Czynniki chłodnicze. Rodzaje czynników chłodzących do klimatyzacji

Jeśli sprężarkę można określić mianem serca układu klimatyzacji, to jest substancja, która musi być jej krwią. Niezależnie czy mamy do czynienia z systemami przeznaczonymi do domu, biura czy samochodu jedno pozostaje wspólne – czynnik chłodniczy. Przedstawiamy najpopularniejsze rodzaje czynników chłodniczych do klimatyzacji – zarówno do zastosowań przemysłowych, handlowych, domowych jak i samochodów.

Czynnik chłodniczy klimatyzacji. Co to jest?

Czynnik chłodniczy klimatyzacji jest to związek chemiczny lub mieszanina kilku związków, której zadaniem jest uczestniczenie w wymianie ciepła między otoczeniem, a elementami układu klimatyzacji. Czynnik chłodniczy krąży w obiegu i pod wpływem przemian termodynamicznych – sprężania i rozprężania – pobiera lub oddaje ciepło. W ten sposób, w kolejnych etapach procesu odbywającego się w układzie chłodniczym oraz przy uczestnictwie innych jego elementów jak chociażby skraplacz, następuje  schłodzenie powietrza.

Czynniki chłodnicze stosowane są na szeroką skale w wielu rodzajach maszyn i urządzeń chłodniczych – od chłodni przemysłowych po klimatyzacje samochodową.

Naturalne i syntetyczne czynniki chłodnicze

W związku z obostrzeniami unii europejskiej i wprowadzeniem ustawy „o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych”, od 15 maja 2015 roku kupno czynników chłodzących możliwe jest tylko przez osoby prowadzące działalność gospodarczą oraz posiadające ważne uprawnienia. Wcześniejsze rozporządzenie ze stycznia tego samego rokoku wprowadziło również podział i wytyczne dotyczące samych czynników i wycofania niektórych z nich. Celem całego zabiegu jest walka z efektem cieplarnianym.

Naturalne czynniki chłodnicze

Do tej grupy zaliczyć można wszystkie te chłodziwa, które powstały w przyrodzie bez ingerencji człowieka. Do najpopularniejszych z nich możemy zaliczyć czynniki r600a i r290.

Syntetyczne czynniki chłodnicze

Powstałe w sposób sztuczny, a więc przy pomocy człowieka. Są to chemiczne związki o różnych parametrach i stopniach palności i toksyczności oraz właściwościach termodynamicznych zależnych od instalacji do których zostały zaprojektowane. Do obecnie najczęściej stosowanych zaliczyć możemy r410a, r407c, r404a, r507, r134a, r1234yf, Prawie każdy z  syntetycznych czynników chłodniczych jest klasyfikowany jako szkodliwy. Wyjątek stanowi R1234yf, wokół którego toczą się jednak również kontrowersje.

Czynnik chłodzący r600a

Czynnik chłodniczy r600a, inaczej Izobutan r600a, to organiczny związek stosowany jako chłodziwo głównie w chłodziarkach domowych i mniejszych lodówkach przemysłowych. Czynnik chłodzący r600a w postaci gazowej jest bezbarwny, bezwonny i cięższy od powietrza i łatwopalny. R-600a ma pochodzenie organiczne, a wiec jest nieszkodliwy dla środowiska. W związku z tym często określa się go jako „naturalny czynnik chłodzący”. R 600a zastąpił na początku lat 90 swojego starszego brata – czynnik chłodzący r134a, który przestał być stosowany w lodówkach i chłodziarkach domowych. Stosowano go też jako substytut dla wycofanego czynnika r12.

Zaletą gazu r600a jest niska wartość ciśnienia skraplania czynnika, która przekłada się na małe koszty urządzeń na nim działających.

Wadą czynnika chłodzącego r600 a jest niska objętościowa wydajność chłodnicza – wymaga specjalnej sprężarki oraz dłużej kapilary (rurki chłodzącej), aby dostarczyć odpowiednią temperaturę. Innym przeciwwskazaniem jest wysoka łatwopalność czynnika. Nie jest to jednak bardzo istotna wada, ze względu na małe ilości nabicia r600a w instalacjach

R-290

Czynnik chłodniczy r290, inaczej propan r290, to kolejny organiczny, a wiec „naturalny”. Środek stosowany w chłodnictwie. W przeciwieństwie jednak do r600a, czynnik chłodniczy r290 wykorzystuje się w większych instalacjach m.in. w przemysłowych instalacjach chłodniczych, systemach klimatyzacji domu i biura czy do chłodzenia sklepów.

R-290a w postaci gazu ma silnie wybuchowe właściwości, nie mniej ze względu na swoje właściwości termodynamiczne i faktu, ze jest ekologicznym czynnikiem chłodniczym, jego popularność z roku na rok rośnie.

Czynnik chłodniczy r410a

Czynnik chłodniczy r410a, inaczej freon r410a, to syntetyczny środek należący do węglowodorów chloru. Czynniki tego typu określa się mianem HFC. R410a jest azeotropem (mieszaniną) dwóch innych czynników – r32 i r125 w proporcjach 1:1. Ma postać gazową i jest skroplony pod ciśnieniem.

R-410a wykorzystywany jest jako chłodziwo w domowych i biurowych klimatyzacjach. Jest nietoksyczny, natomiast jest inhalacja powoduje efekty narkotyczne. Freon r410a wprowadzono jako zamiennik czynnika r22 i r13b1, dzięki temu może być on stosowny w układach niskotemperaturowych. Dodatkowo mały poślizg temperatury umożliwia użycie go w klimatyzatorach z parownikami zalanymi czyli w amoniakalnych instalacjach chłodniczych. Czynnik chłodniczy r410a ma być jednak stopniowo wycofywany i zniknąć z rynku całkowicie w 2025 roku.

Czynnik chłodniczy r407c

Czynnik chłodzący r407c, inaczej freon r407c, to popularne chłodziwo zwłaszcza w układach klimatyzacyjnych o malej mocy takich jak domowe czy przenośne instalacje. R-407c powstał jako zeotrop (mieszanina) trzech innych czynników chłodniczych – r143a (52 proc. ), r125 (25 proc.) i r32(23 proc.).

Podobnie jak r410a jest syntetyczny i należy do grupy F-gazów (inaczej HFC) czyli czynników chłodzących o naukowo udowodnionej szkodliwości dla środowiska.

Jest bezbarwnym, niepalnym gazem nierozpuszczalnym w wodzie. Popularność r-407c wiąże się z jego przystępną ceną.

Czynnik chłodniczy r407c charakteryzuje się wysokim poślizgiem temperaturowym. Poślizg temperaturowy czynnika chłodniczego składającego się wielu czynników to parametr informujący o tym jak zmieni się skład (procentowo) i właściwości całej mieszaniny. Fakt ten sprawia, że, posiadający  wysoki poślizg temperaturowy czynnik r407c, łatwo ulega niekorzystnym zmianom w przypadku nieszczelności układu klimatyzacyjnego.

R404a

R-404a to kolejny syntetyczny gaz cieplarniany HFC, który zgodnie z dyrektywami europejskimi jest powoli wycofywany z rynku.  Podobnie jak R-407c, R404a to również zeotrop trzech innych czynników chłodniczych w proporcjach – r143a (52 proc.), r125 (44 proc.) i r134a (4 proc.).

W przeciwieństwie jednak do ww. czynnika, r404a charakteryzuje się bardzo niskim poślizgiem temperaturowym. Sprawia to wiec, że nawet w przypadku wycieku, nie zmieniają się właściwości chłodzące pozostałego w układzie czynnika.

Freon r404a zastosowanie znalazł wszędzie tam gdzie potrzeba nisko i średnio-temperaturowych zastosowań chłodzących czyli m.in. w chłodziarkach handlowych i przemysłowych takich jak chłodnie stacjonarne i mobilne, chłodziarki, zamrażarki, automaty.

Czynnik chłodniczy r-507

Czynnik r507, lub freon r507, to  podobnie jak r410a syntetyczna mieszanina azeotropowa dwóch różnych czynników chłodzących. W przypadku r507 są to jednak chłodziwa r125 (50 proc.) oraz r143a (50 proc.).

Czynnik chłodniczy r-507 ma podobne właściwości do r404a. Wiąże się t oz tym, że oba gazy służą jako zamienniki do wycofanego freonu r502.W związku z tym również zastosowanie czynnika r507 jest podobne do r404a – stosuje się go w chłodnictwie przemysłowym i handlowym np. do chłodzenia marketów w chłodniach czy chłodziarkach transportowych.

Czynnik chłodzący r134a

Jeśli można powiedzieć, że jakiś czynnik dominuje na rynku to jedyną możliwością jest określenie w ten sposób czynnika chłodzącego R134A. To  popularne chłodziwo wykorzystywane jest powszechnie nie tylko do chłodzenia aut. Oprócz chłodziwa w klimatyzacji samochodowej, gaz r134A stosuje się na szeroką skale chociażby w chłodnictwie przemysłowym. Czynnik chłodzący r134a jest systematycznie wypierany z rynku i zastępowany dużo bardziej ekologicznym gazem r1234yf. Nie zmienia to jednak faktu, że nadal cieszy się dużą popularnością zarówno wśród serwisantów jak i użytkowników zwłaszcza ze względu na atrakcyjną cenę.

Czynnik chłodniczy r1234yf

R1234yf to nowy czynnik chłodniczy w samochodach. Zalicza się do grupy ekologicznych ze względu na niski współczynnik GWP czyli wpływu na globalne ocieplenie poprzez emisję do atmosfery. Jego właściwości są porównywalne do starszym bratem czyli r134a. Podobnie również jak on jest pojedynczym czynnikiem, a nie mieszaniną kilku różnych czynników. R-1234yf ma wysoką wydajność chłodniczą i jest bezpieczny w użyciu ze względu na nietoksyczność i niską palność.

Wszystko to sprawia, że nowy czynnik chłodniczy r1234yf staje się dominującym chłodziwem w klimatyzacjach samochodowych. Nie dzieje się to jednak bez kontrowersji. Właśnie podobieństwo do starszego czynnika r134a oraz rosnące ceny związane z monopolem na patenty dwóch firm go produkujących. Innym czynnikiem działającym na niekorzyść czynnika chłodniczego r1234yf jest właśnie niska (ale ciągle) palność, która w przypadku awarii bądź wypadku może mieć katastrofalne konsekwencje dla pasażerów samochodu. Groźny jest nie tylko wybuch gazu, ale również emisja trujących związków fluoru właśnie w przypadku zapłonu.

Pomimo tych kontrowersji nowy czynnik chłodniczy r1234yf jest obecnie powszechnie wykorzystywany i zastąpił r134a. Warto również zaznaczyć, że te dwa czynniki chłodzące mimo podobieństw nie są do końca kompatybilne i nie mogą być stosowane jako zamienniki w tym samym czasie. W związku z tym przed napełnieniem nowym czynnikiem należy pozbyć się starego całkowicie z układu klimatyzacji auta.