czynniki chłodnicze dzielą się na grupy według ich składu chemicznego. Po odkryciu, że niektóre z tych związków chemicznych mogą być szkodliwe dla środowiska, są one zastępowane bardziej przyjaznymi dla środowiska alternatywami (patrz rysunek 5.2). Proces ten nie jest łatwy i chociaż istnieją alternatywy dla starych czynników chłodniczych, nowe zwykle nie są bezbłędne.

w poniższej sekcji omówiono różne grupy czynników chłodniczych, podano kilka przykładów i opisano obszary ich zastosowania.

CFC = Chlorofluorowęglowodory

Chlorofluorowęglowodory są czynnikami chłodniczymi zawierającymi chlor. Zostały one zakazane od początku lat 90-tych ze względu na ich negatywny wpływ na środowisko. Przykładami CFC są R11, R12 i R115. Konwersja urządzeń i systemów wykorzystujących CFC nie została jeszcze zakończona. Wręcz przeciwnie, nielegalny rynek tego typu czynników chłodniczych rozkwita na całym świecie i szacuje się, że nie więcej niż 50% systemów CFC na całym świecie zostało zmodernizowanych.

HCFC = Wodorochlorofluorowęglowodory

powolne wycofywanie CFC pokazuje, że jest to kosztowny proces. Jednak, co ważniejsze, pokazuje również problemy i niezdecydowanie związane z dostępnością HCFC, które zostały oficjalnie wskazane jako tymczasowe (do 2030 r.) substytuty CFC. Pospieszne działania Unii Europejskiej, które zakończyły się zakazem HCFC, natychmiast dla chłodnictwa i wkrótce (najpóźniej w 2004 r.) dla klimatyzacji, zakłóciły programy i plany branży.

HCFC zawierają mniej chloru niż CFC, co oznacza niższy ODP (patrz punkt 5.3). Przykłady wodorochlorofluorowęglowodorów obejmują R22, R123 i R124 (patrz rysunek 5.3).

HFC = Wodorofluorowęglowodory

wodorofluorowęglowodory są czynnikami chłodniczymi, które nie zawierają chloru i nie są szkodliwe dla warstwy ozonowej (ODP = 0, patrz punkt 5.3). Jednak ich wpływ na globalne ocieplenie jest bardzo duży w porównaniu z tradycyjnymi czynnikami chłodniczymi. Najczęstsze czynniki chłodnicze HFC dostępne od czasu wprowadzenia zakazu stosowania HCFC przedstawiono w tabeli 5.1 (patrz również rysunek 5.4):

tabela 5.1 najczęstsze czynniki chłodnicze wśród fluorowcowanych węglowodorów.

kilka uwag na temat czynników chłodniczych przedstawionych w tabeli podano poniżej:

• R32 i R125 są rzadko stosowane jako pojedyncze czynniki chłodnicze, ale tylko w mieszaninach o szczególnie korzystnych właściwościach termodynamicznych.
• R245c i R245fa są używane prawie wyłącznie w Stanach Zjednoczonych i w dość eksperymentalny sposób.
• R404A został opracowany jako alternatywa dla R502 do chłodziarek i zamrażarek.
• R134a był pierwszym HFC wprowadzonym do chłodnictwa i klimatyzacji z wielkim sukcesem, ponieważ nie wymaga prawie żadnych zmian w sprzęcie zaprojektowanym dla R22. Jednak Oferuje on bardzo ograniczoną sprawność, o około 40% niższą niż uzyskana z R22. W związku z tym producent ma dwie możliwości: albo zaakceptować znaczne zmniejszenie pojemności cieplnej w danym systemie, albo zwiększyć jego wymiary (i koszt), aby osiągnąć tę samą pojemność. Z tego powodu R134a jest stosowany głównie w dużych systemach (powyżej 250 kW), które mogą sobie pozwolić na wyższe koszty.
• R407C jest, podobnie jak R134a, termodynamicznie podobny do R22 i działa jako „kropla” czynnika chłodniczego. Jednak w przeciwieństwie do R134a, który jest czystym Związkiem, R407C ma ślizg 7 K, dzięki czemu ledwo nadaje się do użytku w małym sprzęcie mieszkalnym (domowym). Istnieją dwa powody uzasadniające takie ograniczenie: sprzęt mieszkalny jest bardziej narażony na nagłe przypadkowe straty niż inne urządzenia i zwykle jest serwisowany na miejscu. W przypadku nagłego wycieku ślizg 7K może spowodować zmiany proporcji mieszaniny, ponieważ względne straty jej najbardziej lotnych składników będą nieproporcjonalnie wysokie. Jeśli stosowany jest standardowy wkład, nie ma gwarancji, że nowa mieszanka czynnika chłodniczego ma takie same proporcje, jak przed wyciekiem. Ze względu na wysoki poślizg ten czynnik chłodniczy jest stosowany tylko w instalacjach o średniej mocy (50-250 kW), które są zwykle serwisowane przez wykwalifikowany personel.
• R410A ma bardzo atrakcyjne właściwości termodynamiczne, wyższą sprawność energetyczną niż R22, nie ślizga się, a tym samym nie ma problemu z pozostałą mieszaniną po utracie ładunku i napełnieniu. Ma jednak ciśnienie robocze prawie dwukrotnie wyższe niż R22, a zatem wymaga przeprojektowania całego systemu za pomocą większych sprężarek, zaworów rozprężnych itp.
• R507A jest z powodzeniem stosowany w chłodnictwie przemysłowym i handlowym.
• R508B jest rzadziej stosowany w cyklach niskotemperaturowych. R507A i R508B mają korzystne właściwości termodynamiczne i nie mają problemów z poślizgami temperatury, ponieważ są mieszaninami azeotropowymi.

FC = Fluorowęglowodory

Fluorowęglowodory (rysunek 5.5) nie zawierają chloru i nie są szkodliwe dla warstwy ozonowej. Są one jednak niezwykle stabilne i charakteryzują się wysokim współczynnikiem GWP (por. punkt 5. 3). R218 jest przykładem fluorowęglowodoru, a FCs są również obecne w mieszaninach R403 i R408.

HC = węglowodory

węglowodory są bardzo ograniczonym rozwiązaniem problemów środowiskowych związanych z czynnikami chłodniczymi. Są nieszkodliwe dla warstwy ozonowej (ODP = 0) i prawie nie mają bezpośredniego efektu Zielonego domu (GWP<5), ale są wysoce łatwopalne. Stosowanie HCs jako czynnika chłodniczego jest ograniczone do Europy, ponieważ wiele innych krajów zakazało używania łatwopalnego gazu w obecności społeczeństwa. Zgodnie z normami ISO 55149 i EN 378.2000 powinno to mieć zastosowanie również w Europie. Jednak norma IEC 355.2.20 zezwala na stosowanie HCs w domowych lodówkach z ładunkiem czynnika chłodniczego do 150 g.

norma ta otworzyła niektórym europejskim producentom lodówek drogę do produkcji domowych lodówek z łatwopalnym izobutenem, R600a.

zostały one entuzjastycznie przyjęte przez ekologów i osiągnęły wielki sukces na rynku.

NH3 = amoniak

amoniak, R717, jest atrakcyjną alternatywą dla czynnika chłodniczego. Stosowany jest w układach chłodniczych od 1840 roku, a w kompresji pary od 1860 roku. Pod względem swoich właściwości należy go uznać za wysokiej klasy czynnik chłodniczy. Ponadto jego ODP i GWP wynoszą 0. Chociaż jest to gaz samoalerujący, tzn. wycieki mogą być łatwo wykryte przez zapach, amoniak jest bardzo niebezpieczny nawet w niskich stężeniach, ponieważ zapach często powoduje panikę. Jest to główny powód, dla którego amoniak został wycofany z zastosowań dla osób niewykwalifikowanych i zatrzymywany tylko do zastosowań przemysłowych.

jest również dość powszechny w chłodnictwie komercyjnym, chociaż przepisy bezpieczeństwa wymagają, aby był używany z wtórną pętlą dystrybucyjną. Oczywiście ta pętla wtórna zmniejsza wydajność.

CO2 = dwutlenek węgla

R744, dwutlenek węgla, ma kilka atrakcyjnych cech: niepalny, nie powoduje zubożenia warstwy ozonowej, bardzo niski wskaźnik toksyczności (bezpieczeństwo A1), dostępny w dużych ilościach i niski koszt. Ma jednak również niską sprawność i wysokie ciśnienie robocze (około 10 razy wyższe niż R134a). Z dwóch ostatnich powodów konieczne są wysiłki w celu poprawy cyklu chłodzenia i powiązanej technologii, w szczególności wymienników ciepła i urządzeń rozprężających. Głównym nadchodzącym zastosowaniem CO2 wydaje się być Klimatyzacja w przemyśle motoryzacyjnym. Pompy ciepła mogą również korzystać z CO2 ze względu na wyższą temperaturę, którą można uzyskać nawet przy bardzo niskich temperaturach otoczenia.

tabela podsumowująca

Tabela 5.2 zestawienie różnych rodzajów czynników chłodniczych.

<<Wstecz | Dalej>>