Co to są czynniki chłodnicze? To są specjalne płyny. Stosowane są w klimatyzatorach i lodówkach. Czynnik chłodniczy ulega przemianom fazowym z cieczy w gaz, gdy pochłania ciepło, i z powrotem w stan ciekły, gdy sprężarka spręża gaz. Wybór idealnego czynnika chłodniczego opiera się na właściwościach termodynamicznych. Musi być niekorozyjny, bezpieczny, nietoksyczny i niepalny.
Krótka historia czynników chłodniczych
Belgijski naukowiec Frederic Sworths był pionierem syntezy CFC pod koniec lat 90. XIX wieku. Jego odkrycie nastąpiło po zastąpieniu chlorku w czterochlorku węgla futurkiem w syntezie CFC-11 i CFC-12. Pod koniec lat dwudziestych Thomas Midgley Jr. ulepszył proces syntezy i zakwestionował użycie CFC jako czynnika chłodniczego w celu zastąpienia powszechnie stosowanych w tym czasie amoniaku, chlorometanu i dwutlenku siarki.
Były szkodliwe, łatwopalne, a niektóre nawet toksyczne. Najpopularniejszyczynnikiem chłodniczym był CFC o nazwie Freon - nazwa marki DuPont dla lodówki „R-12”. Zgodnie z wymogami lat 30. ubiegłego wieku, czynniki te wydawały się idealnymi, naukowo uzasadnionymi i bezpieczniejszymi, niekorozyjnymi gazami i tanimi w produkcji.
Dopiero w latach 70. odkryto, że cząsteczki chloru całkowicie niszczą warstwę ozonową i zostały zakazane. W latach 70. naukowcy odkryli, że czynnik chłodniczy amoniak zakłócał przenikanie do nich promieni podczerwonych, ponieważ gromadzą się one w atmosferze i powodują przenoszenie ciepła, co prowadzi do zmian klimatycznych, więc związek ten został zakazany.
W latach 90. i 2000. CFC zostały zastąpione przez HCFC (wodorochlorofluorowęglowodory), a najbardziej powszechnym HCFC jest „R-22”, który miał znacznie mniej niszczący wpływ na ozon, jednak nadal był niebezpieczny. Aby rozwiązać problem zubożenia warstwy ozonowej, naukowcy opracowali HFC niezawierające chloru. Jednak później zdali sobie sprawę, że HFC nadal szkodzi środowisku poprzez gazy cieplarniane.
Nowoczesne rodzaje mediów chłodniczych
Komisja Europejska wydała zakaz stosowania czynnika chłodniczego R134A w certyfikowanych samochodach osobowych sprzedawanych w Unii Europejskiej. Ten mandat był pierwotnie przeznaczony na 1 stycznia 2011 r. Ponieważ jednak nowy czynnik chłodniczy nie był jeszcze dostępny na rynku ogólnym, termin ten został przedłużony do 1 stycznia 2013 r.
Od stycznia 2017 r. wszystkie nowo zarejestrowanepojazdy musiały używać alternatywnego czynnika chłodniczego. W 2018 roku tylko 60% nowych samochodów osobowych wyprodukowanych w Europie używa bezpiecznego czynnika chłodniczego. Pojazdy sprzedawane poza Unią Europejską nadal używają R134A lub jeszcze bardziej niebezpiecznego czynnika chłodniczego.
Główne typy czynników chłodniczych:
- CFC - chlorofluorowęglowodory.
- HCFC – Hydrochlorofluorowęglowodory.
- HFC – Hydrofluorowęglowodory.
Jednak wszystkie zostały lub zostaną zastąpione w najbliższej przyszłości ze względu na wpływ na środowisko. Czynnik chłodniczy HFO zaczyna teraz zastępować CFC, ponieważ mają one znacznie niższy potencjał globalnego ocieplenia i nie zubożają warstwy ozonowej, chociaż niektóre są wysoce łatwopalne. Obecnie na rynek wchodzi IV generacja czynników chłodniczych, które mają świetne właściwości termodynamiczne i są przyjazne dla środowiska.
Wybór alternatywy dla R12
Czynnik chłodniczy R12 jest nadal szeroko stosowany w zastosowaniach chłodniczych. Rzeczywiście, bardzo trudno było znaleźć taki, który mógłby zastąpić ten uniwersalny czynnik chłodniczy w warunkach pracy. R134A jest najbardziej odpowiedni do tych celów.
Porównanie R134A i R12:
- Wydajność przy temperaturze parownika -7°C jest taka sama dla obu czynników chłodniczych, a poniżej -7°C, jeśli R12 zostanie zastąpiony czynnikiem chłodniczym r134A, nastąpi znaczna utrata efektu chłodzenia. W takich przypadkach zaleca się stosowanie mieszanin czynników chłodniczych zamiast zastępowania R134A. Freon 134 może być również używany do niskich temperatursytuacje.
- Współczynniki przenikania ciepła dla R134A są wyższe niż R12. Jeżeli występują w tej samej fazie ciekłej, współczynnik przenikania ciepła czynnika R134A jest o 27-37% wyższy, a w fazie gazowej o 37-45% wyższy. Jeśli występują w dwóch fazach, ciekłej i gazowej, współczynnik przenikania ciepła dla R134A jest o 28% do 34% wyższy w parowniku i 35 do 41% wyższy w skraplaczu.
- Skutek chłodzenia R134A jest o 22% większy niż R12. Zatem masowe natężenie przepływu R134A wymagane na tonę urządzenia chłodniczego jest o około 18% mniejsze niż R12. Oznacza to, że przy danej wydajności układu chłodniczego wymagana jego ilość jest o 18% mniejsza niż przy zastosowaniu R12. Oznacza to, że we wszystkich urządzeniach, w których R12 zastąpiono freonem 134, ilość czynnika chłodniczego, którą należy napełnić, jest mniejsza niż R12. Jednak objętość właściwa R134A jest nieco większa niż R12, więc przy tej samej ilości czynnika objętość zajmowana przez R134A jest większa niż R12.
- Wzrost efektu chłodzenia R134A jest równoważony wzrostem jego objętości właściwej. Zatem czynnik R134a ładowany w zmodyfikowanych systemach powinien być o 5–10% niższy niż R12.
Konwertuj R12 na R134A
Niektóre wczesne instalacje wykorzystywały amoniak jako czynnik chłodniczy. Jednak większość nowoczesnych samochodów wyprodukowanych przed 1995 rokiem używała R12. R12 był technologicznie zaawansowanym i wydajnym czynnikiem chłodniczym ic2, jednak później odkryto, że jest gazem niszczącym warstwę ozonową, a jego produkcja i stosowanie były ograniczone.
Po 1995 został zastąpiony przez R134A i nadal jestużywany w wielu samochodach. Jeśli w gospodarstwie domowym jest stary samochód z systemem klimatyzacji R12, kierowcy mają duże problemy z uzupełnieniem takiego systemu w przypadku wycieków lub konserwacji. Przemysł zaczął produkować specjalne adaptery, po których proces konwersji systemu na R134A stał się prosty.
Zmiany w systemie chłodzenia
Aby przekonwertować R12 na R134A, wystarczy wprowadzić tylko kilka drobnych zmian w systemie. Na szczęście sprężarka zastosowana w starym układzie R12 nadal będzie pracowała z czynnikiem R134A i będzie równie wydajna. Skraplacz i parownik to tylko wymienniki ciepła, więc nie trzeba ich również wymieniać, aby uruchomić inny czynnik chłodniczy.
Jednym z elementów, które należy wymienić, jest suszarka. Ostatnim elementem systemu, który trzeba będzie zmienić, są porty ciśnieniowe. R134A wykorzystuje różne porty do ładowania systemu i pomiaru ciśnienia, więc stare porty R12 muszą zostać usunięte i zastąpione lub uzupełnione adapterami. Po zakupie niezbędnego sprzętu usuń stary czynnik chłodniczy i olej. Podczas instalowania nowego czynnika chłodniczego ic2, należy również dodać olej PAG zgodny z R134A, aby zapewnić smarowanie sprężarki.
Po zmianie systemu z R12 na R134A ważne jest, aby przez kilka dni sprawdzać ciśnienie w systemie, aby upewnić się, że wszystko działa prawidłowo. W przypadku zauważenia niewielkich wycieków w układzie, należy zastosować uszczelnienie Red Angel A/C Stop Leaksystem.
Czynniki chłodnicze są bezpieczniejsze niż freon
Zwykły HCFC R-22, który jest używany od dziesięcioleci, nie jest tak dobry dla środowiska, jak myśleli kiedyś eksperci. Agencja Ochrony Środowiska pracowała nad stopniowym wycofywaniem czynnika chłodniczego i ostatecznie zakazała go całkowicie. Wycofywanie R-22 rozpoczęło się w 2010 roku. Do 2020 r. stosowanie czynnika chłodniczego zostanie poważnie ograniczone, a do 2030 r. całkowicie zakazane.
Najbardziej przyjazne dla środowiska czynniki chłodnicze dostępne obecnie na rynku to „R-290” i „R-600A”. Są to HC lub węglowodory, a ich nazwy chemiczne to „Propan” dla R-290 i „Izobutan” dla R-600A. Są w 100% wolne od halogenów, nie mają potencjału niszczenia warstwy ozonowej i są najmniej niebezpieczne pod względem potencjalnego globalnego ocieplenia. Są również bardzo energooszczędne, ale wysoce łatwopalne, ponieważ są węglowodorami. Obecnie najbardziej „zielonymi” rodzajami czynników chłodniczych są R134A, R-407C, R-410A. Producenci, którzy produkują te czynniki chłodnicze, twierdzą, że substancje te są całkowicie bezpieczne.
Cylinder z freonem R134A
Po odkryciu szkodliwego wpływu czynników chłodniczych CFC i HCFC na warstwę ozonową, ta grupa jest szeroko stosowana jako zamiennik. Czynnikiem chłodniczym w lodówce R134A jest wodorofluorowęglowodór (HFC), który ma zerowy potencjał niszczenia warstwy ozonowej i niewielki lub zerowy efekt cieplarniany.
czynnik chłodniczy R134Ato związek chemiczny tetrafluoroetan, składający się z dwóch atomów węgla, dwóch atomów wodoru i czterech atomów fluoru. Jego wzór chemiczny to CF3CH2F. Masa cząsteczkowa czynnika chłodniczego R134A wynosi 133,4, a jego temperatura wrzenia to 26,1°C. R134A jest niepalny i niewybuchowy, ma normalną toksyczność i dobrą stabilność chemiczną, nieco wysokie powinowactwo do wilgoci.
R134A jest bardzo podobny do R12 pod względem ogólnych właściwości fizycznych i termodynamicznych. Dlatego uważany jest za doskonały zamiennik. Właściwości czynników chłodniczych R134 są następujące:
- Temperatura samozapłonu - 770 °C.
- Współczynnik zubożenia warstwy ozonowej - 04.
- Rozpuszczalność w wodzie 0,11 % wag. 25 C.
- Temperatura krytyczna - 122 °C.
- Kod koloru: jasnoniebieski.
- Potencjał globalnego ocieplenia (GWP)1200.
- Temperatura czynnika chłodniczego, temperatura wrzenia -26.1°C.
Właściwości termodynamiczne R-407C
Pod względem swoich właściwości odpowiada właściwościom dostępnym w R-22. R-407C jest powszechnym zamiennikiem czynnika chłodniczego dla tych, którzy chcą unowocześnić sprzęt na R-22. Mieszanina wodorofluorowęglowodorów zawiera pentafluoroetan, difluorometan i 1,1,1,2-tetrafluoroetan. Szeroko stosowany alternatywny czynnik chłodniczy, popularny w pakowanych klimatyzatorach i bezszczotkowych systemach separacji, a także w lekkiej klimatyzacji i systemach bezpośredniego odparowania, które można znaleźć w zastosowaniach mieszkaniowych, komercyjnych i przemysłowych. R-407C sprawdza się również w średniotemperaturowych układach chłodniczych oraz w wielunowe urządzenia.
Nowy sprzęt wykorzystujący azot jako ładunek podtrzymujący działa najlepiej z R-407C ze względu na użycie olejku eterycznego poliolu. Chociaż najpopularniejsze są nowe urządzenia i systemy chłodnicze, R-407C można zmodernizować w niektórych systemach R-22, jeśli procedura obejmuje wymianę oleju. Ta alternatywa dla freonu jest uważana za przyjazną dla środowiska ze względu na jej zerowy potencjał niszczenia warstwy ozonowej.
Potencjał niszczenia warstwy ozonowej R-404A
W tym czynniku wynosi 0, podobnie jak R-407C i R-134A. Jest często używany w systemach chłodniczych, które wymagają temperatury od -45°C do 15°C. Jest najbardziej przydatny w zastosowaniach transportu komercyjnego i przemysłowego ze względu na szeroki zakres temperatur roboczych. Jest bardzo podobny do R-22 i oferuje lepsze osiągi. Ponieważ R-404A nie reaguje szybko na powietrze ani wodę, jest uważany za bezpieczny dla wielu zastosowań. Jest również niepalny, bezbarwny i bezwonny.
Jednak, podobnie jak w przypadku każdego czynnika chłodniczego, użytkownicy powinni zawsze podejmować odpowiednie środki ostrożności, aby się chronić. Bezpośredni kontakt z R-404A nadal może powodować odmrożenia, a nadmierna ekspozycja na ogień lub ciepło może spowodować pęknięcie zbiornika. R-404A jest dość powszechny i można go kupić w sklepach specjalizujących się w dostarczaniu produktów do ogrzewania i chłodzenia.
Mieszanina dwóch czynników chłodniczych fluorowęglowodorów, difluorometanu i pentafluoroetanu, jestczynnik niszczący strefę neostrefową, który zapewnia lepszą wydajność energetyczną niż R-22 i R-407C i nie zawiera w swoim składzie chloru. Jest uważany za bardziej odpowiedni jako zamiennik dla R-22 ze względu na wyższe ciśnienie i wydajność chłodzenia.
Funkcja R-410A
Jeśli użytkownicy zdecydują się na zakup urządzeń wykorzystujących R-410A, proces jest zazwyczaj dość prosty. W rzeczywistości wiele firm klimatyzacyjnych i chłodniczych produkuje urządzenia specjalnie do użytku z R-410A. Chociaż jest najbardziej popularny w chłodnictwie komercyjnym, klimatyzatorach i lodówkach, należy zauważyć, że ta alternatywa dla freonu nie będzie działać w jednostkach A/CR-22.
Czynniki chłodnicze R-410A mają wyższe ciśnienie znamionowe, dlatego wymagany jest inny manometr kolektora niż ten zwykle używany z R-22. Czynnik chłodniczy należy ładować w postaci płynnej i tylko w krótkich seriach. R-410A jest sprzedawany pod kilkoma markami: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 i Puron. Kupowanie online i w sklepach specjalistycznych jest dość łatwe.
Klimatyzacja pojazdów
Dyrektywa UE z 2006 r. wymaga, aby wszystkie nowe pojazdy sprzedawane w UE były wyposażone w czynniki chłodnicze o niskim współczynniku ocieplenia globalnego (GWP). Limit jest ustawiony na 150 GWP, które YF może obecnie zapewnić. Jego zaletą jest zdolność do samozbycia - całkowicie rozkłada się w atmosferze w okołojedenaście dni.
Pomimo faktu, że HFO1234yf został zaakceptowany jako nowy czynnik chłodniczy, Niemcy miały wątpliwości. Daimler i niektórzy inni niemieccy producenci, a także organy regulacyjne uważają, że YF jest niebezpieczny ze względu na wysoką palność. W odpowiedzi Niemcy zatwierdziły niektóre pojazdy Daimlera, aby nadal pracowały na R134A, wbrew dyrektywie UE.
Komisja Europejska zagroziła nawet podjęciem działań prawnych przeciwko Niemcom za niewdrożenie w pełni nowych przepisów dotyczących emisji czynnika chłodniczego. GM i Toyota publicznie wyraziły swoje poparcie dla YF i stwierdziły, że uważają tę substancję za bezpieczną.
Koszt nowych systemów
Dodatkowy koszt nowego czynnika chłodniczego YF wynosi 30-50 EUR. Systemy YF są mniej wydajne i wymagają dodatkowego zastosowania wewnętrznego wymiennika ciepła.
Ponieważ koszt procesu produkcyjnego YF jest wyższy niż R134A, oczekuje się na ten produkt taryfy gwarantowanej przez wiele lat, zwłaszcza od 2018 r., kiedy wszystkie nowo zarejestrowane pojazdy w Unii Europejskiej będą musiały używać czynnika chłodniczego inne niż R134A. od R134A.
Podwyżka cen od 1 lutego 2018 r.:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
Modernizacja systemu R-22
Zastąpienie R22 przez R134A jest dość prostym procesem. Przede wszystkim należy usunąć z systemu cały R22. Następnie należy usunąć cały olej smarujący z układu(maksymalna ilość oleju pozostająca w układzie wynosi 5% całkowitej ilości w nim zawartej). Olej mineralny należy zastąpić syntetycznym olejem estrowym. Należy również wymienić osuszacz i filtr oleju.
Ilość R134A wymagana w systemie wynosi 90 do 95% R22. Na systemach, które zostały zmodernizowane za pomocą R134A, należy umieścić etykiety opisujące nowy czynnik chłodniczy i olej smarujący. Chociaż proces jest łatwy, ważne jest, aby robić to ostrożnie. Pozostałości R-22 w systemie mogą prowadzić do zanieczyszczenia krzyżowego. To dla R-22 i R-134A może sprawić, że układ chłodzenia samochodu będzie mniej niezawodny i podnieść ciśnienie w głowicy sprężarki do niebezpiecznego poziomu, prowadząc do całkowitej awarii systemu. Dodatkowo R-134A wymaga specjalnej mieszanki olejów - poliarylenu.
W 1987 roku ogłoszono Protokół Montrealski, który w wielu krajach jest międzynarodowym traktatem mającym na celu walkę z uszkodzoną warstwą strefy O. Jedną z jego inicjatyw było stopniowe wycofywanie CFC na całym świecie. W 1994 roku Stany Zjednoczone zakończyły stosowanie R-12 w przemyśle motoryzacyjnym. R-12 został zastąpiony przez alternatywę HFC R-134a. W 2010 roku, zgodnie z Protokołem Montrealskim, Stany Zjednoczone ogłosiły, że wycofują stosowanie R-22 w przyszłych zastosowaniach. Wszystkie nowe maszyny będą ukierunkowane na HFC R-410A, który nie zawiera chloru.
