Horľavé (tzv. prírodné) chladivá: Prečo vyraďujú skleníkové chladivá?

Chladiarenske spoločnosti a prevádzkovatelia chladiacich okruhov majú príležitosť podporiť zelenú transformáciu potrebnú na dosiahnutie globálnych environmentálnych cieľov. Nariadenia EÚ o F-plynoch a pripravované obmedzenia na PFAS chladivá motivujú, aby sa v nových systémoch používali tzv. prírodné chladivá, ak je to ekonomicky možné.

Za posledné desaťročia vyvinul sektor chladenia alternatívne systémové riešenia pre väčšinu aplikácií, ktoré sú schopné zabezpečiť energeticky účinné chladenie a vykurovanie s horľavými chladivami. Na bezpečnú implementáciu systémov s horľavými chladivami zároveň existujú normy a predpisy. Kľúčom k zrýchleniu miery implementácie je komunikácia smerom k vlastníkom a koncovým užívateľom. Know-how, prenos znalostí a školenia na všetkých úrovniach umožňujú prechod od systémov na báze F-plynov k tzv. čistým riešeniam.

Koncoví užívatelia by mali všade tam, kde je to výhodné, uprednostniť technológie odolné proti očakávaným zmenám v budúcnosti. Horľavé chladivá sa stali bežnými a zručnosti  na prácu s nimi sa v praxi dosahujú rôznymi spôsobmi.

Vnímanie koncového užívateľa a chladiarenských firiem.

Koncový užívateľ

Vlastník, užívateľ chladiacich zariadení, vníma:

• investičné náklady na nákup zariadení s tzv. prírodnými chladivami,
• prevádzkové náklady na energie, pravidelné kontroly tesnosti chladiacich okruhov, náklady na únik chladiva a následné opravy,
• zodpovednosť za vplyv na životné prostredie vzhľadom na únik chladiva a spotrebu energie.

Ak má vlastník informácie o vplyve chladiva na životné prostredie a zdravie človeka, potom nákladový aspekt nemusí byť nevyhnutne jediným/hlavným rozhodovacím kritériom, aj keď je cena pri rozhodovaní stále dominantným faktorom. Nastavený plán postupného vylučovania chladív s vyšším skleníkovým vplyvom však núti sektor chladenia zvažovať do budúcnosti technológie chladenia, resp. čerpania tepla nielen so syntetickými, ale aj s tzv. prírodnými chladivami.

Vlastník si pri súčasnom trende zmien chladív kladie otázku: „Nebudem musieť investovať peniaze viackrát do zmien chladív počas nasledujúceho desaťročia?“ Verejné obstarávanie podporuje zelený prechod a zohľadňuje obmedzenia PFAS chladív. Postupy obstarávania by mali prispievať k znižovaniu škodlivého vplyvu na životné prostredie a podporovať riešenia šetrné ku klíme, ak je to ekonomicky relevantné.

Chladiarenske firmy

Chladiace systémy na báze tzv. prírodných chladív sa intenzívne vyvíjajú od zavedenia Montrealského protokolu pred takmer tromi desaťročiami. Mnoho energeticky a nákladovo efektívnych systémov, najmä pre tepelné čerpadlá a supermarkety, je dostupných na trhu. Komerčné chladenie má za sebou množstvo úspešných realizácií s vysokou mierou rastu smerujúcou k zjednodušeniu a zvyšovaniu efektívnosti. Chladenie, klimatizácia, tepelné čerpadlá s tzv. prírodnými chladivami (R744, R717, R723, R290, R600a, R1270…) postupne nasledujú tento trend s podporou právnych a technických noriem.

Chladivá škodlivé pre životné prostredie a ľudské zdravie zatiaľ pokrývajú najziskovejšie trhy v strednom teplotnom rozsahu.  Nie sú však pochybnosti o tom, že sektor chladenia postupne bude opúšťať syntetické chladivá a vráti sa k používaniu tzv. prírodných, a teda aj horľavých chladív.

Odborníci s úlohami na chladiacom okruhu obsahujúcom horľavé chladivo

Chladivo sa považuje za horľavé podľa definície uvedenej v norme ISO 817, ktorá definuje rôzne triedy horľavosti: horľavosť, nižšia horľavosť a vyššia horľavosť. Odborníci na vykonávanie montáží, údržby či opráv chladiaceho okruhu obsahujúceho horľavé chladivo musia byť vzdelávaní z hľadiska úloh kontroly úniku, údržby okruhu, plnenia a odberu chladiva.

Mechanizmy EÚ a SR na dosahovanie bezpečnosti a legislatíva

Mechanizmy na dosahovanie bezpečnosti sa zameriavajú na:

• Výrobky – EÚ smernice MD, EMC, LVD, PED, CE prehlásenie zhody; či môžu pracovať v ATEX prostredí.
• Budovy – EÚ nariadenia a vyhláška 94/2004 Z. z., ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na protipožiarnu bezpečnosť pri výstavbe a užívaní stavieb.

Doterajšie skúsenosti ukazujú, že ak sa chladiace okruhy s chladivami navrhujú podľa normy STN EN 378 1-4 a výrobkových noriem STN EN 600335-2-89,40, neprichádza ku konfliktom so slovenskou legislatívou na požiarnu bezpečnosť stavieb.

Právne normy

• Strojná smernica 2006/42/EC (MD) – týka sa bezpečnosti strojových zariadení. Podľa ods. 1.5.7 musia byť stroje navrhované tak, aby sa zamedzilo riziku výbuchu. Príloha 1 uvádza Požiadavky na bezpečnosť pri návrhu strojných zariadení
• EN 378 1-4 – deklarácia zhody
• ATEX 2014/34/EU – určuje požiadavky na užívanie v explozívnom prostredí; práce v explozívnom prostredí sa týka aj smernica 1999/92/EC, článok 4

Vzťah medzi MD a ATEX:

MD určuje všeobecné požiadavky na ochranu pred výbuchom v stroj, ATEX uvádza konkrétne požiadavky na ochranu pred potencionálne výbušnou atmosférou.

Hoci sa ATEX netýka rizika výbuchu v samotnom stroji, požiadavky tejto smernice musia byť splnené na miestach, kde je riziko potenciálne výbušnej atmosféry (EN 60079-10-1). Chladiace okruhy výbušné prostredie nevytvárajú (EN 378-2,  body 15 a 16).

Analýza rizík

Výrobcovia vykonávajú analýzu rizík na stroji podľa MD (nevedia, v akých podmienkach bude stroj inštalovaný). Prevádzkovatelia vykonávajú analýzu rizík na mieste inštalácie aj podľa ATEX. Analýza prevádzkovateľa podľa nariadenia 89/391/EÚ, článok 9 a 16(1) má prednosť pre Strojnou smernicou, pretože ide o riziká v konkrétnom umiestnení a v konkrétnych podmienkach. Riziko výbuchu musí byť hodnotené komplexne.

Príklady nehôd s horľavými chladivami

Dňa 10. augusta 2021 prišiel v Asti o život 56-ročný údržbár pri oprave chladiacej miestnosti v komerčnej prevádzke, uviedol Marco Massini, Miláno, 2025. Počas zásahu chladiaca miestnosť explodovala, čo spôsobilo popáleniny na viac ako 70 % tela technika, ktorý krátko nato zomrel. K nehode došlo, keď technik zváral prasknutú rúru v chladiacom systéme. Zasiahol ho náhly plameň.

Sudca poukázal na nedostatočnú analýzu rizík, zlú klasifikáciu pracovných priestorov a na nedostatok primeraného školenia pracovníkov. Majiteľ údržbárskej firmy bol odsúdený na jeden rok a osem mesiacov za to, že umožnil technikovi pracovať v strojovni bez vetrania, bez primeraného školenia a bez osobných ochranných prostriedkov. Majiteľ obchodu dostal osemmesačný trest za to, že údržbárskej spoločnosti neposkytol podrobné informácie o rizikách pracovného prostredia, ktoré bolo úzke a bez vetrania.

Inštalačná spoločnosť sa nemôže vyviniť

Ďalší zaujímavý prípad sa týka zodpovednosti inštalatérov systémov a ukazuje, ako súdy odsúdili inštalatérov za nedbanlivosť alebo zavinenie nehody v prípade porúch, ktoré viedli k škodám (Casacione, 2022).

To potvrdzuje, že inštalatér má aktívnu úlohu pri posudzovaní rizík a nemôže sa obmedziť len na pasívne plnenie pokynov zákazníka.

Treba podotknúť, že žiadosť o výnimku z bezpečnostných pravidiel nemusí pochádzať od klienta (môže ju navrhnúť aj projektant alebo montážnik), ale ako zdôraznili najvyšší sudcovia, okolnosť, že zhotoviteľ vykonáva prácu na projekte klienta, ktorý poskytuje indikáciu alebo analýzu rizík…), ho len z tohto dôvodu nedegraduje na úroveň „nudus ministra“ (sluhu).

Z praxe sú známe aj nasledujúce prípady:

• vstup do priestorov s propánom bez detektora
• práca v nevetraných priestoroch s unikajúcim propánom
• vypúšťanie a spájkovanie bez vákuovania a prietoku dusíka
• zvyškové chladivo propán v oleji
• vypúšťanie propánu v suteréne bez odvetrania
• retrofit s horľavým chladivom
• demontáž jednotky s únikom bez odobratia chladiva
• upchatá, zavretá kapilára s kvapalinou pred kapilárou a spájkovanie
• únik cez priechodku elektrokáblov na kompresore
• únik acetylénu a spájkovanie v priestore na okruhu s propánom
• vypúšťanie, únik do okolia v blízkosti iskier z karbofrézky, zvárania, fajčenie
• únik propánu do vody pri nepriamom chladení s uvoľnením do priestoru s iskrením

Na obr. 1 vidieť výbuch v obchodnom dome v Tamahere na Novom Zélande, kde pravidelne unikal propán. V novembri 2007 uniklo na mieste 80 kg propánového plynu, len päť mesiacov pred výbuchom chladiarne pre servis. Na obr. 2 vidieť výbuch a požiar v chladiarenskom sklade v Dissene v nemeckom Osnabrücku, ktorý spôsobil unikajúci propán pri vykonávaní servisných prác.

Európska norma EN 378:2016 vo fáze zmien

Európska organizácia pre normalizáciu CEN poskytla na verejné preskúmanie revíziu široko používanej normy EN 378 pre chladiace systémy. Niekoľko významných zmien bude mať vplyv na návrh a inštaláciu systémov chladenia, klimatizácie a tepelných čerpadiel vyrábaných vo výrobe aj na mieste.

Norma EN 378: 2016 Chladiace systémy a tepelné čerpadlá – Bezpečnostné a environmentálne požiadavky bola naposledy publikovaná v roku 2016 a pozostáva zo štyroch častí:

• Časť 1: Základné požiadavky, definície, klasifikácia a výberové kritériá
• Časť 2: Návrh, konštrukcia, skúšanie, označovanie a dokumentácia
• Časť 3: Miesto inštalácie a ochrana osôb
• Časť 4: Prevádzka, údržba, oprava a uvedenie do prevádzky

Hlavné zmeny navrhovanej revízie

Patria sem:

• Metóda na stanovenie limitov náplne pre horľavé chladivá (týkajú sa prístupových kategórií osôb a triedy umiestnenia chladiaceho okruhu).
• Súčasná príloha E, časti 1 Bezpečnostná klasifikácia a informácie o chladivách by sa stala novou časťou 5. Cieľom je umožniť jednoduchšiu revíziu pri zavádzaní nových chladív.
• EN 378, časť 4, by sa nahradila normou EN ISO, pretože je v súlade s ISO 5149. Nedošlo by k podstatnej zmene technického obsahu.
• ISO 5149: Zatiaľ čo CEN norma EN 378-4 platí v členských štátoch EÚ, existuje podobná medzinárodná norma ISO 5149. EN378-4 a ISO 5149 sa môžu zosúladiť. V častiach 1, 2 a 3 však zatiaľ existujú významné rozdiely.

Technická komisia

Technická komisia CEN, pracovná skupina TC182 WG06, pripravovala revíziu niekoľko rokov. Pracovná skupina pozostáva z expertov z celej Európy, ktorí sa stretávajú niekoľkokrát do roka. Odborníci sú nominovaní prostredníctvom národných normalizačných organizácií členských krajín CEN. Návrh revízie schválil CEN pre verejný prieskum, ktorý bol už ukončený.

Formálne aj vecné pripomienky

Je známe, že viaceré členské krajiny vzniesli formálne aj vecné pripomienky. Vecné pripomienky sa týkajú najmä dvoj- a viackrát navýšených dovolených limitov náplní horľavých chladív, s nie úplne jednoznačne stanovenou analýzou rizík a užšou prepojenosťou častí 1, 2, 3 na splnenie bezpečnostných požiadaviek pri nebezpečenstve požiaru a výbuchu.

Zvýšené náplne by neboli kritickou otázkou pri definovanom faktore koncentrácie, ak by bola norma EN 378 zosúladená s normami pre ochranu pred požiarom a výbuchom. Napríklad, ak v revidovanej norme prEN 378 môže povolená náplň v jednom okruhu vo vetranom kryte vzrásť z 5 kg na 25 kg, bude nutné doplniť posúdenie rizika alebo klasifikácie nebezpečného priestoru, ako to vyžaduje norma EN ISO 60079-10-1.

Regulačná hierarchia

Problematicky sa posudzuje regulačná hierarchia, podľa ktorej je zvyčajne prioritou 1 chladiaci systém so zvýšenou tesnosťou, minimálnou náplňou chladiva a nepretržitým vetraním. Až potom prichádza priorita 2 – ochrana proti zdrojom zapálenia.

V norme prEN 378 bude potrebné predovšetkým doplniť a venovať vyššiu pozornosť hodnoteniu rizík a klasifikácii nebezpečných priestorov a následne ochrane zdrojov zapálenia.

Všeobecná zhoda na potrebe revízie normy EN 378 1-4

Ide o pripomienky, ktoré je potrebné posúdiť a zapracovať. Panuje všeobecná zhoda, že revízia normy EN 378 1-4 je potrebná. Bude preto snaha o jej schválenie v roku 2026 tak, aby sa vo väčšej miere mohli bezpečne používať ekologické chladivá, a to v súlade s požiadavkami nariadení o F plynoch.

Príprava konečného návrhu a zverejnenie novej normy

Všetky pripomienky sú teraz na posúdení pracovnou skupinou TC182. Na preskúmanie a prediskutovanie pripomienok majú štyri mesiace (október 2025 až január 2026)  s cieľom pripraviť normu na predloženie TC182 na konečné hlasovanie a zverejnenie.

Konečné hlasovanie sa očakáva približne v máji 2026. Ak záverečné hlasovanie normu schváli, bude norma EN 378:2026 zverejnená a súčasne platná EN 378:2016 bude stiahnutá. Štruktúra súčasne platnej normy EN 378 1-4 je na obr. 3. Štruktúra pripravovanej normy EN 378 1-5 je na obr. 4.

Interakcia medzi technickými normami CEN (ISO) a CENELEC (IEC)

Požiadavky vo výrobkových normách, napríklad ISO EN 600335-2-89 alebo 40, majú prednosť pred všeobecnými normami, akou je norma EN 378 (obr. 5). Platí to napríklad pri limitoch náplní chladiva v okruhu bez ohľadu na veľkosť obsadeného priestoru.

Dovolená náplň sólo jednotiek v komerčnom chladení

Jedným z príkladov prednosti výrobkovej normy pred všeobecnou je dovolená náplň v sólo samostatných chladiacich okruhoch v komerčnom chladení. Vo výrobkovej norme ISO 600335-2-89 je zvýšená oproti norme EN 378-1 zo 150 g na 500 g. Výrobca však musí splniť podmienky tesnosti, vibrácií a iné podmienky preukázané treťou stranou. Nové povinnosti sú aj v prevádzke, týkajú sa napríklad umiestnenia, vetrania a pod.

Sólo jednotky s odovzdaním tepla do priestoru alebo do vodného systému

Do nákladov môže vstúpiť aj vodný systém chladenia kondenzátorov sólo jednotiek s propánom s čiastočným využitím získaného tepla na vykurovanie a teplú vodu mimo letného obdobia, ak sa teplo vypustené do predajne nebude mariť vetraním, prípadne klimatizáciou. Je tak na výrobcovi a tiež prevádzkovateľovi, ktorý systém uprednostní z prevádzkového, ekologického a ekonomického hľadiska.

Základ na prácu s horľavými chladivami

Základom je norma EN 378-4, príloha E, alebo ISO 5149. Obe normy rozdeľujú povinnosti na:

• prípravu pracoviska a následne na
• postup pred prácou na chladiacom okruhu s horľavým chladivom.

Pred prácami na chladiacom okruhu sa majú vykonať tieto predbežné opatrenia:

1. získať povolenie na práce za tepla (ak sa vyžaduje);
2. zaistiť, aby sa v pracovnom priestore neskladovali žiadne horľavé materiály a aby sa kdekoľvek v pracovnom priestore nevyskytli nijaké zápalné zdroje;
3. zaistiť, aby bol dostupný vhodný hasiaci prístroj;
4. zaistiť, aby sa pred prácami na chladiacom okruhu alebo pred zváraním a spájkovaním pracovný priestor správne odvetral;
5. zaistiť, aby použité zariadenie na zisťovanie netesnosti nevytváralo iskrenie, aby bolo primerane utesnené alebo s vnútornou bezpečnosťou;
6. zaistiť, aby bola celá údržbárska skupina vyškolená.

Pred prácami na chladiacom okruhu sa má dodržať nasledujúci postup:

1. odobrať, odstrániť chladivo (určiť zvyškový tlak);
2. prefúknuť okruh inertným plynom (napríklad dusíkom);
3. odsať na absolútny tlak 30 kPa (alebo 0,03 MPa);
4. prefúknuť znova inertným plynom (napríklad dusíkom);
5. otvoriť okruh za účelom opravy

Závery

Mechanizmy EÚ a SR na dosahovanie  bezpečnosti sa delia na výrobky a budovy. Inštalačná firma sa nemôže vyhnúť zodpovednosti za chybný systém, aj keď verne dodržala projekt klienta. Zmeny vo výpočte limitov náplní chladiva v časti 1 normy EN 378 zahrňujú výpočet podľa limitu toxicity a horľavosti. Menší z nich sa použije ako bezpečná dovolená náplň chladiva.

Dovolené náplne chladív a praktické limity sa menia s faktorom koncentrácie, ktorý zohľadňuje uvoľniteľnú náplň chladiva, cirkuláciu vzduchu vo vnútornej jednotke, výšku jej umiestnenia, vetranie miestnosti. Faktor koncentrácie sa bude voliť na základe intenzity úniku, umiestnenia jednotky, zriedenia úniku integrovaným prietokom vzduchu a pohybu vzduchu (výmeny vzduchu/hod). Detaily postupu stanovenia maximálnej dovolenej náplne chladiva pomocou faktoru koncentrácie sú v štádiu spresňovania. Konečná úprava sa očakáva koncom roka 2026.

TEXT A FOTO: doc. Ing. Peter Tomlein, PhD., SZ CHKT

Článok bol uverejnený v časopise TZB Haustechnik 5/2025