Wstęp

Chłodnica w centrali wentylacyjnej to miejsce, w którym instalacja chłodnicza łączy się z instalacją wentylacyjną i w praktyce „krzyżują się” dwa światy: wentylacji oraz chłodnictwa. Z punktu widzenia branży wentylacyjnej agregat chłodniczy ma dostarczyć do centrali jedynie wodę lodową (w przypadku chłodnic wodnych) lub czynnik chłodniczy do parownika (w przypadku układów z bezpośrednim odparowaniem). Jednak to właśnie w obszarze czynników chłodniczych w ostatnich latach zachodzą najbardziej intensywne zmiany.

W niniejszym artykule postanowiliśmy przyjrzeć się trendom w branży chłodniczej oraz zmianom wynikającym z coraz bardziej rygorystycznych kryteriów ekologicznych — a przede wszystkim temu, jak wpływa to na dobór czynników chłodniczych, na których opierają się urządzenia dostarczające chłód do central wentylacyjnych.

Czynnik chłodniczy – podstawy teoretyczne

Agregat chłodniczy zasilający centralę wentylacyjną w chłód to w praktyce układ, w którym czynnik chłodniczy krąży w obiegu zamkniętym, jest sprężany i rozprężany, a dzięki temu osiąga temperatury umożliwiające odbiór ciepła z powietrza przepływającego przez chłodnicę w centrali.

Dobierając agregat, podejmujemy jednocześnie decyzję o czynniku chłodniczym, na którym będzie oparty cały układ. I to jest decyzja długoterminowa — na 20–30 lat. Większość urządzeń jest projektowana pod konkretny czynnik, a późniejsza konwersja na inny jest możliwa tylko w ograniczonym zakresie i często oznacza spadek wydajności, konieczność zmian komponentów lub wzrost kosztów eksploatacyjnych.

Z tego powodu wybór czynnika nie jest dziś wyłącznie tematem „eko”. To przede wszystkim temat ekonomii i ryzyka. Postawienie na czynniki stopniowo wycofywane z rynku może w kolejnych latach przełożyć się na rosnące koszty serwisowania, problemy z dostępnością części, a przede wszystkim na koszt i dostępność samego czynnika chłodniczego, którego cena może rosnąć szybciej niż jakikolwiek inny element utrzymania instalacji.

Klasy czynników chłodniczych ISO 817 vs ASHRAE 34

Jeżeli ktoś mówi, że dany czynnik chłodniczy jest A1, A2L albo A3, to nie jest to marketingowy skrót ani “język branży”, tylko formalna klasyfikacja bezpieczeństwa opisana w normach. Dwie najważniejsze na świecie normy to:

  • ISO 817 (norma międzynarodowa) – Czynniki chłodnicze — oznaczenia i klasyfikacja bezpieczeństwa
  • ANSI/ASHRAE Standard 34 (standard amerykański) – Oznaczenia i klasyfikacja bezpieczeństwa czynników chłodniczych

W praktyce obie normy robią jedną kluczową rzecz: ustalają wspólny, jednoznaczny język do opisu czynnika chłodniczego, tak aby projektant, producent, wykonawca i serwis rozumieli to samo, niezależnie od kraju i producenta.

Klasy A1, A2L, A3 – co dokładnie oznaczają?

Klasa bezpieczeństwa czynnika składa się zawsze z dwóch elementów:

  1. Litera (A albo B) – określa toksyczność
    • A = niższa toksyczność
    • B = wyższa toksyczność
  2. Cyfra (1, 2L, 2 albo 3) – określa palność
    • 1 = praktycznie niepalny
    • 2L = lekko palny (ograniczona prędkość propagacji płomienia)
    • 2 = palny
    • 3 = wysoko palny

Wpływ czynnika na klimat i warstwę ozonową czyli GWP i ODP

Klasyfikacja bezpieczeństwa z norm ISO 817 i ASHRAE 34 mówi nam, czy czynnik jest palny i/lub toksyczny (A1, A2L, A3 itd.). Ale to tylko jedna strona medalu. Druga — coraz ważniejsza — dotyczy wpływu czynnika chłodniczego na środowisko, a konkretnie dwóch wskaźników: ODP i GWP.

GWP (Global Warming Potential) – wpływ na efekt cieplarniany

GWP określa wpływ 1 kg czynnika na efekt cieplarniany w porównaniu do 1 kg CO₂ w horyzoncie 100 lat.

CO₂ ma GWP = 1

Im wyższy GWP, tym większa „kara klimatyczna” w przypadku emisji czynnika do atmosfery.

Dlatego dzisiaj w branży chłodniczej i klimatyzacyjnej dzieje się duża zmiana:

  • czynniki o wysokim GWP są stopniowo ograniczane (limity, zakazy stosowania w nowych urządzeniach),
  • a coraz częściej stosuje się czynniki o niskim GWP, takie jak HFO, mieszanki A2L, CO₂ czy węglowodory.

Czynniki o niskim GWP bywają jednocześnie bardziej palne (np. A2L lub A3), więc obniżanie wpływu na klimat często wymusza większą uwagę w kwestii bezpieczeństwa (wentylacja, detekcja nieszczelności, ograniczenia napełnienia).
Dlatego w praktyce dobór czynnika to zawsze kompromis pomiędzy: bezpieczeństwem (klasa ISO/ASHRAE), przepisami (F-gazy), efektywnością energetyczną i wymaganiami instalacji.

ODP (Ozone Depletion Potential) – niszczenie warstwy ozonowej

ODP określa, jak bardzo dany czynnik przyczynia się do degradacji warstwy ozonowej w porównaniu do czynnika referencyjnego (R-11, dla którego ODP = 1).

  • ODP = 0 oznacza, że czynnik nie niszczy warstwy ozonowej.
  • Czynniki z grupy CFC i HCFC miały ODP większe od zera i dlatego zostały w większości wycofane z rynku (lub są mocno ograniczane) na podstawie przepisów międzynarodowych.

W praktyce dziś większość nowoczesnych czynników (HFC, HFO, CO₂, amoniak, węglowodory) ma ODP = 0, więc temat ozonu przestał być istotnuy, ale warto znać to pojęcie, bo nadal pojawia się w dokumentacji i przepisach.

Co może być czynnikiem chłodniczym?

Teoretycznie w bardzo szerokim sensie prawie każda substancja może przenosić ciepło, więc teoretycznie może być również czynnikiem chłodniczym. W chłodnictwie jednak czynnik chłodniczy to nie jest dowolna ciecz lub gaz, tylko substancja, która spełnia konkretne warunki termodynamiczne, bezpieczeństwa, chemii i praktyki eksploatacyjnej.

Każda substancja, która:

  • potrafi odparować i skroplić się w przewidywalnych warunkach,
  • da się ją sprężać/rozprężać,
    to teoretycznie można na niej zbudować obieg chłodniczy.

Dlatego istnieją układy na:

  • wodzie (R-718),
  • powietrzu (R-729),
  • CO₂ (R-744),
  • amoniaku (R-717),
  • węglowodorach (propan R290, izobutan R600).

Jakie wartości GWP są dziś dopuszczalne i ile mają najważniejsze czynniki?

W Unii Europejskiej nie istnieje jedna, uniwersalna granica GWP dla całej branży chłodniczej i HVAC. Limity zależą od typu urządzenia i daty wprowadzenia na rynek. Mimo to da się wskazać trzy progi, które dziś realnie sterują rynkiem i decyzjami producentów: 2500, 750 i 150.

1) GWP < 750 – próg, który już działa od 2025

Od 1 stycznia 2025 r. w UE nie wolno wprowadzać na rynek pojedynczych systemów split (single split) zawierających mniej niż 3 kg F-gazów, jeżeli czynnik ma GWP ≥ 750. Innymi słowy: w tej grupie urządzeń granica 750 staje się „minimum”, żeby w ogóle sprzedawać nowe urządzenia.

To właśnie dlatego R410A (GWP ~2088) wypierany jest przez czynniki A2L, takie jak R32 (GWP ~675) oraz mieszanki w okolicach 700–750.

2) GWP < 150 – próg docelowy (wkracza stopniowo od 2027/2030)

Kolejnym krokiem jest zejście poniżej 150, co w praktyce oznacza przejście na HFO lub czynniki naturalne. Próg 150 jest wpisany w regulacje jako limit dla coraz większej liczby kategorii urządzeń w kolejnych latach. Przykładowo, już od stycznia 2027 r. dotyczy to splitowych pomp ciepła powietrze–woda do 12 kW (z wyjątkiem sytuacji, gdy niższy GWP jest niemożliwy ze względu na bezpieczeństwo).

W praktyce rynkowej 150 jest celem, do którego branża będzie „dociskana” przez kolejne zakazy produktowe i ograniczanie dostępności HFC.

3) GWP < 2500

Od 1 stycznia 2020 istnieje całkowity zakaz wprowadzania do obrotu urządzeń na czynnik o GWP większym niż 2500. Ten poziom eliminuje najbardziej emisyjne czynniki, ale nie zmienia rynku tak mocno jak 750 i 150.

Orientacyjne GWP (GWP100) najważniejszych czynników z tego artykułu

Tradycyjne HFC (wysokie GWP):

  • R410A: ok. 2088
  • R134a: ok. 1430

Następcy i czynniki przejściowe (często okolice granicy 750 lub niżej):

  • R32: ok. 675
  • R513A: ok. 631
  • R452B / R454B: typowo ~700–750 (zależnie od mieszanki)

HFO / bardzo niskie GWP:

  • R1234ze(E): ok. 7

Czynniki naturalne (najlepszy profil środowiskowy):

  • Amoniak R717: GWP ≈ 0
  • CO₂ R744: GWP = 1
  • Propan R290: GWP ≈ 3
  • Izobutan R600a: GWP ≈ 3

W uproszczeniu: R410A i R134a są dziś wysoko-GWP, ich następcy schodzą do poziomu ok. 600–750 (żeby zmieścić się w kluczowych limitach), a prawdziwie niskie GWP (poniżej 150) zapewniają dopiero HFO oraz czynniki naturalne — zwykle kosztem większych wymagań bezpieczeństwa

Jaki czynnik czynnik chłodniczy wybrać?

Na rynku chillerów (agregatów wody lodowej) od lat utrwalił się podział na dwie główne grupy czynników chłodniczych, związany z ciśnieniem pracy układu: czynniki wysokociśnieniowe oparte na R410A (i jego następcach) oraz czynniki niskociśnieniowe oparte na R134a (i jego pochodnych). R410A i R134a to tradycyjne HFC, które dominowały w swoich segmentach zastosowań:

R134a (niskociśnieniowy) – wybierany tradycyjnie do większych chillerów, zwłaszcza wody lodowej o dużych mocach (np. duże agregaty śrubowe i odśrodkowe w przemysłowych instalacjach chłodniczych czy sieciach chłodu dla biurowców/szpitali). Niższe ciśnienia ułatwiały budowę większych wymienników i sprężarek przy zachowaniu bezpieczeństwa.

R410A (wysokociśnieniowy) – stosowany głównie w mniejszych i średnich chillerach, często ze sprężarkami scroll lub śrubowymi, zwłaszcza w wentylacji komfortu (biurowce, centra handlowe) i przemyśle średniej skali. Dzięki wysokiej gęstości chłodniczej umożliwia kompaktowe wymienniki i sprężarki o mniejszej objętości.

Dane rynkowe potwierdzają dominację dwóch grup czynników. W 2020 roku na rynku urządzeń chłodniczych >50 kW w Europie około 70% sprzedanych chillerów pracowało na R410A, a około 10% na R134a.

Razem stanowiło to przytłaczającą większość. Pozostała część rozkładała się na nowe czynniki wchodzące na rynek: ok. 6–7% na R32 (bezpośredni następca R410A o niższym GWP) i podobny udział ~6–7% na R1234ze (niski GWP zamiennik R134a). Resztę (~6–7%) stanowiły inne mieszanki lub starsze czynniki: R407C, R513A, a także pierwsze instalacje na R452B i R454B.

Widzimy więc wyraźnie, że podział na „wysokociśnieniowe R410A” i „niskociśnieniowe R134a” odpowiada rzeczywistej strukturze rynku, choć stopniowo rośnie udział ich nowych następców (R32, R454B, R1234ze, R513A itp.).

Technicznie producenci chillerów również klasyfikują ofertę według czynnika: np. większość chillerów z sprężarkami spiralnymi/scroll była dotąd na R410A, zaś większe agregaty śrubowe czy odśrodkowe oferowano na R134a lub pochodne. Taki podział jest podyktowany właściwościami termodynamicznymi tych czynników (R410A – wyższa wydajność objętościowa, R134a – niższe ciśnienia i temperatura końca sprężania odpowiednia dla dużych układów). Obecnie jednak przejście na czynniki następnej generacji odbywa się zazwyczaj w obrębie tych dwóch rodzin – tzn. urządzenia projektowane pod R410A zastępowane są jego nowszymi odpowiednikami (R32, R454B itp.), a linie na R134a migrują na czynniki HFO i mieszanki o podobnym zakresie pracy (R1234ze, R513A, R515B, itp.).

Czynniki naturalne – zwykle najlepszy profil środowiskowy, ale nie zawsze najłatwiejszy wybór

Obok czynników syntetycznych (HFC, HFO i ich mieszanek) coraz częściej pojawia się temat tzw. czynników naturalnych, czyli substancji występujących w przyrodzie, które mają z reguły najlepszy profil środowiskowy: ODP = 0 i bardzo niskie GWP (rzędu 0–3). Z punktu widzenia regulacji klimatycznych i kierunku rozwoju rynku jest to kusząca droga, ale w chillerach i instalacjach wodnych każdy z tych czynników ma również „drugą stronę medalu” — palność, toksyczność albo specyficzne wymagania techniczne.

Amoniak (R717) – topowa sprawność, przemysłowy standard

Amoniak jest od dekad królem dużego chłodnictwa przemysłowego: ma świetne własności termodynamiczne, wysoką sprawność i bardzo dobre parametry wymiany ciepła. Jest też czynnikiem o praktycznie zerowym wpływie klimatycznym. Problemem jest wysoka toksyczność oraz palność i wynikające z tego wymagania bezpieczeństwa: od lokalizacji maszynowni po procedury serwisowe. W praktyce amoniak w chillerach jest naturalnym wyborem tam, gdzie i tak istnieje infrastruktura przemysłowa oraz kultura techniczna obsługi takich instalacji.

CO₂ (R744) – niski GWP, ale wysokie ciśnienia i inna technika

CO₂, czyli dwutlenek węgla ma GWP równe 1, więc jest naturalnym punktem odniesienia dla całej dyskusji o środowisku. Jest niepalny i nietoksyczny w typowym rozumieniu, ale ma zasadniczą wadę: pracuje przy wysokich ciśnieniach (zawory bezpieczeństwa 140-160 bar), a w wielu zastosowaniach wchodzi w obszar pracy transkrytycznej, co wpływa na konstrukcję sprężarek, armatury i wymienników. Dlatego CO₂ w chillerach pojawia się najczęściej tam, gdzie inwestor akceptuje wyższy poziom „specjalności” rozwiązania w zamian za świetny profil środowiskowy i przewidywalność w kontekście przyszłych ograniczeń regulacyjnych.

Propan (R290) – bardzo dobry kompromis sprawności i ekologii, ale jest łatwopalny

Propan jest jednym z najciekawszych czynników dla chillerów nowej generacji: ma bardzo niskie GWP (~3), świetne własności termodynamiczne i pozwala budować efektywne agregaty. Jego ograniczeniem jest jednak wysoka palność (klasa A3), co wymusza odpowiednią konstrukcję urządzenia, ograniczenia napełnienia oraz konkretne wymagania dotyczące bezpieczeństwa, lokalizacji i wentylacji. Z tego powodu propan bardzo dobrze sprawdza się w chillerach projektowanych od początku „pod R290”, ale nie jest prostym zamiennikiem dla urządzeń projektowanych historycznie pod R410A.

Izobutan (R600a) – fenomenalny w małych układach, w chillerach raczej niszowy

Izobutan jest świetnie znany z chłodnictwa małej mocy (np. chłodziarki, małe agregaty), ponieważ daje bardzo dobrą sprawność i ma bardzo niski wpływ środowiskowy. Podobnie jak propan jest jednak A3 (palny), a dodatkowo jest czynnikiem typowym raczej dla mniejszych układów, gdzie łatwiej kontrolować ilość czynnika i ryzyko. W dużych chillerach spotyka się go zdecydowanie rzadziej — nie dlatego, że „nie działa”, tylko dlatego, że inne czynniki (np. R290) są po prostu praktyczniejsze w skali komercyjnej.

Czynniki chłodnicze – podsumowanie

Czynnik chłodniczy przestał być dziś „dodatkiem” do agregatu, a stał się jednym z kluczowych parametrów, które decydują o tym, czy instalacja będzie ekonomiczna i bezproblemowa przez kolejne 20–30 lat. Z perspektywy centrali wentylacyjnej liczy się przede wszystkim chłód na chłodnicy, ale to właśnie po stronie agregatu i czynnika zachodzą obecnie największe zmiany – zarówno technologiczne, jak i regulacyjne.

W artykule pokazaliśmy, że dobór czynnika nie jest już tylko tematem ekologii. To decyzja, która wpływa na bezpieczeństwo (A1, A2L, A3), koszty serwisu, dostępność czynnika w przyszłości oraz ryzyko inwestycyjne. Normy ISO 817 i ASHRAE 34 porządkują temat klasyfikacji bezpieczeństwa, a wskaźniki GWP i ODP pomagają zrozumieć, dlaczego część tradycyjnych HFC jest stopniowo wypierana przez nowe generacje czynników.

Rynek chillerów nadal w dużej mierze opiera się na historycznym podziale na urządzenia „wysokociśnieniowe” (R410A i następcy) oraz „niskociśnieniowe” (R134a i następcy), ale udział nowych czynników nisko-GWP rośnie i będzie rósł dalej. Jednocześnie coraz większą uwagę przyciągają czynniki naturalne – amoniak, CO₂ oraz węglowodory – które mają zwykle najlepszy profil środowiskowy, ale wymagają świadomego podejścia do projektowania i bezpieczeństwa.

W praktyce najważniejszy wniosek jest prosty: nie ma jednego idealnego czynnika, bo wybór zawsze jest kompromisem między środowiskiem, bezpieczeństwem, techniką i kosztami. Dlatego zanim wybierzesz agregat do centrali, warto patrzeć dalej niż tylko na moc chłodniczą i cenę – i zadać sobie pytanie: czy ten czynnik będzie równie dostępny, opłacalny i zgodny z przepisami za 10–15 lat, jak jest dziś?