Безопасен ли хладагент теплового насоса?

Федеральное правительство считает тепловые насосы являются будущим домашнего отопления, настолько, что Закон о снижении инфляции 2022 года предоставляет налоговый кредит домовладельцам, которые устанавливают новый. Тепловые насосы не сжигают ископаемое топливо и потребляют часть энергии, которую потребляют электрические печи.

Но это не значит, что тепловые насосы не влияют на окружающую среду. Они все еще делают, в основном потому, что они используют хладагент.

В прошлом было доказано, что хладагенты для холодильников и кондиционеров оказывают негативное воздействие на окружающую среду. В 1987 году международный договор под названием Монреальский протокол запретил использование хладагентов, наиболее часто используемых в то время. Оказывается, химические вещества, содержащиеся в этих хладагентах, были частично ответственны за истощение озоновый слой в земной атмосфере и сезонные «озоновые дыры» над севером и югом Поляки.

Хладагенты, появившиеся после Монреальского протокола, не наносят вреда озоновому слою, но все же имеют некоторые неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Следовательно, разработка идеального хладагента находится в стадии разработки. На сегодняшний день еще никто не разработал хладагент, который бы не вызывал опасений по поводу безопасности. Это не должно никого останавливать от установки Тепловой насос, потому что преимущества технологии намного перевешивают риски.

Что такое хладагент?

Хладагент в кондиционере, холодильнике или тепловом насосе представляет собой соединение, которое циркулирует внутри охлаждающих змеевиков. Хладагент способен передавать тепло из одного места в другое — в случае Тепловой насос, из помещения на улицу. Ни одна холодильная установка не будет работать без хладагента.

Хладагент, используемый в системе теплового насоса, должен иметь несколько качеств:

• Низкая температура кипения;
• Нетоксичный;
• Не воспламеняется;
• Высокий потенциал поглощения тепла;
• Нулевой эффект на озоновый слой; и
• Низкий потенциал глобального потепления.

Существует четыре общих класса хладагентов: хлорфторуглероды (ХФУ), гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), гидрофторуглероды (ГФУ) и гидрофторолефины (ГФО). ХФУ и ГХФУ содержат хлор, который является химическим веществом, ответственным за разрушение озонового слоя, и оба были выведены из употребления или находятся в процессе поэтапного отказа. Большинство современных хладагентов представляют собой ГФУ, ГФО или их комбинацию.

Безопасен ли хладагент теплового насоса?

Тепловые насосы произведенные до 2010 г., были заправлены хладагентом R-22, ГХФУ, от которого постепенно отказываются из-за его воздействия на озоновый слой. Если у вас более старая система теплового насоса, вы можете — в зависимости от модели — заменить хладагент R-22 на более безопасный R-410A. Если вы продолжите использовать свою систему с R-22, вы не сможете перезарядить ее после 2030 года, когда вступит в силу последний этап поэтапного отказа от нее.

R-410A представляет собой ГФУ, не разрушающий озоновый слой. Он продается под торговыми марками Gentron AZ-20, Suva 410A и Puron. Системы тепловых насосов произведенные после 2010 г., уже заправлены R-410A. Хотя R-410A не влияет на озоновый слой, он обладает потенциалом глобального потепления. Из-за этого он также находится в процессе поэтапного отказа от EPA.

Начиная с 2023 года хладагентом, используемым в новых системах кондиционирования воздуха и тепловых насосах, является R-454B, соединение HFO. Его нельзя использовать в системах, рассчитанных на R-410A. Он имеет низкий потенциал глобального потепления и не разрушает озоновый слой, но, к сожалению, легко воспламеняется.

Пока что похоже, что у вас не может быть всего с точки зрения безопасности. Но технология быстро развивается, и в ближайшие несколько лет, несомненно, появятся новые разработки в области хладагентов для тепловых насосов.

Эволюция хладагентов

Еще в 1800-х годах, когда люди использовали холодильники для охлаждения продуктов, немецкий профессор инженерии Карл фон Linde запатентовала первую холодильную систему, основанную на расширении и сжатии хладагента. Тот, который он использовал, был аммиаком, и многие последующие холодильники также использовали аммиак или химические вещества, такие как метилхлорид и диоксид серы. Эти химические вещества токсичны, легко воспламеняются и стали причиной многих несчастных случаев.

В 1928 году инженер, работающий в General Motors, изобрел совершенно инертный «чудодейственный» класс соединений, чтобы заменить эти опасные химические вещества. Они были известны как хлорфторуглероды, потому что они содержали углерод, фтор, водород и хлор. Это соединение было продано DuPont под торговой маркой Фреон.

Фреон стал широко использоваться до 1970 года, когда Джеймс Лавлок (известный продвижением Гипотеза Геи) смог обнаружить молекулы этих веществ, плавающие в атмосфере. Вскоре после этого ученые обнаружили монооксид хлора в стратосфере. Единственный путь, по которому он мог попасть туда, заключался в том, что богатые хлором фреоны не распадались в нижних слоях атмосферы, а мигрировали в верхние слои атмосферы и реагировали с озоном.

Это был гигантский красный флаг, и вскоре после этого ХФУ были запрещены.

По мере вывода ХФУ ученые разработали ряд альтернатив, включая ГФУ и ГХФУ, но они также считаются вредными для окружающей среды, особенно потому, что они являются парниковыми газами, а некоторые легко воспламеняются. ГФО являются самой последней разработкой. Они образуются из атомов водорода, фтора и углерода и обладают нулевым потенциалом разрушения озонового слоя и низким потенциалом глобального потепления. Учитывая возможность того, что в будущем могут быть обнаружены некоторые пока неизвестные экологические недостатки ГФО, существует также движение к использованию встречающихся в природе соединений, таких как диоксид углерода, изобутан и пропан, и еще раз аммиак, в качестве хладагенты.

Крис Дезиэль работает в сфере строительства более 30 лет. Он помог построить небольшой город в пустыне Орегона с нуля и помог основать две компании по ландшафтному дизайну. Работал плотником, сантехником, мебельщиком. Дезиэль пишет статьи о «сделай сам» с 2010 года и работал онлайн-консультантом, в последнее время — в службе Pro Referral компании Home Depot. Его работы были опубликованы на Landlordology, Apartments.com и Hunker. Дезиэль также публикует научные материалы и является заядлым музыкантом.