Тепловые насосы на CO₂: возвращение старого хладагента в будущем исполнении
Немного истории
Задолго до фреонов и современных хладагентов, в конце XIX века, инженеры уже использовали углекислый газ (CO₂) в холодильниках и теплообменных системах. Но потом появились более «удобные» и «эффективные» фреоны — хладагенты с отличными термодинамическими свойствами, но катастрофическим воздействием на озоновый слой и климат.
Сегодня, спустя век, CO₂ возвращается — не как архаика, а как экологичный и технологичный хладагент нового поколения, особенно в тепловых насосах.
Почему именно CO₂?
CO₂, он же R744 в мире хладагентов, имеет ряд уникальных свойств:
Нулевая озоноразрушающая способность (ODP = 0)
Супернизкий потенциал глобального потепления (GWP ≈ 1)
Доступность и дешевизна
Нетоксичен и негорюч (при правильной эксплуатации)
Но главное — он отлично работает в условиях низких температур, где традиционные хладагенты пасуют.
Как работает тепловой насос на CO₂?
В отличие от стандартных тепловых насосов, CO₂-системы работают в транскритическом цикле. Это значит, что при высоком давлении CO₂ не конденсируется, а переходит в сверхкритическое состояние — не газ и не жидкость, а нечто между.
Это позволяет эффективно передавать тепло даже при экстремально низких температурах окружающей среды (до -20°C и ниже). Такие насосы особенно хороши для:
подготовки горячей воды (до 90°C);
работы в суровом климате;
промышленного применения (супермаркеты, прачечные, дата-центры);
централизованного теплоснабжения (в комбинации с тепловыми сетями низкого давления).
Преимущества CO₂-систем
Экологичность
GWP CO₂ = 1. Для сравнения: у R410A — около 2000. Любая утечка из CO₂-системы — не угроза экологии.
Высокая эффективность при нагреве воды
Особенно при температуре подачи 65–90°C — там, где обычные насосы уже не справляются или требуют дополнительного догрева.
Компактность и надёжность
Системы на CO₂ часто имеют более простую конструкцию, так как работают на высоких давлениях и могут быть более компактными и прочными.
Подходит для замены старых систем в зданиях с высокотемпературными радиаторами.
Это важно для модернизации старого жилфонда без полной переделки трубопровода.
Недостатки (и почему это всё ещё не мейнстрим)
Высокое давление в системе (до 120 бар) требует особых материалов, оборудования и защиты.
Сложность настройки и обслуживания — нужна квалификация.
Дороже на старте, но окупается в долгосрочной перспективе, особенно в условиях жёстких экологических стандартов.
Кто уже использует CO₂-тепловые насосы?
Япония — абсолютный лидер. Более 6 миллионов установок «EcoCute» (тепловые насосы на CO₂ для ГВС) работают по всей стране.
Германия и Швеция — активно внедряют такие системы в многоквартирных домах и социальных учреждениях.
Финляндия — использует CO₂ в проектах по централизованному теплохранилищу.
Австралия и Канада — тестируют CO₂-системы в отдалённых районах, где важна надёжность и экологичность.
Будущее CO₂-тепловых насосов
С ростом экологических требований и ужесточением правил по фреонам (например, постепенный запрет R410A и R134a в ЕС), CO₂ получает второе дыхание. Уже сейчас производители, такие как Panasonic, Mitsubishi, SANDEN и другие, активно развивают линейки тепловых насосов на R744.
Мы стоим на пороге массового перехода от «комфортных, но грязных» хладагентов к чистым, устойчивым и умным решениям. CO₂ — один из лидеров этого движения.