Chladiva

Neviditelní pomocníci našeho komfortu a jejich proměna

Chladiva jsou fascinující, i když často neviditelné látky, které hrají klíčovou roli v našem každodenním životě. Bez nich bychom si jen stěží dokázali představit fungování chladniček, mrazniček, klimatizací či tepelných čerpadel. Jedná se o chemické látky nebo směsi látek, které v uzavřeném tepelném cyklu neustále mění své skupenství z plynného na kapalné a zpět. Tato fázová přeměna jim umožňuje přenášet teplo z jednoho prostoru do druhého, čímž dosahujeme požadovaného chlazení či ohřevu.

K čemu se chladiva využívají?

Spektrum využití chladiv je široké a zahrnuje:

• Domácí spotřebiče: Chladničky a mrazničky udržují potraviny čerstvé a bezpečné.
• Klimatizace: Zajišťují komfortní klima v našich domovech, kancelářích i automobilech během horkých letních měsíců.
• Tepelná čerpadla: Efektivně využívají teplo z okolního prostředí (vzduchu, země, vody) k vytápění budov i ohřevu vody.
• Průmyslové chlazení: Nezbytné v mnoha průmyslových odvětvích pro chlazení strojů, procesů a skladování.
• Doprava: Chladicí systémy pro přepravu potravin a léčiv zajišťují jejich kvalitu během transportu.
• Motorová vozidla: Již mnoho let standardní výbava téměř všech druhů motorových vozidel.

Historický kontext a ekologické výzvy

Používání chladiv však s sebou nese i ekologické výzvy. V 80. letech 20. století se zjistilo, že dříve hojně využívané chlorfluoruhlovodíky (CFC), jako například R-12, mají drastický negativní dopad na ozonovou vrstvu Země. Tato zjištění vedla k postupnému vyřazování CFC a hledání ekologičtějších alternativ. Následně se začaly používat hydrochlorfluoruhlovodíky (HCFC), jako například R-22, které měly nižší potenciál poškozování ozonové vrstvy, ale stále nebyly ideálním řešením kvůli svému potenciálu globálního oteplování (GWP).

V současnosti se klade důraz na chladiva s nulovým nebo velmi nízkým potenciálem poškozování ozonové vrstvy (ODP) a nízkým potenciálem globálního oteplování (GWP). Mezi tato moderní chladiva patří například R-32 a R-290.

Co je GWP?

GWP je zkratka pro Global Warming Potential, což v překladu znamená potenciál globálního oteplování. Jedná se o relativní měřítko, které udává, kolikrát více tepla zachytí v atmosféře určité množství skleníkového plynu ve srovnání se stejným množstvím oxidu uhličitého (CO₂), a to za definované časové období (obvykle 100 let).

Jednoduše řečeno:

• GWP nám pomáhá porovnat, jak moc jednotlivé skleníkové plyny přispívají ke globálnímu oteplování.
• CO₂ má definovanou hodnotu GWP = 1.
• Plyn s GWP vyšším než 1 má větší potenciál přispívat ke skleníkovému efektu než stejné množství CO₂. Například chladivo R-410A s GWP 2088 zachytí za 100 let 2088krát více tepla než stejné množství CO₂.
• Plyn s GWP nižším než 1 má menší potenciál přispívat ke skleníkovému efektu než stejné množství CO₂.
• Příklad: 1kg chladiva R-410A je ekvivalentem 2088kg CO₂. 

Přehled vybraných chladiv:

R-410A:

• Složení: Směs difluorometanu (R-32) a pentafluorethanu (R-125) v poměru 50/50.
• ODP (Potenciál poškozování ozonové vrstvy): 0 (nulový).
• GWP (Potenciál globálního oteplování): Vysoký (cca 2088).
• Charakteristika: Jedno z nejpoužívanějších chladiv v klimatizačních systémech a tepelných čerpadlech v minulosti a současnosti. Nabízí dobrou energetickou účinnost a je relativně bezpečné z hlediska hořlavosti. Nicméně jeho vysoký GWP je důvodem k postupnému nahrazování ekologičtějšími alternativami.
• Použití: Klimatizace, tepelná čerpadla.
• Hořlavost: Nehořlavý.

R-32:

• Složení: Difluorometan (HFC).
• ODP (Potenciál poškozování ozonové vrstvy): 0 (nulový).
• GWP (Potenciál globálního oteplování): Střední (cca 675).
• Charakteristika: Moderní chladivo s nulovým ODP a výrazně nižším GWP než R-410A. Vykazuje dobrou energetickou účinnost a má vyšší objemovou chladicí kapacitu, což může vést k menším a kompaktnějším zařízením. Je mírně hořlavé (třída A2L), což vyžaduje dodržování specifických bezpečnostních opatření při instalaci a servisu.
• Použití: Nové klimatizace, tepelná čerpadla.
• Hořlavost: Mírně hořlavé.

R-290 (Propan):

• Složení: Uhlovodík (propan).
• ODP (Potenciál poškozování ozonové vrstvy): 0 (nulový).
• GWP (Potenciál globálního oteplování): Velmi nízký (cca 3).
• Charakteristika: Přírodní chladivo s vynikajícími termodynamickými vlastnostmi a velmi nízkým dopadem na životní prostředí. Je vysoce hořlavé (třída A3), což omezuje jeho použití na systémy s menší náplní chladiva a vyžaduje přísná bezpečnostní opatření.
• Použití: Domácí chladničky a mrazničky, menší klimatizační jednotky, tepelná čerpadla.
• Hořlavost: Vysoce hořlavé.

Budoucnost chladiv:

Vývoj v oblasti chladiv směřuje k látkám s co nejnižším dopadem na životní prostředí, vysokou energetickou účinností a přijatelnými bezpečnostními charakteristikami. Intenzivně se zkoumají a zavádějí nová syntetická chladiva s nízkým GWP (tzv. HFO - hydrofluoroolefiny) a stále větší pozornost se věnuje i přírodním chladivům, jako je propan (R-290), oxid uhličitý (R-744) a amoniak (R-717).

Výběr správného chladiva je klíčový pro efektivní a ekologicky šetrný provoz chladicích a topných systémů. S rostoucím povědomím o klimatických změnách a zpřísňujícími se regulacemi bude tento výběr hrát stále důležitější roli v našem úsilí o udržitelnou budoucnost.