Nowe wymagania stawiane agregatom skraplającym do zastosowań komercyjnych

W perspektywie najbliższych lat, czekają nas zmiany, wymuszane kolejnymi wchodzącymi w życie uregulowaniami prawnymi odnoszącymi się między innymi do przepisów „środowiskowych”. Producenci, projektanci i instalatorzy powinni brać to pod uwagę. W artykule przedstawiono obecne i przyszłe wymagania stawiane komercyjnym chłodniczym agregatom skraplającym, dotyczące efektywności energetycznej, poziomu głośności oraz stosowanych czynników chłodniczych oraz przykłady rozwiązań spełniających te wymagania.

Ekoprojekt – skuteczna strategia Wspólnoty Europejskiej

Zgodnie z Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE z dnia 21 października 2009 roku Ekoprojekt oznacza „uwzględnianie aspektów środowiskowych przy projektowaniu produktu celem poprawy ekologiczności PWE (Produktu Wykorzystującego Energię) podczas jego całego cyklu życia”. Dyrektywa odnosi się bezpośrednio do Państw, natomiast akty wykonawcze – rozporządzenia odnoszą się również do przedsiębiorstw. W praktyce urządzenia wykorzystujące energię, które są dopuszczone do użytku lub wprowadzane do obrotu na terenie Unii Europejskiej, muszą spełniać ściśle określone wymogi określone przez rozporządzenia. Zapisy rozporządzeń są często uzupełniane zharmonizowanymi normami, które zostały przyjęte przez CENELEC oraz CEN czyli europejskie instytucje normalizacyjne. Normy publikowane są w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej. Ekoprojekt dzieli Produkty Wykorzystujące Energię na grupy, tak zwane LOTy:

• ENER (Energy) – obejmuje 38 grup LOT;
• ENTR (Enterprise) – obejmuje 10 grup LOT.

Dla branży HVACR najważniejszymi grupami są:

• ENER LOT 10 – Klimatyzatory pokojowe;
•  ENER LOT 10 – Wentylatory komfortu;
• ENER LOT 10 – Wentylacja mieszkaniowa;
• ENER LOT 11 – Silniki elektryczne;
• ENER LOT 11 – Wentylatory;
• ENER LOT 11 – Pompy wodne;
• ENER LOT 12 – Komercyjne chłodziarki i zamrażarki;
• ENER LOT 13 – Chłodziarki i zamrażarki do użytku domowego;
• ENER LOT 20 – Urządzenia do miejscowego ogrzewania pomieszczeń;
• ENER LOT 21 – Lokalne podgrzewacze powietrza (w tym chillery, klimatyzatory i fancoile); 
• ENER LOT 31 – Sprężarki;
• ENTR LOT 1 – Szafy chłodnicze lub mroźnicze, schładzarki lub zamrażarki szokowe urządzenia skraplające i agregatów do oziębiania cieczy;
• ENTR LOT 6 – Systemy klimatyzacyjne i wentylacyjne.

Najważniejszymi dokumentami regulującymi zgodność agregatów skraplających z Ekoprojektem są Rozporządzenie Komisji (UE) 2015/1095 z dnia 5 maja 2015 roku oraz norma PN-EN13215:2017-02 Ziębnicze zespoły skraplające – warunki znamionowe, odchyłki i sposób przedstawienia charakterystyk przez producenta. W myśl legislacji, agregaty skraplające muszą charakteryzować się wyższym współczynnikiem sprawności niż wartości zawarte w załączniku V Rozporządzenia 2015/1095 (tabela 1).

Należy jednak zwrócić uwagę na kilka istotnych faktów:

• rozpatrujemy urządzenia do zastosowań niskotemperaturowych (to=-35°C) dla Qo= 0,1 kW ÷ 20 kW oraz średniotemperaturowych (to=-10°C) dla Qo= 0,2 kW ÷ 50kW;
•  w zależności od wydajności chłodniczej, rozróżniamy dwa współczynniki sprawności: COP dla mniejszych urządzeń (gdzie warunki otoczenia mają znikomy wpływ na wydajność chłodniczą) oraz SEPR dla większych systemów (gdzie warunki otoczenia mają już znaczący wpływ na wydajność chłodniczą).

SEPR to sezonowy współczynnik sprawności, który jest wyliczany na podstawie liczby godzin występowania konkretnej temperatury otoczenia dla klimatu umiarkowanego (rys. 1.) Warto zwrócić uwagę, że zakres temperatur przedstawiony na pomarańczowym tle, występuje około 80% czasu w roku.

Zgodnie z normą, do obliczeń współczynników sprawności przyjmuje się, że:

• referencyjna temperatura otoczenia wynosi 32°C;
• agregaty chłodzone wodą są rozpatrywane w inny sposób;
• współczynnik sprawności może być obliczany zarówno dla 10 K przegrzania (5 K dla urządzeń amoniakalnych), jak i również przy 20°C temperatury gazu na ssaniu sprężarki;
• obecnie, wymagana wartość współczynnika sprawności może być powiększona o 10% dla układów pracujących na czynniku chłodniczym charakteryzującym się GWP mniejszym od 150.

Agregaty pracujące zarówno w temperaturze średniej jak i niskiej, muszą spełniać wymogi dla obu temperatur roboczych. Na rysunku 2. przestawiony został wycinek dokumentacji technicznej takiego agregatu – ZEAS produkcji DAIKIN (temperatura jego odparowania zawiera się w granicach od -45°C do +10°C) Zgodnie z rozporządzeniem wykonawczym dyrektywy o Ekoprojekcie, poniższe modele agregatów ZEAS dla zastosowań średniotemperaturowych powinny charakteryzować się współczynnikami SEPR większymi od 2,55 i wynoszą one odpowiednio 3,86 oraz 3,79!. Te same agregaty spełniają również wymagania dla niskiej temperatury odparowania.

Na zdjęciu (rys. 3.) przedstawiono przykładową realizację z zastosowaniem agregatów skraplających serii ZEAS charakteryzujących się wysoką efektywnością oferowanych w wydajności od 12,5 kW do 75,8 kW dla zastosowań średniotemperaturowych. Te same agregaty mogą również pracować przy niskiej temperaturze odparowania, a ich wydajności zawierają się w przedziale od 5,51 kW do 29,6 kW.

Pomimo tego, że jest to powietrzny agregat skraplający, możemy umieścić go także w pomieszczeniu i wyprowadzić wyrzut gorącego powietrza na zewnątrz. Wentylatory agregatów mają w standardzie 78 Pa sprężu dyspozycyjnego, co pozwala bezproblemowo podłączyć do nich kanały wentylacyjne odprowadzające gorące powietrze na zewnątrz.

Nowe wymagania dotyczące ochrony przed hałasem w budynkach

Prezes PKN dnia 8 grudnia 2017 roku zatwierdził normę PN-B-02151-2:2018-01 mówiącą o wymaganiach dotyczących dopuszczalnego poziomu dźwięku w pomieszczeniach. Dokument zastępuje obowiązującą do tej pory wersję z 1987 roku. Norma ta reguluje „dopuszczalny poziom hałasu w pomieszczeniach chronionych, w budynkach mieszkalnych, budynkach zamieszkania zbiorowego i budynkach użyteczności publicznej”, czyli we wszystkich miejscach przeznaczonych na pobyt ludzi.

Wymogi PN-B-02151-2:2018-01 mają zastosowanie przy projektowaniu, zmianie sposobu użytkowania i eksploatacji, nadbudowie, rozbudowie, wznoszeniu i przebudowie budynków:

• mieszkalnych wielorodzinnych i jednorodzinnych;
• użyteczności publicznej;
• zamieszkania zbiorowego.

Warunkiem oceny dopuszczalnego poziomu hałasu są pomieszczenia z zamkniętymi drzwiami i oknami oraz zapewnioną wymianą powietrza. Ocena zależy od pory użytkowania lokalu (a nie od pory dnia lub nocy).