To jest artykuł dla miłośników historii i klimatyzacji. Aby dobrze zrozumieć kontekst wydarzeń spróbujmy opisać rok 2001 i następnie prześledzić zmiany w ustawodawstwie, rozwiązaniach konstrukcyjnych klimatyzatorów, ich efektywności energetycznej i poziomu cen, aż do dziś, czyli roku 2021.
Rok 2001, czyli praktycznie bez klimatyzacji w domach
Cały świat odetchnął z ulgą, bo pluskwa milenijna (millennium bug) okazała się prawdziwą pluskwą, a nie prawdziwym zagrożeniem. Polska dopiero za 2 lata będzie członkiem Unii Europejskiej i mimo że możemy podróżować swobodnie, to mamy granice celne i nie obowiązuje nas większość unijnych regulacji. Kurs dolara wynosi 4 zł, kurs euro – 3,5 zł. Prezydentem jest Aleksander Kwaśniewski a premierem Jerzy Buzek oraz Leszek Miller, PKB Polski wynosi 190 mld USD ( wobec prawie 600 mld USD w 2019 roku), a średnie wynagrodzenie 2061 zł wobec 5176 zł w roku 2020.
Klimatyzacja komfortu jest oczywiście obecna w Polsce od dawna, ale głównie w zakresie systemów wody lodowej. Urządzenia bezpośredniego odparowania są stosowane przede wszystkim w chłodnictwie przemysłowym oraz komercyjnym, a w klimatyzacji komfortu od około 10 lat. Obiekty klimatyzowane to głównie biura, oddziały bankowe, urzędy. Inwestorów prywatnych było zdecydowanie mniej niż dzisiaj.
Europa i Polska, a zmiany w ustawodawstwie na początki wieku
Rok 2001 to akurat moment przełomowy, cisza przed burzą i ostatnie chwile spokoju, w 2004 roku kończy się w naszej branży ewolucja, a zaczyna rewolucja. Delikatne sygnały są wysyłane w 2002 roku kiedy w Dzienniku Ustaw nr 75 została opublikowana nowa ustawa „Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie”. Ustawa ta wyznaczyła kierunek na energooszczędność, nowe standardy izolacyjności i szczelności budynków, a to z kolei skutkowało tym, że klimatyzacja domów w naszym klimacie to nie tylko wysoki standard, ale czasami nawet konieczność.
Drugim powodem rewolucji był nasz akces do Unii Europejskiej w 2004 roku i uznanie europejskiej strategii ochrony środowiska, implementowanie rozporządzenia SZWO (o substancjach zubożających warstwę ozonową) oraz F-gaz (o gazach cieplarnianych), która w Polsce została połączona i wydana jako „Ustawa o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz o niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych”.
No i trzeci powód to klimat, który zmienia się w ostatnich dwóch dekadach. Pozwolę sobie, za publikacją, która ukazała się na portalu naukaoklimacie.pl, przytoczyć jedną daną, średnią liczbę dni upalnych (o temperaturze ponad 30oC), która w latach 60. XX w wynosiła maksymalnie (dla rejonu południowo-zachodniego) 6 dni w roku, w ostatniej dekadzie wynosiła 14-15, a w 2015 roku w Opolu zanotowano takich dni aż 37.
Wszystkie te warunki spowodowały, że klimatyzacja na stałe zagościła nie tylko w biurach i hotelach o wysokim standardzie, ale również w sklepikach osiedlowych, domach, a nawet mieszkaniach i nie wzbudza już dzisiaj specjalnych emocji.
Postęp w urządzeniach i systemach klimatyzacyjnych
Warto się przyjrzeć, jak przez te ostatnie 20 lat zmieniły się urządzenia. Przy czym skupimy się na urządzeniach klimatyzacji bezpośredniego odparowania. Cały czas mamy do wyboru te same typy:
- klimatyzatory monoblokowe,
- klimatyzatory split: ścienne, kasety, przypodłogowe, podsufitowe, kanałowe,
- systemy multi,
- systemy VRF.
Klimatyzatory monoblokowe nie przyjęły się w naszym kraju. Popularne były w latach 90. XX w. Dzisiaj praktycznie nieoferowane i niespotykane. Przyczyny należy upatrywać w dużym otworze montażowym i mostku termicznym, który w okresie zimowym jest kłopotliwy. Urządzenie typowo dla klimatu o wysokich wartościach temperatury.
Klimatyzatory split możemy podzielić na dwie grupy: RAC (do małych pomieszczeń, o małej mocy) oraz PAC (urządzenia dużej mocy). Granicą tu może być wielkość mocy chłodniczej 12 kW, jest to wielkość wprowadzona przez dyrektywę europejską ErP w roku 2009. Dzieli ona klimatyzatory na te przeznaczone do zastosowań konsumenckich, oznaczane etykietą energetyczną i klasą efektywności energetycznej oraz te powyżej 12 kW do zastosowań komercyjnych. Przez okres 20 lat klimatyzatory przestały pełnić funkcje tylko użytkowe w zakresie schładzania powietrza. Zostały wyposażone z dodatkowe filtry usuwające pyły, bakterie czy wirusy, standardowym wyposażeniem są zawory czterodrogowe i dostępna funkcja grzania. Jednostki wewnętrzne zaczęły również pełnić funkcje ozdobne, dostępny biały kolor obudowy został poszerzony o inne, a dodatkowo pojawiły się inne formy obudowy np. kwadratowe, z możliwością wzbogacenia o drukowane panele ozdobne. Po okresie dążenia do minimalizacji gabarytów teraz obowiązujące kryterium to komfort, cisza i brak przeciągów. A więc urządzenia nawet trochę „urosły”. Jakość materiałów na obudowy, głównie tworzyw sztucznych znacznie się poprawiła. Teraz tworzywa są bardziej odporne na starzenie, odbarwianie, mniej kruche.
Zmiana w systemach dotyczy głównie liczby jednostek wewnętrznych możliwych do podłączenia.
W multi zamiast 2 czy 4 jednostek dzisiaj możemy podłączyć aż 8, w systemach zaś VRF nastąpił wzrost z 16 aż do 64 na dzień dzisiejszy. Wiąże się to oczywiście z mocami systemów. Małe multi to moce ok. 5 kW, duże to już nawet 16 kW. Dostępne moce w systemach VRF teraz osiągają nawet 200 kW przy 20 kW na początku wieku. Klimatyzacja bezpośredniego odparowania może teraz z powodzeniem grzać i chłodzić obiekty o powierzchni nawet 500 m2.
Ale wróćmy do domów jednorodzinnych i instalowanych w nich klimatyzatorów. Niezmiennie najczęściej instalowana jednostka to typ ścienny. Jego niesłabnąca popularność ma swoje źródła w optymalizacji konstrukcji wentylatorów bębnowych, czyli cichszej pracy i mniejszemu zapotrzebowaniu energii elektrycznej, zoptymalizowano także konstrukcję wymienników, polepszając warunki napływu powietrza na wymiennik i osiągnięto bardziej efektywną wymianę ciepła. Znaczenie ma też łatwa implementacja dodatkowych filtrów, no i oczywiście cena. Jednostki ścienne to najczęściej, z jednej strony flagowe modele każdego producenta, a z drugiej strony – najtańsze modele.
Długa droga czynników chłodniczych
Papierkiem lakmusowym zmian klimatyzatorów możemy nazwać czynnik roboczy. Na przestrzeni ostatnich 20 lat mieliśmy do czynienia z czynnikiem chłodniczym R22, R407c, R410A i R32. Jak widać żywotność czynnika to okres około 5 lat. Właśnie na przykładzie czynnika chłodniczego doskonale widać wpływy regulacji i trendy rozwoju technologii klimatyzacji. To tu jest centrum poszukiwań złotego środka i próba pogodzenia:
- ochrony środowiska naturalnego,
- wysokiej efektywności, czyli niskiej ceny eksploatacji,
- bezpieczeństwa użytkownika,
- niskiej ceny urządzenia.
Proces wymiany czynników rozpoczął się właśnie na początki XXI w. W pierwszej fazie przebiegał łagodnie, ale od początku 2015 roku znacznie przyspieszył. Pierwszy czynnik z listy – R22 definitywnie wycofano w 2015 r., głównie z powodu konieczności ochrony warstwy ozonowej. Regulują to przepisy dotyczące SZWO (substancji zubożających warstwę ozonową). Drugi czynnik R407c wyeliminowały czynniki techniczne – zbyt duży poślizg temperaturowy był nieakceptowalny z punktu widzenia serwisowego, urządzenia napełnianie tym czynnikiem zniknęły z rynku w pierwszej dekadzie. Trzeci czynnik znowu napotkał barierę ekologiczną: wysokie GWP wynoszące 2088 powoduje powstawanie efektu cieplarnianego. Rozporządzenie Unijne 517/2014 dla urządzeń napełnionych tym czynnikiem wyznacza datę 1 styczeń 2025 r., ale już dzisiaj coraz mniej producentów oferuje takie modele.
Dziś standardem jest R32. Jednak ze względu na lekką palność tego czynnika branża oczekuje na nowe rozwiązania, czyli nowy czynnik chłodniczy.
Dla użytkownika oznacza to, że urządzenia na R22 mogą funkcjonować praktycznie do pierwszej awarii – nie można ich naprawiać. Dla pozostałych konieczna jest identyfikacja, jakim czynnikiem jest napełnione. Jednocześnie nie należy się niepokoić o możliwości eksploatacyjne. Wszystkie urządzenia (z wyjątkiem tych na R22 – ale należy się
spodziewać, że te urządzenia mają już więcej niż 10 lat, czyli powoli zbliżają się do kresu swojego technicznego życia) można będzie serwisować, naprawiać, czyli bezpiecznie eksploatować.
Zwiększenie efektywności energetycznej
Ogromny postęp nastąpił w zakresie efektywności energetycznej. Katalogi z roku 2001 podają wartości wskaźnika efektywności EER od 2,5 do 3,3. W roku 2021 wskaźniki EER wynoszą nawet 5,1. Oznacza to, że urządzenia potrzebują nawet 2 razy mniej energii elektrycznej do uzyskania tego samego efektu temperaturowego.
Ale w międzyczasie nauczyliśmy się inaczej postrzegać zagadnienia wskaźników. Powszechne zastosowanie sprężarek inwerterowych i wentylatorów EC, możliwość płynnej pracy urządzeń z niepełnym obciążeniem umożliwiła taką konfigurację klimatyzatorów, żeby miały wysoką efektywność nie tylko przy granicznych wartościach obciążeń (35oC na zewnątrz/27oC wewnątrz/100% obciążenia), ale żeby miały wysoką efektywność przez cały sezon, przy niższych wartościach temperatury na zewnątrz i niepełnych obciążeniach chłodniczych. I okazało się, że najlepsze urządzenia średnio w sezonie potrafią wyprodukować z 1 kW energii elektrycznej nawet 8,5 kW energii chłodniczej.
To oznacza, że klimatyzatory dużo szybciej starzeją się ze względu na koszty energii niż ze względu na zużycie techniczne elementów. Decyzja o wymianie urządzenia również może być związana z tymi kosztami.
Od pilotów po zdalną kontrolę
Następny obszar, w którym zanotowaliśmy duży postęp to komunikacja. Tak jak w większości urządzeń, indywidualne piloty powoli odchodzą w zapomnienie, a klimatyzatory mogą być zarządzane przez systemy centralne, czyli poprzez aplikacje na smartfony, moduły wifi to powoli standardowe wyposażenie, a zdalna kontrola jest dostępna dla każdego użytkownika.
Klimatyzator jako pompa ciepła
Czy klimatyzator może dać coś więcej niż chłód? Tak, nowoczesny klimatyzator to prawdziwa pompa ciepła. Nawet już 20 lat temu funkcja grzania zagościła w klimatyzatorach na dobre, jednak była to tylko realna możliwość wspomagania podstawowych systemów grzewczych. 20 lat doświadczeń, wycofywanie paliw kopalnych z indywidualnych instalacji grzewczych (węgla, gazu, oleju) i strategie energetyczne rządów, w których pompy ciepła odgrywają kluczową rolę, zintensyfikowały prace nad trybem grzania i przekształcenie klimatyzatorów w pompy ciepła powietrze/powietrze.
Obecnie na rynku oferowane są klimatyzatory nie tylko jako urządzenia chłodzące, ale jako urządzenia grzewcze, oczywiście specjalnie pod tym kątem modyfikowane. Wysokie SCOP nawet 5,1, możliwość zdalnego zarządzania, efektywna praca w temperaturze nawet -25oC, to są atuty, którymi klimatyzatory podbijają obszar ogrzewania. Te atuty potwierdza lista ZUM (zielona urządzenia i materiały), czyli prowadzona przez Instytut Ochrony Środowiska, NFOŚiGW, Min. Klimatu i Środowiska lista urządzeń grzewczych kwalifikowanych do programu Czyste Powietrze.
Popularniejsze, a więc i relatywnie tańsze
No i na koniec popatrzmy na ceny. Początek wieku to czas, w którym cenniki podawane były w euro. W roku 2004 klimatyzator FUJITSU ASYG9L (inwerter, pompa ciepła, R410A) kosztował 800 euro, czyli 2800 zł po kursie z 2004 roku. W 2021 klimatyzator ASYG09KMCC (inwerter, pompa ciepła, R32) kosztuje 3600 zł. To też sporo mówi o dostępności i powszechności stosowania klimatyzatorów.
Ostatnie 20 lat to diametralna zmiana świadomości społeczeństw dotycząca środowiska, gospodarowania zasobami, dbałości o otoczenie i o przyszłe pokolenia. Na przykładzie prostego klimatyzatora split też można prześledzić tę zmianę, w jaki sposób przemysł realizuje potrzeby użytkowników zarówno te podstawowe (zapewnienie komfortu fizycznego, czyli komfortowej temperatury), jak i te wyższego rzędu (zapewnienie komfortu psychicznego, czyli dbałość o nasze i o przyszłe pokolenia).