trykket og er tilgængeligt for cyklussen igen.
Bemærk: Da cyklussen kan vendes, er det også muligt at køle med en varmepumpe.
Høje krav til kølemidler til varmepumper
For at kølemiddelkredsløbet kan fungere som beskrevet, skal stoffet opfylde forskellige egenskaber. Disse omfatter f.eks:
- God faseændringsadfærd (væske til damp og omvendt)
- Kemisk stabilt under alle tænkelige driftsforhold
- Ikke-giftigt for at forhindre skader
- Fremtidssikret med hensyn til GWP (Global Warming Potential) og ODP (Ozone Depletion Potential)
Uden disse egenskaber ville køleprocessen ikke være mulig i den ønskede form. Temperaturen kunne ikke hæves som ønsket, eller output ville ikke nå de krævede værdier.
Mærkning af kølemidler
For at sikre klar identifikation mærkes kølemidlerne med et standardiseret mønster, der starter med 'R' (for Refrigerant/Kølemiddel), efterfulgt af et tal og i nogle tilfælde et bogstav.
- Halogenerede kølemidler (fx HFC'er, som R134a): Disse følger mønsteret R-XYZ, hvor tallene er relateret til molekylets kemiske opbygning. De præcise regler er tekniske, men de står for antallet af kulstofatomer (X), brintatomer (Y) og fluoratomer (Z). Et lille bogstav til sidst (som 'a' i R134a) indikerer, at molekylet har samme formel, men en anden struktur (en isomer).
- Uorganiske (naturlige) kølemidler: Disse kendes på et trecifret nummer, der starter med 7. Eksempler er ammoniak (R717), vand (R718) og kuldioxid (R744).
- Kulbrinter (fx propan): Disse har et R efterfulgt af tre cifre, men starter typisk ikke med 7. Eksempler: Propen (R1270), Propan (R290) og Isobutan (R600a).
Der findes også blandinger af forskellige stoffer, som kan kendes på et stort bogstav. Specialister skelner mellem zeotropiske blandinger, som ændrer deres struktur på grund af faseændringen, og azeotropiske blandinger, som bevarer deres struktur.
Hvilke kølemidler findes der til varmepumper?
Valget af kølemiddel afhænger af flere faktorer. De vigtigste er systemets behov (især fremløbstemperatur og varmekilde) og kølemidlets miljøpåvirkning (klimaeffekt).
På grund af den såkaldte F-gas-forordning (EU-forordning nr. 517/2014) begrænses nu brugen af kølemidler med høj GWP (de fluorholdige drivhusgasser, HFC'er). Derfor er naturlige kølemidler som propan (R290) og de nye HFO-kølemidler nu miljømæssigt og lovgivningsmæssigt de mest fordelagtige løsninger for fremtidens varmepumper.
Højere krav til installation på grund af naturlige kølemidler
Naturlige kølemidler til varmepumper har ofte højere strukturelle krav. Det skyldes, at medierne ofte er brandfarlige. Propan er et godt eksempel på dette. I praksis er den potentielle fare dog lav, da sikkerhedsforanstaltninger er høje:
- kølekredsløbene er hermetisk lukkede
- bruges kun meget små mængder kølemiddel
- der er obligatoriske sikkerhedsafstande til kælderdøre og vinduer
Kan naturlige kølemidler betale sig til varmepumpen?
Når det drejer sig om brug i villaer, anvendes propanvarmepumper som Carrier AquaSnap 30AWH-P med R290 propan som kølemiddel, i stigende grad i dag. Mediet har en GWP på tre og er derfor tre gange mere skadeligt end CO₂, når det slippes ud i atmosfæren. Sammenlignet med konventionelle medier som R410A og R134a er det globale opvarmningspotentiale dog mindst 590 gange lavere. Desuden når en varmepumpe med R290 (propan) højere temperaturer. Teknologien er derfor perfekt til både nye og eksisterende bygninger, f.eks. hvis man ønsker at eftermontere en varmepumpe.
Varmepumper med R290 propan: Fordele og ulemper
Propan har et lavt GWP. Det har et lavt globalt opvarmningspotentiale og er ikke påvirket af F-gasforordningen. Mediet er generelt billigt og vil fortsat være tilgængeligt i fremtiden. Dets termodynamiske egenskaber er også en fordel. De muliggør effektiv og pålidelig drift - også af Carriers propanvarmepumper. Følgende oversigt viser de vigtigste fordele på et øjeblik:
- Lave driftsomkostninger takket være høj energieffektivitet
- Bredt anvendelsesområde takket være temperaturer på op til 70 °C
- Kan også bruges i gamle bygninger uden omkostningstunge ombygningsforanstaltninger
- Fremtidssikret takket være det lave GWP på 3
- Tilskud til varmepumpen takket være naturlige kølemidler
En varmepumpe med propan har også ulemper. Det skyldes, at mediet er meget brandfarligt og derfor forbundet med et vist farepotentiale. I praksis er dette dog normalt irrelevant. Det skyldes den lave kølemiddelfyldning, hermetisk forseglede kølekredsløb og højere sikkerhedsforanstaltninger under installationen.
