Kaj so hladilna sredstva? To so posebne tekočine. Uporabljajo se v klimatskih napravah in hladilnikih. Hladilno sredstvo prehaja iz tekočine v plin, ko absorbira toploto, in nazaj v tekočino, ko kompresor stisne plin. Izbira idealnega hladilnega sredstva temelji na termodinamičnih lastnostih. Biti mora nekoroziven, varen, nestrupen in nevnetljiv.
Kratka zgodovina hladilnih sredstev
Belgijski znanstvenik Frederic Sworths je pionir sinteze CFC-jev v poznih 1890-ih. Njegovo odkritje se je zgodilo po zamenjavi klorida v ogljikovem tetrakloridu s futuridom za sintezo CFC-11 in CFC-12. V poznih dvajsetih letih prejšnjega stoletja je Thomas Midgley mlajši izboljšal postopek sinteze in izpodbijal uporabo CFC kot hladilnega sredstva za nadomestitev amoniaka, klorometana in žveplovega dioksida, ki so bili takrat običajno uporabljeni.
Bili so škodljivi, vnetljivi in nekateri celo strupeni. Najpogostejšihladilno sredstvo je bil CFC, imenovan Freon - blagovna znamka DuPont za hladilnik "R-12". Glede na zahteve 30. let prejšnjega stoletja so se ta hladilna sredstva zdela idealna, znanstveno utemeljena in varnejša, nejedki plini in poceni za proizvodnjo.
Šele v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je bilo ugotovljeno, da molekule klora popolnoma uničijo ozonsko plast in so bile prepovedane. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki odkrili, da hladilno sredstvo amoniak moti prodiranje infrardečih žarkov vanje, saj se kopičijo v ozračju in povzročajo prenos toplote, kar vodi do podnebnih sprememb, zato je bila ta spojina prepovedana.
V devetdesetih in 2000-ih letih so CFC nadomestili s HCFC (hidroklorofluoroogljikovodiki), najpogostejši HCFC pa je "R-22", ki je imel veliko manj uničujoče učinke na ozon, vendar je bil še vedno nevaren. Za rešitev problema tanjšanja ozona so znanstveniki prišli do HFC-jev, ki ne vsebujejo klora. Vendar so pozneje ugotovili, da HFC še vedno škoduje okolju s toplogrednimi plini.
Sodobne vrste hladilnih medijev
Evropska komisija je zahtevala, da se hladilno sredstvo R134A ne uporablja za certificirane osebne avtomobile, ki se prodajajo v Evropski uniji. Ta mandat je bil prvotno namenjen 1. januarju 2011. Ker pa novo hladilno sredstvo še ni bilo na voljo na splošnem trgu, je bil ta rok podaljšan na 1. januar 2013.
Od januarja 2017, vsi na novo registriranivozila so morala uporabljati alternativno hladilno sredstvo. Leta 2018 le 60 % novih osebnih avtomobilov evropske proizvodnje uporablja varno hladilno sredstvo. Vozila, prodana zunaj Evropske unije, še naprej uporabljajo R134A ali še bolj nevarno hladilno sredstvo.
Glavne vrste hladilnih sredstev:
- CFC - klorofluoroogljikovodiki.
- HCFC – HydroChloroFluoroCarbons.
- HFC – HydroFluoroCarbons.
Vendar so bili ali bodo v bližnji prihodnosti vsi zamenjani zaradi vplivov na okolje. HFO hladilno sredstvo zdaj začenja nadomeščati CFC, saj imajo veliko manjši potencial globalnega segrevanja in ne tanjšajo ozona, čeprav so nekateri zelo vnetljivi. Trenutno prihaja na trg 4. generacija hladilnih sredstev, ki imajo odlične termodinamične lastnosti in so okolju prijazna.
Izbira alternative za R12
R12 hladilno sredstvo se še vedno pogosto uporablja v aplikacijah za hlajenje. Dejansko je bilo zelo težko najti tisto, ki bi lahko nadomestilo to univerzalno hladilno sredstvo v delovnih pogojih. R134A je najbolj primeren za te namene.
Primerjava R134A in R12:
- Zmogljivost pri temperaturi uparjalnika -7°C je enaka za obe hladilni sredstvi in pod -7°C, če R12 zamenjamo s hladilnim sredstvom r134A, bo prišlo do znatne izgube učinka hlajenja. V takih primerih je priporočljiva uporaba mešanic hladilnih sredstev namesto zamenjave R134A. Freon 134 se lahko uporablja tudi za nizke temperaturesituacije.
- Koeficienti prenosa toplote za R134A so višji od R12. Če obstajajo v isti tekoči fazi, je koeficient toplotne prehodnosti hladilnega sredstva R134A višji za 27–37 %, v plinski fazi pa za 37–45 %. Če obstajajo v dveh fazah, tekoči in plinasti, je koeficient prenosa toplote za R134A za 28 % do 34 % višji v uparjalniku in za 35 do 41 % višji v kondenzatorju.
- Hladilni učinek R134A je približno 22 % večji od učinka R12. Tako je masni pretok R134A, potreben na tono hlajenja, približno 18 % manjši od R12. To pomeni, da je za dano zmogljivost hladilnega sistema zahtevana količina le-tega 18 % manjša kot pri uporabi R12. To pomeni, da je v vsej opremi, kjer je R12 nadomeščen s freonom 134, količina hladilnega sredstva, ki jo je treba napolniti, manjša od R12. Vendar je specifična prostornina R134A nekoliko večja od R12, zato je za enako količino hladilnega sredstva prostornina, ki jo zaseda R134A, večja od R12.
- Povečanje hladilnega učinka R134A se izravna s povečanjem njegove specifične prostornine. Tako mora biti R134a, napolnjen v spremenjenih sistemih, 5–10 % manjši od R12.
Pretvori R12 v R134A
Nekatere zgodnje instalacije so uporabljale amoniak kot hladilno sredstvo. Vendar pa je večina sodobnih avtomobilov, izdelanih pred letom 1995, uporabljala R12. R12 je bil tehnološko napredno in učinkovito hladilno sredstvo ic2, vendar je bilo pozneje odkrito, da je plin, ki tanjša ozonski plašč, njegova proizvodnja in uporaba pa sta bili omejeni.
Po letu 1995 ga je zamenjal R134A in je še vednouporabljen v številnih avtomobilih. Če ima gospodinjstvo star avtomobil s klimatsko napravo R12, imajo vozniki velike težave pri polnjenju takšnega sistema v primeru puščanja ali vzdrževanja. Industrija je začela proizvajati posebne adapterje, po katerih je proces pretvorbe sistema v R134A postal preprost.
Spremembe hladilnega sistema
Za pretvorbo R12 v R134A je potrebno izvesti le nekaj manjših sprememb sistema. Na srečo bo kompresor, uporabljen v starem sistemu R12, še vedno deloval s hladilnim sredstvom R134A in bo enako učinkovit. Kondenzator in uparjalnik sta samo toplotni izmenjevalnik, zato ju tudi ni treba menjati za delovanje drugega hladilnega sredstva.
Ena od komponent, ki jo je treba zamenjati, je sušilni stroj. Zadnji element sistema, ki ga bo treba spremeniti, so tlačni priključki. R134A uporablja različne priključke za polnjenje sistema in merjenje tlaka, zato je treba stare priključke R12 odstraniti in zamenjati ali dopolniti z adapterji. Po nakupu potrebne opreme odstranite staro hladilno sredstvo in olje. Ko nameščate novo hladilno sredstvo ic2, morate dodati tudi olje PAG, združljivo z R134A, da ohranite kompresor podmazan.
Po pretvorbi sistema iz R12 v R134A je pomembno, da nekaj dni preverite sistemski tlak, da se prepričate, ali vse deluje pravilno. Če opazite manjše puščanje v sistemu, uporabite Red Angel A/C Stop Leak za tesnjenjesistem.
Hladilna sredstva so varnejša od freona
Navadni HCFC R-22, ki se uporablja že desetletja, ni tako dober za okolje, kot so nekoč mislili strokovnjaki. Agencija za varstvo okolja si je prizadevala za postopno ukinitev hladilnega sredstva in ga na koncu v celoti prepovedala. Postopno opuščanje R-22 se je začelo leta 2010. Do leta 2020 bo uporaba hladilnega sredstva močno omejena, do leta 2030 pa popolnoma prepovedana.
Najbolj okolju prijazna hladilna sredstva, ki so trenutno na voljo na trgu, sta "R-290" in "R-600A". So HC ali ogljikovodiki, njihova kemična imena pa so "Propan" za R-290 in "Izobutan" za R-600A. So 100 % brez halogena, nimajo potenciala tanjšanja ozonskega plašča in so najmanj nevarni v smislu potencialnega globalnega segrevanja. So tudi zelo energetsko učinkoviti, vendar so zelo vnetljivi, saj so ogljikovodiki. Trenutno so najbolj "zelene" vrste hladilnih sredstev R134A, R-407C, R-410A. Proizvajalci, ki proizvajajo ta hladilna sredstva, trdijo, da so snovi popolnoma varne.
Cilinder s freonom R134A
Z odkritjem škodljivih učinkov CFC in HCFC hladilnih sredstev na ozonsko plast se je ta skupina pogosto uporabljala kot nadomestek. Hladilno sredstvo v hladilniku R134A je fluoroogljikovodik (HFC), ki nima potenciala tanjšanja ozonskega plašča in ima malo ali nič učinka tople grede.
Hladilno sredstvo R134Aje kemična spojina tetrafluoroetan, sestavljena iz dveh atomov ogljika, dveh atomov vodika in štirih atomov fluora. Njegova kemična formula je CF3CH2F. Molekulska masa hladilnega sredstva R134A je 133,4, vrelišče pa 26,1 °C. R134A je negorljiv in neeksploziven, ima normalno strupenost in dobro kemično stabilnost, nekoliko visoko afiniteto za vlago.
R134A je po splošnih fizikalnih in termodinamičnih lastnostih zelo podoben R12. Zato velja za odlično zamenjavo. Lastnosti hladilnih sredstev R134 so naslednje:
- temperatura samodejnega vžiga - 770 °C.
- Stopnja tanjšanja ozonskega plašča - 04.
- Topnost v vodi 0,11 ut. % 25 C.
- Kritična temperatura - 122 °C.
- Barvna koda: svetlo modra.
- Potencial globalnega segrevanja (GWP)1200.
- Temperatura hladilnega sredstva, vrelišče -26,1 °C.
Termodinamične lastnosti R-407C
Po svojih lastnostih ustreza značilnostim, ki so na voljo v R-22. R-407C je običajen nadomestek hladilnega sredstva za tiste, ki želijo nadgraditi opremo R-22. Mešanica fluoroogljikovodikov vključuje pentafluoroetan, difluorometan in 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetan. Široko uporabljeno alternativno hladilno sredstvo, priljubljeno v pakiranih klimatskih napravah in brezkrtačnih ločevalnih sistemih, pa tudi pri lahkih klimatskih napravah in sistemih za neposredno ekspanzijo, ki jih najdemo v stanovanjskih, poslovnih in industrijskih aplikacijah. R-407C deluje tudi v srednjetemperaturnih hladilnih sistemih in v mnogihnovi aparati.
Nova oprema, ki uporablja dušik kot zadrževalni naboj, najbolje deluje z R-407C zaradi uporabe eteričnega olja poliola. Medtem ko so novi aparati in hladilni sistemi najpogostejši, je R-407C mogoče nadgraditi na nekaterih sistemih R-22, če je v postopek vključena menjava olja. Ta alternativa freonu velja za okolju prijazno zaradi svojega potenciala, da ne tanjši ozon.
Potencial tanjšanja ozonskega plašča R-404A
V tem hladilnem sredstvu je 0, tako kot R-407C in R-134A. Pogosto se uporablja za hladilne sisteme, ki zahtevajo -45°C do 15°C. Najbolj uporaben je v komercialnih in industrijskih transportnih aplikacijah zaradi širokega temperaturnega območja delovanja. Zelo je podoben R-22 in ponuja boljše zmogljivosti. Ker R-404A ne reagira hitro na zrak ali vodo, velja za varnega za številne uporabe. Prav tako je negorljiv, brezbarven in brez vonja.
Vendar pa morajo uporabniki, tako kot pri vsakem hladilnem sredstvu, vedno sprejeti ustrezne varnostne ukrepe, da se zaščitijo. Neposreden stik z R-404A lahko še vedno povzroči ozebline, pretirana izpostavljenost ognju ali vročini pa lahko povzroči, da rezervoar poči. R-404A je dokaj pogost in je na voljo za nakup v trgovinah, ki so specializirane za zagotavljanje izdelkov za ogrevanje in hlajenje.
Mešanica dveh fluoroogljikovodikov hladilnih sredstev, difluorometana in pentafluoroetana, jehladilno sredstvo, ki tanjša neozon, ki zagotavlja boljšo energetsko učinkovitost kot R-22 in R-407C in v svoji formulaciji ne uporablja klora. Zaradi višjega tlaka in hladilne zmogljivosti velja za primernejšega kot zamenjavo za R-22.
Funkcija R-410A
Če se uporabniki odločijo za nakup naprav, ki uporabljajo R-410A, je postopek običajno precej preprost. Pravzaprav številna podjetja za klimatske naprave in hladilne naprave izdelujejo enote posebej za uporabo z R-410A. Čeprav je najbolj priljubljen v komercialnih hladilnih napravah, klimatskih napravah in hladilnikih, je pomembno omeniti, da ta alternativa freonu ne bo delovala v enotah A/CR-22.
Hladilna sredstva
R-410A imajo višji nazivni tlak, zato je potreben drugačen manometer, kot se običajno uporablja pri R-22. Hladilno sredstvo je treba polniti v tekoči obliki in le v kratkih izbruhih. R-410A se prodaja pod več blagovnimi znamkami: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 in Puron. Precej enostavno je kupiti na spletu in v specializiranih trgovinah.
klimatska naprava v vozilu
A direktiva EU iz leta 2006 zahteva, da so vsa nova vozila, ki se prodajajo v EU, opremljena s hladilnimi sredstvi z nizkim potencialom globalnega segrevanja (GWP). Omejitev je nastavljena na GWP 150, ki jo YF trenutno lahko zagotovi. Njegova prednost je lastnost samoodlaganja - v ozračju se popolnoma razgradi v približnoenajst dni.
Kljub temu, da je bil HFO1234yf sprejet kot novo hladilno sredstvo, je imela Nemčija dvome. Daimler in nekateri drugi nemški proizvajalci in tudi regulativni organi menijo, da je YF nevaren zaradi visoke vnetljivosti. V odgovor je Nemčija odobrila, da nekatera vozila Daimler še naprej vozijo na R134A, v nasprotju z direktivo EU.
Evropska komisija je celo zagrozila zoper Nemčijo, ker ni v celoti izvajala novih predpisov o emisijah hladilnih sredstev. GM in Toyota sta javno izrazila podporo YF in izjavila, da menita, da je snov varna.
Stroški novih sistemov
Dodatni stroški novega hladilnega sredstva YF so v razponu od 30 do 50 EUR. Sistemi YF so manj učinkoviti in zahtevajo dodatno uporabo notranjega toplotnega izmenjevalnika.
Ker so stroški proizvodnega procesa za YF višji od R134A, se za ta izdelek pričakuje odkupna tarifa za več let, zlasti od leta 2018, ko bodo morala vsa na novo registrirana vozila v Evropski uniji uporabljati hladilno sredstvo razen R134A. od R134A.
Zvišanje cene od 1. februarja 2018:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
Modernizacija sistema R-22
Zamenjava R22 z R134A je dokaj preprost postopek. Najprej je treba iz sistema odstraniti celoten R22. Nato je potrebno odstraniti vse mazalno olje iz sistema(največja količina olja, ki ostane v sistemu, je 5 % celotne količine, ki je v njem). Mineralno olje je treba zamenjati s sintetičnim estrskim oljem. Prav tako je treba zamenjati sušilnik in oljni filter.
Količina R134A, ki je potrebna v sistemu, je 90 do 95 % R22. Na sistemih, ki so bili nadgrajeni z R134A, je treba namestiti nalepke, ki opisujejo novo hladilno sredstvo in mazalno olje. Čeprav je postopek enostaven, je pomembno, da ga izvajate previdno. Ostanki R-22 v sistemu lahko povzročijo navzkrižno kontaminacijo. Za R-22 in R-134A lahko naredi hladilni sistem avtomobila manj zanesljiv in dvigne tlak glave kompresorja na nevarne ravni, kar vodi do popolne okvare sistema. Poleg tega R-134A zahteva posebno mešanico olj - poliarilen.
Leta 1987 je bil objavljen Montrealski protokol, ki je mednarodna pogodba v mnogih državah za pomoč v boju proti poškodovani plasti O-cone. Ena od njegovih pobud je bila postopno opuščanje CFC po vsem svetu. Leta 1994 so ZDA prenehale uporabljati R-12 v avtomobilski industriji. R-12 je nadomestila alternativa HFC R-134a. Leta 2010 so ZDA v skladu z Montrealskim protokolom objavile, da bodo postopno opustile uporabo R-22 v prihodnjih aplikacijah. Vsi novi stroji bodo ciljali na HFC R-410A, ki ne vsebuje klora.
