Náhrada za chladivo R22 - na co je nutno dávat pozor? díl II

Zásadně se musí, při přechodu z chladiva R22 na chladivo R507, u větších chladicích zařízení (s náplní chladiva větší než 100 kg) počítat s větším zásahem do zařízení, to znamená s jeho přestavbou. Především zaplavené výparníkové systémy a chladicí zařízení s nuceným oběhem chladiva (to znamená především přímé chladicí systémy - poznámka překladatele) s větším množstvím decentralizovaných chladicích povinností, je nutno svědomitě posoudit, zda jsou celkově vhodné k přechodu na chladivo R507.

Protože i nově zrekonstruované chladicí zařízení bude pracovat s pracovní látkou, která kapalní pod tlakem a z principu funkce jsou netěsnosti nepřípustné, je dlouhodobá úspěšnost přestavby závislá na pečlivém provedení, na volbě vhodných komponent a na volbě pracovního postupu a následně samozřejmě na svědomité údržbě zařízení.

Protože pracovní látky, chladivo a olej, pro chladicí zařízení, budou změněny, je nutno změnit i návod na provoz a údržbu, technickou dokumentaci a provozně bezpečnostní předpisy.

Prověrka hospodárnosti

Záměr přestavby je nutno prodiskutovat s provozovatelem konkrétního zařízení s ohledem na stáří zařízení (jak po stránce času, tak po stránce technického vývoje), na jeho technický stav a na realistický odhad zbytkové doby životnosti. Přitom je nutno respektovat následující hlediska:

• náklady na údržbu, opravy a spotřebu energií za poslední tři roky
• změny cen energií a vody
• doba odpisů
• možné změny technologických procesů a jejich dopad na provoz zařízení
• velikost prostředků provozovatele vyčleněných na přestavbu
• možné změny účinnosti a chladicího výkonu zařízení v důsledku přestavby

Porovnání provozních parametrů chladiv R22 a R507

Při posuzování vhodnosti přestavby na chladivo R507 je nutno naléhavě doporučit provedení výpočtu stávajícího chladivového okruhu před a po přestavbě zařízení. Především je nutno posoudit vliv změny kondenzačních a středních tlaků. Dále by měly být posouzeny možné změny umožňující optimalizaci případně umožňující využití rozdílných fyzikálních vlastností chladiva R507 oproti chladivu R22. V tabulce 7 jsou porovnány různé koncepce při jinak stejných okrajových podmínkách s ohledem na teplotu a chladicí výkon.

V důsledku výhodných tepelně fyzikálních vlastností má R507 tendenci k nižším teplotám na výtlaku. Tato přednost může být například využita zařazením výměníku vnitřního tepla (VVT, v němčině IWT = innerer Wärmetauscher). Podle tabulky 7 tím dojde k redukci relativní ztráty účinnosti mezi jednoduchým chladivovým okruhem s chladivem R507 oproti jednoduchému chladivovému okruhu s chladivem R22 v porovnání k chladivovému okruhu s VVT s chladivem R507 z 10 % na 3 % (u okruhu s vnitřní výměnou tepla a s chladivem R507). Současně se u okruhu s VVT výrazně zvýší objemová chladivost chladiva R507.

Použití šroubového kompresoru s ekonomizérem má sice u chladiva R507 za následek mírné zvýšení příkonu, zvýší ale, pro stejný agregát, určený původně pro chladivo R22, chladicí výkon o 10 % při jinak stejných otáčkách.

Důležité je mít na zřeteli, že hnací motor musí mít při přechodu na chladivo R507 dostatečnou rezervu výkonu. Pokud by tomu tak nebylo, je potřeba přizpůsobit výkon motoru potřebám, to znamená provést výměnu motoru za silnější motor.

Prametry1	R22 jednoduchý o.	R22 ECO	R07 jednoduchý o.	R507 ECO	R507 s vnitřní výměnou tepla
Qo, kW	60	60	60	60	60
to, °C	-10	-10	-10	-10	-10
tc, °C	40	40	40	40	40
Tüberth., K	7	7	7	7	7
Tunterk., K	2	2	2	2	2
tend, °C	83,9	92,4	58,0	61,0	94,0
pc, bar	15,3	15,3	18,7	18,7	18,7
COP	3,21	3,09	2,87	2,90	3,11
Qvol., kJ/m3	2353	2734	2385	3081	2631
Dopravované množství, m/hod	91,8	71,0 ND/74,0 HD	90,5	63,0 ND/59,0 HD	82,0
Poznámka	ECO: ΔT 5K, Tü 7 K	ECO: ΔT 5K Tü 7K	ΔT IWT 5K
Výběr kompresorů Bitzer2	6H.2	OSK5341-K	6H.2Y	OSK-5341-K
Pm(ECO), bar	-	4,52	-	6,85	-
Qo, kW	59,1	61,4	59,2	67,8	-
Motor, kW	22	22	30	30	-

Tabulka 7 Porovnání provozních parametrů různých systémových variant při přestavbě zařízení z chladiva R22 na chladivo R507
¹ data vypočítaná výpočetním systémem Solkane 6.01 firmy Solvay, ² data vypočítaná výpočetním programem Bitzer verze 5.02

Tabulkové porovnání původních (s chladivem R22) a nových (s chladivem R507) provozních parametrů by mělo být v každém případě předmětem smluvního ujednání.

Zkoušení komponent a spotřebičů podle údajů výrobce

Vycházeje z hodnot získaných porovnáním provozních parametrů je nutno u každé komponenty stávajícího okruhu doložit její technickou vhodnost pro provoz s chladivem R507.

Přitom je nutno dávat pozor i na chování těsnících materiálů a na výkonové charakteristiky škrticích orgánů s novými pracovními látkami. Chladivo R22 má jiné vlastnosti, jinou schopnost bobtnání či rozpouštění ve styku s různými materiály, než chladivo R507. Právě těsnící materiály jsou obzvlášť choulostivé. Doklad o netečnosti (snášenlivosti) nově použitého chladiva (R507) ve dvojici s použitým olejem vůči všem aktuálně použitým těsnícím materiálům je bezpodmínečně nutný.

Pečlivé naplánování provozu

Protože provozovatelé chladicích zařízení neprovozují tato zařízení samoúčelně, pro vlastní potěšení, ale jejich provozování má obvykle nějaký smysl, především u velkých chladicích zařízení bývá chlazení elementární součástí výrobního procesu, je detailní naplánování přechodu na nové chladivo a olej nevyhnutelnou podmínkou pro zajištění hospodářského úspěchu všech zúčastněných stran, to znamená úspěšného provedení i po ekonomické stránce.

Časový plán

Základem úspěšného přechodu na novou pracovní dvojici chladivo a olej je tedy podrobný časový plán, ve kterém je pevně stanoveno, které přípravné práce, které vlastní práce, které přímo souvisejí s přechodem na novou pracovní dvojici, a které dokončovací, většinou asi stavební práce, budou provedeny v jakém časovém sledu a kým.

Možná přerušení provozu, i během uvádění do provozu, případně i fáze provozu s redukovaným výkonem, si musí zúčastnění partneři předem dohodnout. Tento časový plán by měl být součástí smlouvy.

Zajištění náhradní dodávky chladu / nouzový provoz

Vycházeje z časového plánu, je u dlouhodobějších výpadků výkonu zdroje chladu nutno posoudit možnost zajištění náhradních zdrojů (například pronájmem) případně zajištění nouzového provozu a jejich včasná realizace. Důležité je včasné rozpoznání skutečných potřeb a možností a výběr vhodného a hospodárného řešení s perspektivou pro celou dobu přestavby.

Smluvní zajištění

Protože přechod stávajícího chladicího zařízení s chladivem R22 na jiné chladivo vždy představuje složitou a i po stránce nákladů náročnou operaci, je nutné podrobné smluvní zakotvení, které by mělo obsahovat následující body:

• Stanovení rozsahu dodávky a výhrad: čím podrobnější vyjmenování, tím transparentnější je záměr pro všechny zúčastněné od samého začátku.
• Garantovaný chladicí výkon / časový průběh: viz porovnání parametrů a časový plán
• Garance a záruky: Rozsah garancí a záruk dohodnuté přestavby na nové chladivo a olej by měl být jasně stanoven. Přebírání garancí za původní komponenty nelze v žádném případě doporučit. Dále je nutno věnovat pozornost možným ztrátám chladiva a dodatečným výměnám oleje, aby majiteli / stavebníkovi zařízení nevznikly nezakalkulovatelné náklady.
• Garance a výhrady: Důležité je přitom, aby se oba smluvní partneři otevřeně dohodli o podstatě garance, o zárukách na způsobené následné škody (včetně výpadků provozu) a o případných škodách vzniklých při provádění díla. Zpravidla je smlouva dojednaná podle paušálních obchodních podmínek pro popisované práce spojené s přechodem na jinou pracovní dvojici nevhodná a je nutno usilovat o individuální úpravy případně o individuální vyhotovení celé smlouvy.
• Bezpečnost práce a ochrana životního prostředí: Ve smlouvě by měla být zakotvena i bezpečnost práce a hlediska ochrany životního prostředí. Téma bezpečnosti práce by mělo být zpracováno podle provedené analýzy možných nebezpečí a s provedením školení pracovníků a mělo by to být zaprotokolováno. Ochrana životního prostředí by měla být posuzována podle provozních, místních a legislativních ustanovení a potřeb. Je nutno vyjasnit otázku likvidace odpadu případně vyloučení jeho vzniku. U starších zařízení je nutno počítat s možností vzniku odpadu s obsahem asbestu (těsnicí materiály). Zásadně je vlastník / provozovatel zdroje odpadu povinen nakládat se vzniklým odpadem ve shodě s předpisy.

Zajištění materiálu, nářadí a ostatních potřeb

Při veškeré činnosti a řádné likvidaci ve shodě s předpisy je nutno disponovat následujícím nářadím a pracovními a provozními pomůckami a látkami:

• osobními pracovními pomůckami podle BGR500
• tlakovými nádobami pro chladivo určené k recyklaci
• nádobami na jímání oleje
• přesnými váhami na vážení chladiva
• zařízením na odsávání chladiva / vývěvou
• přístrojem na hledání netěsností
• sadou montážních manometrů
• stlačeným suchým dusíkem případně stlačeným suchým vzduchem
• souhlasem s prací na zařízení včetně práce s otevřeným ohněm
• písemně zpracovaným pracovním návodem

Dále musí být, v souladu s EG 303/2008, doložena odborná způsobilost pracovního personálu.

S ohledem na zajištění potřebných komponent je nutno si předem zjistit jak s každou jednotlivou částí zařízení naložit, zda musí být nahrazena nebo je její další provoz možný. To se týká především veškerých těsnění, která musí být prověřena a posouzena na vhodnost použití s novým chladivem a olejem. U následujících komponent je pak nutno mít na zřeteli dodatečná hlediska:

Kompresor:

Na základě nového pracovního bodu prověřit vhodnost následujících komponent:

• elektromotoru včetně jeho elektrického zapojení
• výkonu chladiče oleje včetně jeho funkce
• těsnicích materiálů a případně nového způsobu utěsnění
• hřídelového těsnění
• výměny všech filtračních prvků
• manometrů se stupnicí pro nové chladivo
• rozsah tlaků a nastavení tlakových ochran / přepouštěcí ventily
• dokonalé vyčistění chladivového a olejového prostoru chladicího zařízení včetně odlučovače oleje

Výměníky tepla:

Na základě nového provozního bodu prověřit vhodnost následujících parametrů:

• výkon výparníku a výkon kondenzátoru
• čistota teplosměnných ploch
• systém regulace výparníku a kondenzátoru
• funkčnost vracení oleje
• dimenze armatur a potrubí
• tlakové zkoušky před přechodem na novou pracovní dvojici

Potrubí a systém vracení oleje:

• odstranění chladiva a oleje z potrubí a následné propláchnutí (suchým tlakovým dusíkem nebo vysušeným stlačeným vzduchem)
• vyprázdnění chladiva a oleje z nejnižších míst zařízení a potrubí
• zajištění vracení oleje s ohledem na specifickou hmotnost a rozpustnost nového chladiva a oleje
• tlaková zkouška a zkouška těsnosti ještě před naplněním novým chladivem

Armatury a automatika:

• přezkoušení funkce a nadimenzování pro nový provozní bod
• demontáž a výměna, případně vyčištění filtrů a těsnění
• zvláštní pozornost je nutno věnovat škrticím orgánům (nízkotlaký plovák, vysokotlaký plovák, přímé expanzní ventily apod.)
• regulace a programovatelné regulátory

Ostatní stavební části:

• čidla hladinoznaků
• čerpadla chladiva
• průhledítka / indikátory vlhkosti
• filtrdehydrátory
• výměna pochybných součástí, obzvlášť při jejich horším stavu nebo při podezření na těžkosti při obstarávání náhradních dílů v budoucnu

Systém varování úniku plynného chladiva:

• předělání varovného systému na nové chladivo
• přezkoušení varovného systému

Chladivo a olej pro chladicí zařízení:

Při zajišťování potřebného množství chladiva je nejdříve nutno stanovit množství potřebného nového chladiva. Toto množství by následně mělo být zvětšeno o dostatečné rezervní množství, které by mohlo být potřebné pro doplnění náplně pro dosažení stabilního chodu chladicího zařízení v provozním bodě. Chladivo může být z odborného velkoobchodu dodáváno co do velikosti v nejrůznějších nádobách (viz obrázek 9).

Podle EG 2037/2000 musí být chladivo R22, které se nachází ve stávajícím chladicím zařízení, ze zařízení odsáto a předáno k dalšímu zpracování, případně k likvidaci (porovnej s I. částí). Pro toto chladivo je nutno použít speciální recyklační nádoby, které jsou pro ně určeny.

Pro olej pro chladicí zařízení platí pro stanovování množství stejné zásady jako pro chladivo. Navíc je ale nutno počítat s náhradní náplní oleje pro potřebné kompletní výměny olejové náplně při uvádění do provozu nebo po určité době provozu, zpravidla podle výsledků rozboru oleje v laboratoři.

Tabulka bezpečnostních dat chladiva R507 a polyolesterového (POE) oleje:

V tabulce bezpečnostních dat jsou uvedeny důležité údaje k případnému možnému nebezpečí, a tím i k zabránění jeho vzniku, stejně jako ke správnému zacházení s těmito látkami a k jejich skladování. Ty je bezpodmínečně nutno mít neustále na vědomí a lze si je vyžádat od výrobce případně od dodavatele chladiva a oleje.

Technické provedení přestavby v terénu

Technické provedení přestavby musí proběhnout podle zásad popsaných v normě DIN EN 378-4:2008.

Uvedení do provozu / zkušební provoz:

Po přestavbě zařízení je nutno, tak jako u nového zařízení, podrobit celé přestavěné chladicí zařízení komplexnímu zkušebnímu provozu. Příslušnou pozornost je nutno věnovat laboratorním zkouškám oleje. Samozřejmostí by měla být jak analýza zbytkového původního oleje v nové olejové náplni, tak obsahu vlhkosti / vody a zaznamenání v dokumentaci.

Zkouška chladicího výkonu:

V rámci přejímky je potřeba, pokud je to možno, provést i test chladicího výkonu. Výkonové parametry, speciálně u garantovaných hodnot, by se měly pohybovat v tolerančním pásmu +/- 10 %. Dále je doporučeno, zakotvit provedení zkoušky chladicího výkonu, s ohledem na rozsah a okrajové podmínky, ve smlouvě.

Obr. 10 Vývojový diagram přestavby chladicího zařízení s chladivem R22
s minerálním olejem na zařízení s chladivem R507 s esterovým olejem

Přejímka / předání / dokumentace / návod k provozu:

Pro přejímku a předání přestavěného chladicího zařízení by měl být dodržen identický postup jako při pořizování zcela nového chladicího zařízení. Velmi užitečné je používání zkušebních a předávacích protokolů, tak jak byly zpracovány a jsou k dostání kupříkladu od organizace VDMA. Předávací zkoušky je nutno provést podle DIN EN 378-2/2008 oddíl 6.3.

Kvůli přestavbě na jiné pracovní látky je nutno provést i změny v dokumentaci včetně provozního návodu podle DIN EN 378-2 oddíl 6.4.

Odkazy na webové adresy:

www.ghc.com
www.solvay-fluor.com
www.fuchs-europe.com