Spomedzi chladiacich technológií je výber chladiva jedným z faktorov, ktoré môžu pomôcť zlepšiť nielen účinnosť, ale aj vplyv chladiacich a vykurovacích systémov na životné prostredie a náklady na ich prevádzku. Propán (R-290), chladivo ktoré spĺňa všetky tieto aspekty, je technicky realizovateľné riešenie pre malé a stredné aplikácie chladenia, tepelných čerpadiel a klimatizácie. Obavy z jeho horľavosti však spomalili jeho šírenie.
Medzi opatrenia na zabránenie rizika výbuchu pri používaní horľavých chladív patrí tesná konštrukcia systémov a dodržiavanie bezpečnostných noriem. Vďaka týmto opatreniam, môžeme naplno využiť všetky výhody propánu ako chladiva, ktorých je v porovnaní s ostatnými chladivami naozaj veľa. Tu je šesť najdôležitejších:
1. Nízka cena
Nízka cena prírodných chladív nie je hlavným dôvodom pre ich výber a použitie, ale rozdiel v porovnaní so syntetickými chladivami je taký veľký, že túto výhodu nemožno ignorovať. V tejto súvislosti je ďalším dôležitým aspektom, ktorý treba zohľadniť, stabilita cien. Vývoj cien za posledné tri roky skutočne ukázal, že jediné chladivá s prakticky stálymi cenami boli prírodné, ako napríklad propán.
2. Čistá kvapalina
Propán je čistá kvapalina, naproti tomu väčšina alternatívnych chladív sú zmesi kvapalín, teda viaczložkové. Ak majú zložky zmesi rôzne teploty vyparovania a kondenzácie, zmes je zeotropická a chladivo má kĺzavú teplotu vyparovania. Napríklad R-455A má hodnotu kĺzania teploty vyparovania 12 K a R-454C má hodnotu kĺzania 6 K.
Vysoké hodnoty kĺzania teploty vyparovania ovplyvňujú konštrukciu zariadenia a účinnosť výmenníkov tepla. Stručne povedané, použitie čistej kvapaliny ako chladiva eliminuje všetky nepríjemnosti spojené s kĺzaním vyparovacej teploty.
3. Nízke GWP
Propán má zanedbateľnú hodnotu GWP (potenciál globálneho otepľovania), konkrétne 3. To znamená, že jeho vplyv na skleníkový efekt, tj priame emisie, je zanedbateľný: preto nepodlieha obmedzeniam a možno ho považovať za dlhodobé riešenie.
4. Očakávané zvýšenie jeho používania v dôsledku novej normy IEC 60335-2-89
Nová verzia normy IEC 60335-2-89, ktorá bola schválená v júni 2019, umožňuje okrem iných modifikácií zvýšenie maximálneho množstva propánu na 500 g pre komerčné chladiace zariadenia.
5. Vysoká účinnosť
Propán má vynikajúce termodynamické vlastnosti, čo vedie k vysokej energetickej účinnosti. Napríklad latentné teplo odparovania propánu je takmer dvakrát vyššie ako teplo najbežnejších chladív HFC: to znamená vyšší účinok chladenia / ohrevu pri rovnakom hmotnostnom prietoku chladiva.
Vedci robili simuláciu s cieľom porovnania chladiacej kapacity a a hodnoty EER kompresora s rôznymi chladivami: R-404A, R-455A, R-454C, R-1234yf, R-1234Ze (E) a propánom.
Pri pohľade na výsledky uvedené v nasledujúcom grafe, získané simuláciou využitím malého tepelného čerpadla za rovnakých prevádzkových podmienok, sa namerané hodnoty pri propáne ukázali ako oveľa lepšie. Napríklad EER nameraný pri propáne je 1,08, čo znamená o 22% vyššiu hodnotu ako EER s R-454C (EER = 0,89). Za rovnakých podmienok je chladiaca kapacita propánu 0,74, čo znamená o 22% viac ako v prípade R-454C (EER = 0,59).
Vyššia účinnosť samozrejme znamená nižšie prevádzkové náklady a nižšie nepriame emisie CO2.
6. Prírodné chladivo
História vývoja chladív nám ukazuje, že každá generácia syntetických chladív je postupne vyradená z používania kvôli rôznym nebezpečným účinkom do atmosféry. Chladivá CFC a HCFC boli predmetom Montrealského protokolu kvôli ich účinku na stenčovanie ozónovej vrstvy. Používanie chladív HFC sa teda rozširovalo dovtedy, až kým sa nezistil ich negatívny vplyv na skleníkový efekt. V súčasnosti Kigaliho zmena a doplnenie Montrealského protokolu zavádza postupné znižovanie HFC v postupných krokoch počas prvej polovici tohto storočia, zatiaľ čo ako alternatíva sa odporúča nová generácia syntetických chladív, HFO. Výskum vplyvu HFO na životné prostredie však už prebieha. Nemecká spolková vláda napríklad financuje výskumný projekt zameraný na štúdium kyseliny trifluóroctovej (TFA), primárneho produktu atmosférickej degradácie R-1234yf (R-455A má 75,5% R-1234yf; R-454C má 78,5% R -1234yf).
V tejto súvislosti sú prírodné chladivá, napríklad propán, pre nás všetkých 100% zárukou do budúcnosti.
Zhrnutie …
Tu je uvedených šesť dôvodov použitia propánu ako chladiva:
1. Nízka cena: nízke náklady na chladivo
2. Čistá kvapalina – jednozložkové: bez kĺzania teplôt
3. Nízke GWP: dlhodobé riešenie
4. Očakávané zvýšenie ich používania v dôsledku nového IEC 60335-2-89: väčšia dostupnosť komponentov
5. Vysoká účinnosť: nízke prevádzkové náklady
6. Prírodné chladivo: nepodlieha budúcim obmedzeniam