Čo sú chladivá? Sú to špeciálne kvapaliny. Používajú sa v klimatizáciách a chladničkách. Chladivo prechádza fázovými zmenami z kvapaliny na plyn, keď absorbuje teplo, a späť na kvapalinu, keď kompresor stláča plyn. Výber ideálneho chladiva je založený na termodynamických vlastnostiach. Musí byť nekorozívny, bezpečný, netoxický a nehorľavý.
Stručná história chladív
Belgický vedec Frederic Sworths bol priekopníkom syntézy freónov koncom 90. rokov 19. storočia. K jeho objavu došlo po nahradení chloridu v tetrachlórmetáne futuridom pri syntéze CFC-11 a CFC-12. Koncom 20. rokov 20. storočia Thomas Midgley Jr. zlepšil proces syntézy a spochybnil používanie freónov ako chladiva na nahradenie v tom čase bežne používaného amoniaku, chlórmetánu a oxidu siričitého.
Boli škodlivé, horľavé a niektoré dokonca toxické. Najčastejšiechladivom bol freón s názvom Freon – značka DuPont pre chladničku „R-12“. Podľa požiadaviek 30. rokov minulého storočia sa tieto chladivá javili ako ideálne, vedecky podložené a bezpečnejšie, nekorozívne plyny a lacné na výrobu.
Až v 70. rokoch sa zistilo, že molekuly chlóru úplne ničia ozónovú vrstvu a boli zakázané. V 70. rokoch vedci zistili, že chladivo čpavok bráni prieniku infračervených lúčov do nich, pretože sa hromadia v atmosfére a spôsobujú prenos tepla, čo vedie ku klimatickým zmenám, takže táto zlúčenina bola zakázaná.
V 90-tych a 2000-tych rokoch 20. storočia boli CFC nahradené HCFC (hydrochlórofluorokarbóny) a najbežnejším HCFC je "R-22", ktorý mal oveľa menej ničivé účinky na ozón, no stále bol nebezpečný. Na vyriešenie problému poškodzovania ozónovej vrstvy vedci prišli s HFC, ktoré neobsahovali chlór. Neskôr si však uvedomili, že HFC stále poškodzuje životné prostredie prostredníctvom skleníkových plynov.
Moderné typy chladiacich médií
Európska komisia nariadila, aby sa chladivo R134A nepoužívalo v certifikovaných osobných automobiloch predávaných v Európskej únii. Tento mandát bol pôvodne určený na 1. januára 2011. Keďže však nové chladivo ešte nebolo dostupné pre bežný trh, tento termín bol predĺžený do 1. januára 2013.
Od januára 2017 sú všetci novo zaregistrovanívozidlá museli používať alternatívne chladivo. V roku 2018 iba 60 % nových osobných automobilov európskej výroby používa bezpečné chladivo. Vozidlá predávané mimo Európskej únie naďalej používajú chladivo R134A alebo ešte nebezpečnejšie chladivo.
Hlavné typy chladív:
- CFC – chlórfluórované uhľovodíky.
- HCFC – HydroChloroFluorocarbons.
- HFC – HydroFluorocarbons.
Všetky však boli alebo budú v blízkej budúcnosti nahradené z dôvodu vplyvov na životné prostredie. Chladivo HFO teraz začína nahrádzať freóny, pretože majú oveľa nižší potenciál globálneho otepľovania a nepoškodzujú ozón, hoci niektoré sú vysoko horľavé. Aktuálne na trh vstupuje 4. generácia chladív, ktoré majú skvelé termodynamické vlastnosti a sú šetrné k životnému prostrediu.
Výber alternatívy za R12
Chladivo R12 je stále široko používané v chladiacich aplikáciách. Naozaj bolo veľmi ťažké nájsť také, ktoré by dokázalo nahradiť toto univerzálne chladivo v prevádzkových podmienkach. Na tieto účely je najvhodnejší R134A.
Porovnanie R134A a R12:
- Výkon pri teplote výparníka -7°C je rovnaký pre obe chladivá a pod -7°C, ak sa R12 nahradí chladivom r134A, dôjde k významnej strate chladiaceho účinku. V takýchto prípadoch sa odporúča použiť zmesi chladív namiesto náhrady R134A. Freon 134 je možné použiť aj pre nízke teplotysituácie.
- Koeficienty prestupu tepla pre R134A sú vyššie ako R12. Ak existujú v rovnakej kvapalnej fáze, koeficient prestupu tepla chladiva R134A je o 27–37 % vyšší a v plynnej fáze je o 37–45 % vyšší. Ak existujú v dvoch fázach, kvapalnej a plynnej, koeficient prestupu tepla pre R134A je o 28 % až 34 % vyšší vo výparníku a o 35 až 41 % vyšší v kondenzátore.
- Chladiaci účinok R134A je asi o 22 % väčší ako chladiaci účinok R12. Takže hmotnostný prietok R134A potrebný na tonu chladenia je asi o 18 % menší ako R12. To znamená, že pri danej kapacite chladiaceho systému je jej potrebné množstvo o 18% menšie ako pri použití R12. To znamená, že vo všetkých zariadeniach, kde je R12 nahradený freónom 134, je množstvo chladiva, ktoré by sa malo doplniť, menšie ako R12. Špecifický objem R134A je však o niečo väčší ako R12, takže pri rovnakom množstve chladiva je objem, ktorý zaberá R134A, väčší ako R12.
- Zvýšenie chladiaceho účinku R134A je kompenzované zvýšením jeho špecifického objemu. R134a nabitý v upravených systémoch by teda mal byť o 5–10 % nižší ako R12.
Previesť R12 na R134A
Niektoré prvé inštalácie používali ako chladivo čpavok. Avšak väčšina moderných automobilov vyrobených pred rokom 1995 používala R12. R12 bolo technologicky vyspelé a účinné chladivo ic2, neskôr sa však zistilo, že ide o plyn poškodzujúci ozónovú vrstvu a jeho výroba a použitie boli obmedzené.
Po roku 1995 bol nahradený R134A a je stálepoužívané v mnohých autách. Ak má domácnosť staré auto s klimatizáciou R12, tak motoristi majú veľké problémy s doplnením takéhoto systému v prípade netesností alebo údržby. Priemysel začal vyrábať špeciálne adaptéry, po ktorých sa proces premeny systému na R134A stal jednoduchým.
Zmeny chladiaceho systému
Na konverziu R12 na R134A je potrebné vykonať iba niekoľko malých zmien v systéme. Našťastie kompresor používaný v starom systéme R12 bude stále pracovať s chladivom R134A a bude rovnako účinný. Kondenzátor a výparník sú len výmenníky tepla, takže ich tiež nie je potrebné meniť, aby prevádzkovali iné chladivo.
Jednou zo súčastí, ktorú je potrebné vymeniť, je sušička. Posledným prvkom systému, ktorý bude potrebné zmeniť, sú tlakové porty. R134A používa rôzne porty na nabíjanie systému a meranie tlaku, takže staré porty R12 je potrebné odstrániť a nahradiť alebo doplniť adaptérmi. Po zakúpení potrebného vybavenia odstráňte staré chladivo a olej. Pri inštalácii nového chladiva ic2 je potrebné pridať aj olej PAG kompatibilný s R134A, aby bol kompresor stále premazaný.
Po konverzii systému z R12 na R134A je dôležité niekoľko dní kontrolovať tlak v systéme, aby ste sa uistili, že všetko funguje správne. Ak si v systéme všimnete nejaké malé netesnosti, na utesnenie použite Red Angel A/C Stop Leaksystém.
Chladivá sú bezpečnejšie ako freón
Bežný HCFC R-22, ktorý sa používa už desaťročia, nie je taký dobrý pre životné prostredie, ako si odborníci kedysi mysleli. Agentúra na ochranu životného prostredia pracovala na postupnom vyradení chladiva a nakoniec ho úplne zakázala. Vyraďovanie R-22 sa začalo v roku 2010. Do roku 2020 bude používanie chladiva prísne obmedzené a do roku 2030 úplne zakázané.
Najekologickejšie chladivá v súčasnosti dostupné na trhu sú „R-290“a „R-600A“. Sú to HC alebo uhľovodíky a ich chemické názvy sú "Propán" pre R-290 a "Isobután" pre R-600A. Neobsahujú 100 % halogénov, nemajú potenciál poškodzovať ozónovú vrstvu a sú najmenej nebezpečné z hľadiska potenciálneho globálneho otepľovania. Sú tiež vysoko energeticky účinné, ale vysoko horľavé, keďže ide o uhľovodíky. V súčasnosti sú najviac „zelené“typy chladív R134A, R-407C, R-410A. Výrobcovia, ktorí vyrábajú tieto chladivá, tvrdia, že tieto látky sú absolútne bezpečné.
Valca s freónom R134A
Po zistení škodlivých účinkov chladív CFC a HCFC na ozónovú vrstvu sa táto skupina široko používa ako náhrada. Chladivom v chladničke R134A je fluórovaný uhľovodík (HFC), ktorý má nulový potenciál poškodzovania ozónovej vrstvy a má malý alebo žiadny skleníkový efekt.
Chladivo R134Aje chemická zlúčenina tetrafluóretán pozostávajúca z dvoch atómov uhlíka, dvoch atómov vodíka a štyroch atómov fluóru. Jeho chemický vzorec je CF3CH2F. Molekulová hmotnosť chladiva R134A je 133,4 a jeho bod varu je 26,1 °C. R134A je nehorľavý a nevýbušný, má normálnu toxicitu a dobrú chemickú stabilitu, trochu vysokú afinitu k vlhkosti.
R134A je veľmi podobný R12 vo všeobecných fyzikálnych a termodynamických vlastnostiach. Preto sa považuje za vynikajúcu náhradu. Vlastnosti chladív R134 sú nasledovné:
- Teplota samovznietenia – 770 °C.
- Miera poškodzovania ozónovej vrstvy – 04.
- Rozpustnosť vo vode 0,11 % hmotn. 25 C.
- Kritická teplota – 122 °C.
- Kód farby: svetlomodrá.
- Potenciál globálneho otepľovania (GWP) 1200.
- Teplota chladiva, bod varu -26,1 °C.
Termodynamické vlastnosti R-407C
Pokiaľ ide o jeho vlastnosti, zodpovedá charakteristikám dostupným v R-22. R-407C je bežná náhrada chladiva pre tých, ktorí chcú inovovať zariadenie R-22. Zmes fluórovaných uhľovodíkov zahŕňa pentafluóretán, difluórmetán a 1,1,1,2-tetrafluóretán. Široko používané alternatívne chladivo obľúbené v balených klimatizačných zariadeniach a bezkefkových separačných systémoch, ako aj v ľahkých klimatizáciách a systémoch priamej expanzie, ktoré sa nachádzajú v obytných, komerčných a priemyselných aplikáciách. R-407C funguje aj v strednoteplotných chladiacich systémoch av mnohýchnové spotrebiče.
Nové zariadenie využívajúce dusík ako zásobnú náplň funguje najlepšie s R-407C vďaka použitiu polyolového esenciálneho oleja. Zatiaľ čo nové spotrebiče a chladiace systémy sú najbežnejšie, R-407C možno upgradovať na niektoré systémy R-22, ak je súčasťou postupu aj výmena oleja. Táto alternatíva k freónu sa považuje za šetrnú k životnému prostrediu vďaka jej nulovému potenciálu poškodzovať ozónovú vrstvu.
Potenciál poškodzovania ozónovej vrstvy R-404A
V tomto chladive je 0, rovnako ako R-407C a R-134A. Často sa používa pre chladiace systémy, ktoré vyžadujú -45°C až 15°C. Je najužitočnejší v komerčných a priemyselných dopravných aplikáciách vďaka širokému rozsahu prevádzkových teplôt. Je veľmi podobný R-22 a ponúka lepší výkon. Pretože R-404A nereaguje rýchlo na vzduch alebo vodu, považuje sa za bezpečný pre mnohé použitia. Je tiež nehorľavý, bezfarebný a bez zápachu.
Avšak, ako pri každom chladive, používatelia by mali vždy prijať vhodné opatrenia na svoju ochranu. Priamy kontakt s R-404A môže stále spôsobiť omrzliny a nadmerné vystavenie ohňu alebo teplu môže spôsobiť prasknutie zásobníka. R-404A je pomerne bežný a je možné ho zakúpiť v obchodoch, ktoré sa špecializujú na poskytovanie vykurovacích a chladiacich produktov.
Zmes dvoch fluórovaných uhľovodíkových chladív, difluórmetánu a pentafluóretánu, jechladivo poškodzujúce neozón, ktoré poskytuje lepšiu energetickú účinnosť ako R-22 a R-407C a vo svojom zložení nepoužíva chlór. Je považovaný za vhodnejší ako náhrada za R-22 kvôli jeho vyššiemu tlaku a chladiacej kapacite.
Funkcia R-410A
Ak sa používatelia rozhodnú kúpiť zariadenia, ktoré používajú R-410A, proces je zvyčajne pomerne jednoduchý. V skutočnosti mnohé klimatizačné a chladiace spoločnosti vyrábajú jednotky špeciálne na použitie s R-410A. Hoci je najpopulárnejší v komerčnom chladení, klimatizáciách a chladničkách, je dôležité poznamenať, že táto alternatíva freónu nebude fungovať v jednotkách A/CR-22.
Chladivá R-410A majú vyšší menovitý tlak, takže je potrebný iný manometer, ako sa bežne používa s R-22. Chladivo sa musí plniť v tekutej forme a iba v krátkych dávkach. R-410A sa predáva pod niekoľkými značkami: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 a Puron. Je celkom jednoduché nakupovať online a v špecializovaných predajniach.
Klimatizácia vozidla
Smernica EÚ z roku 2006 vyžaduje, aby všetky nové vozidlá predávané v EÚ boli vybavené chladivami s nízkym potenciálom globálneho otepľovania (GWP). Limit je nastavený na 150 GWP, ktorý môže spoločnosť YF v súčasnosti poskytnúť. Jeho výhodou je vlastnosť svojpomocnej likvidácie – v atmosfére sa úplne rozloží v ccajedenásť dní.
Napriek skutočnosti, že HFO1234yf bolo prijaté ako nové chladivo, Nemecko malo pochybnosti. Daimler a niektorí ďalší nemeckí výrobcovia a tiež regulačné orgány sa domnievajú, že YF je nebezpečný pre svoju vysokú horľavosť. V reakcii na to Nemecko schválilo, aby niektoré vozidlá Daimler pokračovali v jazde na R134A, čo je v rozpore so smernicou EÚ.
Európska komisia dokonca pohrozila súdnou žalobou Nemecku za to, že plne neimplementovalo nové nariadenia o emisiách chladív. GM a Toyota verejne vyjadrili svoju podporu YF a vyhlásili, že túto látku považujú za bezpečnú.
Náklady na nové systémy
Dodatočné náklady na nové chladivo YF sa pohybujú v rozmedzí 30-50 EUR. Systémy YF sú menej účinné a vyžadujú dodatočné použitie vnútorného výmenníka tepla.
Vzhľadom na to, že výrobné náklady na YF sú vyššie ako R134A, očakáva sa, že na tento produkt bude na mnoho rokov platiť výkupná tarifa, najmä od roku 2018, keď budú všetky novoregistrované vozidlá v Európskej únii povinné používať chladivo iné ako R134A. od R134A.
Zvýšenie ceny od 1. februára 2018:
- R452a + 20 %.
- R410a + 20 %.
- R448a + 15 %.
- R449a + 15 %.
Modernizácia systému R-22
Výmena R22 za R134A je pomerne jednoduchý proces. V prvom rade by sa mal zo systému odstrániť celý R22. Potom je potrebné zo systému odstrániť všetok mazací olej(maximálne množstvo oleja zostávajúceho v systéme je 5% z celkového množstva prítomného v systéme). Minerálny olej by sa mal nahradiť syntetickým esterovým olejom. Je potrebné vymeniť aj sušič a olejový filter.
Množstvo R134A požadované v systéme je 90 až 95 % R22. Na systémoch, ktoré boli vylepšené o R134A, by sa mali umiestniť štítky s popisom nového chladiva a mazacieho oleja. Hoci je tento proces jednoduchý, je dôležité robiť to opatrne. Zvyšky R-22 v systéme môžu viesť ku krížovej kontaminácii. V prípade R-22 a R-134A môže znížiť spoľahlivosť chladiaceho systému auta a zvýšiť tlak v hlave kompresora na nebezpečnú úroveň, čo vedie k úplnému zlyhaniu systému. Okrem toho R-134A vyžaduje špeciálnu olejovú zmes - polyarylén.
V roku 1987 bol vyhlásený Montrealský protokol, čo je medzinárodná zmluva v mnohých krajinách na pomoc v boji proti poškodenej vrstve O-zóny. Jednou z jeho iniciatív bolo postupné vyradenie freónov na celom svete. V roku 1994 USA ukončili používanie R-12 v automobilovom priemysle. R-12 bol nahradený HFC alternatívou R-134a. V roku 2010 v rámci Montrealského protokolu USA oznámili, že postupne ukončia používanie R-22 v budúcich aplikáciách. Všetky nové stroje budú zamerané na HFC R-410A, ktorý neobsahuje chlór.
