Supermarketům už zvoní hrana – Chladivo R407H jako náhrada za R404A

Mnoho evropských provozovatelů se nyní musí velmi rychle rozhodnout, jak v budoucnu se svými chladicími zařízeními, která obsahují chladivo R404A, naloží (zda stávající zařízení řádně zlikvidují a pořídí si nové s chladivem, které je podle současných hledisek dlouhodobě akceptovatelné a nebo sahnou po chladivu, se kterým může stávající zařízení dál pracovat – poznámka redakce). Řetězec prodejen potravin Klaas + Kock se v lednu 2018 chopil iniciativy a s profesionální podporou firmy Westfalen AG provedl záměnu původního chladiva R404A za nové chladivo R407H, které právě za tím účelem uvedla na trh firma Daikin, u svého prvního supermarketu v obci Epe u města Gronau.

Víc jak 215 prodejen vytváří základnu obchodních aktivit rodinného podniku K+K Klaas + Kock B.V. & Co. KG. Těžiště aktivit K + K leží na severozápadě Německa. Prodejny se nachází v okruhu 150 km od westfálského města Gronau, které je hlavním sídlem, a kde se nachází i přilehlý centrální sklad. Sortiment obsahuje cca 35 000 položek. Vozový park se 120 vozidly je denně na cestách, aby dokázal zásobovat všechny provozovny. K + K disponuje také vlastním dvanáctičlenným technickým servisním týmem specializovaným na odborné práce pro technická zařízení z oborů chlazení, klimatizace, vytápění, sanity a vzduchotechniky.

Firemní centrála K + K ve westfálském městě Gronau (Foto: Klaas + Kock)

Nařízení o F-plynech a jeho dopady na vlastní řetězec supermarketů zaměstnává tým K + K již mnoho měsíců. Společnost aktuálně vlastní zhruba 150 supermarketů K + K vybavených chladicím zařízením s chladivem R404A. S odbornou podporou Haralda Conrada, technického poradce z oboru chladiv firmy Westfalen AG, provedla firma K + K záměnu chladiva z R404A na nové chladivo R407H od společnosti Daikin u veškerých chladicích technologií výše zmíněné prodejny. Jedná se o jeden z prvních německých supermarketů, který se rozhodl jít touto cestou.

Klasické sdružené chladicí zařízení supermarketu

Supermarket K + K v obci Epe v okrese Borken nedaleko Gronau je prodejnou potravin (Lebensmittelmarkt) o rozloze prodejní plochy 800 m² včetně oddělení pro prodej pekařského zboží (Shopbereich für Backware). Centrální zásobování chladem má na starosti klasické chladicí zařízení se sdruženou kompresorovou kondenzační jednotkou (Verbundanlage) pro chladicí povinnosti při normálních (NK, Normal-) i nízkých (TK, Tiefkühlung) teplotách, které vyrobila firma TEKO, Altenstadt. Zařízení z roku 1997 bylo původně navrženo klasicky s chladivem R404A.

Čtrnáct metrů dlouhý chladicí regál pro mléčné produkty je od ledna 2018 provozován s chladivem R407H (Foto: Daikin)

Okruh normálního chladu (NK-Kreis, Normalkühlung) zásobuje 5 chlazených místností (Kühlräume) s teplotou +2 až + 4 °C (maso / zpracování masa / mléčné výrobky / uzeniny – Fleisch / Fleischverarbeitung / Molkereiprodukte / Wurst) včetně 14 metrů dlouhého chlazeného regálu (Kühlregal) pro mléčné výrobky (+4 °C). Nízkoteplotní okruh (TK, Tiefkühlung) zásobuje chladem nízkoteplotní prostor (mrazicí, Tiefkühlraum, s prostorovou teplotou –20 °C), dva mrazicí ostrovy (Tiefkühl-Inseln, –20 °C) a 4 chlazené skříně s normální teplotou (Normalkühltheken, +2 °C až +4 °C) pro maso, uzeniny a sýry (für Fleisch, Wurst und Käse).

Technická data:

Okruh NK (NK-Kreislauf, chlazení při normálních teplotách) tvoří 3 sdružené polohermetické kompresory (Trio Verbund) Frascold typ F5 24 Y s chladicím výkonem Q_O = 46,5 kW při –10 °C / +32 °C

Okruh TK (TK-Kreislauf, chlazení při nízkých teplotách) tvoří 3 sdružené polohermetické kompresory (Trio Verbund) Frascold typ F4 24 Y s chladicím výkonem Q_O = 16 kW při –35 °C / +32 °C

Kondenzator umístěný mimo objekt (im Außenbereich) (Foto: Daikin)

Oba chladicí okruhy jsou napojeny na jeden společný vzduchem chlazený kondenzátor Güntner, složený ze segmentů a instalovaný vně budovy. Po změně chladiva na R407H dosahuje náplň chladiva velikosti 65 kg (TK-Kreislauf) a 56 kg (NK-Kreislauf). Navíc mohou být oba okruhy, jak nízkoteplotní, tak s normální chladicí teplotou, podle potřeby prodejny, připojeny přes třícestné ventily (Drei-Wege-Ventile) do systému zpětného získávání odpadního tepla (Wärmerückgewinnung) pro ohřev užitné vody (Brauchwasser-) nebo ohřev větracího vzduchu (Lüftungserhitzer).

Změna chladiva provedená za běžného provozu

Od samého začátku prací nepožadoval servisní tým K + K zastavení provozu během změny chladiva u chladicích zařízení. „Změnu chladiva (Kältemittelumstellung) včetně jemného doregulování obou okruhů jsme provedli ve třech lidech během 2,5 dne bez přerušení provozu supermarketu. Protože naše chladicí zařízení dokonale známe a harmonogram provozu jsme si mohli přizpůsobit, podařilo se provést změnu chladiva zcela bez problémů“, vypráví David Weβeling ze servisního týmu K + K.

Na co je nutno dát pozor při aplikaci chladiva R407H v zařízeních vyprojektovaných původně pro chladivo R404A?

Sdružená kompresorová jednotka TEKO ve strojovně supermarketu K + K 
(Foto: Daikin)

Chladivo R407H je vhodné jak pro výměnu chladiva metodou retrofit (výměna chladiva a oleje a výměna nebo úprava komponent), tak metodou drop-in (pouze výměna chladiva). Při změně chladiva u  sdruženého kompresorového chladicího zařízení TEKO (TEKO Verbund) v Epe bylo využito obojího způsobu. V rámci změny chladiva vybavil servisní tým K + K 14 m dlouhý chladicí regál pracující v chladicím režimu NK moderními elektronickými expansními ventily Danfoss AKV v kombinaci s řídicími moduly WURM typu Frigolink. Velikou předností elektronických expanzních ventilů je přesné nastavování potřebného aktuálního přehřátí. Dále pak byly v nízkoteplotním okruhu (TK) částečně přizpůsobeny velikosti dýz termostatických expanzních ventilů výparníků. V zásadě je ale při aplikaci chladiva R407H v zařízeních navržených pro R404A nutné dávat pozor na zvýšenou teplotu na výtlaku (Heißgastemperatur). V mnoha případech se musí provést určité úpravy jako např. nástřik chladiva do kompresního prostoru (Kältemittel-Nacheinspritzung) nebo zdokonalit chlazení hlav válců, aby se zamezilo vysokým teplotám na konci komprese. U stávajících kompresorů Frascold ve sdruženém zařízení TEKO v obci Epe to nebylo nutné, protože tyto polohermetické kompresory byly již z výroby vybaveny ventilátory pro chlazení hlav válců (Kopflüftern).

Monitorování provozních dat a porovnání účinnosti před a po změně chladiva

Sdružená kompresorová jednotka TEKO je řízena regulací od společnosti WURM Frigolink HVB001B. Dálkovým sledováním může servisní tým kdykoliv otevřít oba systémy (TK a NK) a odečítat provozní data, kontrolovat poruchová hlášení a upravovat konfiguraci.

Ohledně energetické spotřeby byla porovnána dostupná data z provozu s chladivem R404A před změnou chladiva s provozními daty s chladivem R407H po změně chladiva. Aby byly vyloučeny případné nepřesnosti zanášené do hodnocení při naskladňování a vyskladňování zboží, byla porovnávána pouze data změřená o nedělích a svátcích a vynesena do grafu v závislosti na průměrných denních teplotách. Pokud se extrahuje spotřeba energie, tak ve dnech se stejnou venkovní teplotou (viz Tabulka 1) má zařízení s chladivem R407H v oblasti nízkých vypařovacích teplot (TK) nižší spotřebu energie v průměru o 9 %.

Při vyšších vypařovacích teplotách v oblasti normálních teplot chlazení (NK) se spotřeba energie prakticky vyrovnává (viz Tabulka 2), i když u nového chladiva R407H se dá vysledovat nepatrné zvýšení energetické účinnosti řádově o 2 %.

Spotřeba energie (modře) a teplota venkovního vzduchu (oranžově) v supermarketu v pracovním režimu nízkoteplotního chlazení (TK) – měřeno o nedělích od listopadu 2017 až do června 2018
(Foto: Daikin)

Tabulka 1: Extrahovaná spotřeba energie o nedělích a svátcích v režimu nízkoteplotního chladu (TK)

Tabulka 2: Extrahovaná spotřeba energie o nedělích a svátcích v režimu chlazení s normální teplotou (NK)

Pryč s chladivem R404A!

Nařízení EU o F-plynech 517/2014 Příloha 3 obsahuje konkrétní zákazy používání chladiv s vysokou hodnotou GWP v aplikacích jako jsou nepřenosná (stacionární) chladicí zařízení. Od 1. 1. 2020 platí zákaz pro použití čerstvých (ještě nepoužitých, Frischware) chladiv s hodnotou GWP rovnou nebo vyšší než 2500 u zařízení s náplní chladiva (Kältemittelfüllmenge), která má hodnotu rovnou nebo větší než 40 tun ekvivalentu CO₂. U chladiva R404A (GWP = 3922) se to vztahuje na všechna stacionární sdružená chladicí zařízení už od velikosti náplně chladiva 10,2 kg, která jsou instalována v supermarketech. Navíc se vztahuje tento zákaz i na „čerstvá“ chladiva s hodnotou GWP rovnou nebo vyšší než 2500, která by se měla použít pro servis těchto zařízení. Někteří výrobci chladiv proto již oznámili, že prodej chladiva R404A v EU zastavili.

V aplikacích jako jsou supermarkety se sdruženým centrálním chladicím zařízením (mit zentraler Verbundkälteanlage) je chladivo R404A stiženo zákazem v každém případě. Pro provozovatele těchto zařízení jakož i pro odborné řemeslníky (Fachhandwerk, mechaniky z oboru chlazení) naštěstí poskytuje Daikin s chladivem R407H velmi výhodnou alternativu, která umožní zachránit stávající zařízení pro další provoz, protože díky podobným termofysikálním vlastnostem se může použít k záměně. V chladivovém okruhu panují vhodné tlakové poměry, nové chladivo je kompatibilní se stávajícími konstrukčními materiály i s olejem a má vysokou energetickou účinnost. Pozornost je nutno věnovat teplotě na konci komprese. Důležitá je především bezpečnostní třída A1. A zanedbatelná není ani nízká cena tohoto bezpečného chladiva.