Mitä kylmäaineet ovat? Nämä ovat erityisiä nesteitä. Niitä käytetään ilmastointilaitteissa ja jääkaapeissa. Kylmäaine muuttuu faasimuutokset nesteestä kaasuksi, kun se imee lämpöä ja takaisin nesteeksi, kun kompressori puristaa kaasua. Ihanteellisen kylmäaineen valinta perustuu termodynaamisiin ominaisuuksiin. Sen on oltava syövyttävä, turvallinen, myrkytön ja syttymätön.
Kylmäaineiden lyhyt historia
Belgialainen tiedemies Frederic Sworths aloitti CFC-yhdisteiden synteesin 1890-luvun lopulla. Hänen löytönsä tapahtui sen jälkeen, kun hiilitetrakloridissa oleva kloridi oli korvattu futuridilla CFC-11:n ja CFC-12:n synteesiä varten. 1920-luvun lopulla Thomas Midgley Jr. paransi synteesiprosessia ja haastoi CFC-yhdisteiden käytön kylmäaineena korvaamaan siihen aikaan yleisesti käytettyjä ammoniakkia, kloorimetaania ja rikkidioksidia.
Ne olivat haitallisia, syttyviä ja jotkut jopa myrkyllisiä. Yleisinkylmäaine oli CFC nimeltä Freon - DuPontin tuotenimi "R-12"-jääkaapille. Viime vuosisadan 30-luvun vaatimusten mukaan nämä kylmäaineet vaikuttivat ihanteellisilta, tieteellisesti perustelluilta ja turvallisemmilta, syövyttämättömiltä kaasuilta ja halvoilta valmistaa.
Alle 1970-luvulla havaittiin, että kloorimolekyylit tuhosivat otsonikerroksen kokonaan, ja ne kiellettiin. 1970-luvulla tiedemiehet havaitsivat, että kylmäaine ammoniakki häiritsi infrapunasäteiden tunkeutumista niihin, koska ne kerääntyvät ilmakehään ja aiheuttavat lämmön siirtymistä, mikä johtaa ilmastonmuutokseen, joten tämä yhdiste kiellettiin.
1990- ja 2000-luvulla CFC-yhdisteet korvattiin HCFC-yhdisteillä (halogenoitu kloorifluorihiilivety), ja yleisin HCFC on "R-22", jolla oli paljon vähemmän tuhoisaa vaikutusta otsoniin, mutta se oli silti vaarallinen. Otsonikatoa koskevan ongelman ratkaisemiseksi tutkijat keksivät HFC-yhdisteitä, jotka eivät sisältäneet klooria. Myöhemmin he kuitenkin ymmärsivät, että HFC vahingoittaa edelleen ympäristöä kasvihuonekaasujen kautta.
Modernityypit jäähdytysaineet
Euroopan komissio on määrännyt, ettei R134A-kylmäainetta saa käyttää Euroopan unionissa myytävissä sertifioiduissa henkilöautoissa. Tämä toimeksianto oli alun perin tarkoitettu 1. tammikuuta 2011. Koska uusi kylmäaine ei kuitenkaan ollut vielä saatavilla yleisillä markkinoilla, tätä määräaikaa jatkettiin 1. tammikuuta 2013 asti.
Tammikuusta 2017 alkaen kaikki äskettäin rekisteröityneetajoneuvojen oli käytettävä vaihtoehtoista kylmäainetta. Vuonna 2018 vain 60 % uusista eurooppalaisista henkilöautoista käyttää turvallista kylmäainetta. Euroopan unionin ulkopuolella myydyissä ajoneuvoissa käytetään edelleen R134A:ta tai vielä vaarallisempaa kylmäainetta.
Pääasialliset kylmäainetyypit:
- CFC-yhdisteet - kloorifluorihiilivedyt.
- HCFC – HydroChloroFluoroCarbons.
- HFC – HydroFluoroCarbons.
Ne kaikki on kuitenkin vaihdettu tai vaihdetaan lähitulevaisuudessa ympäristövaikutusten vuoksi. HFO-kylmäaine alkaa nyt korvata CFC-yhdisteitä, koska niillä on paljon pienemmät ilmaston lämpenemismahdollisuudet eivätkä ne heikennä otsonia, vaikka jotkut ovat erittäin syttyviä. Tällä hetkellä markkinoille on tulossa 4. sukupolvi kylmäaineita, joilla on erinomaiset termodynaamiset ominaisuudet ja jotka ovat ympäristöystävällisiä.
Vaihtoehtoisen R12:n valitseminen
R12-kylmäainetta käytetään edelleen laaj alti jäähdytyssovelluksissa. Itse asiassa oli erittäin vaikea löytää sellaista, joka voisi korvata tämän yleisen kylmäaineen käyttöolosuhteissa. R134A on sopivin näihin tarkoituksiin.
R134A:n ja R12:n vertailu:
- Höyrystimen kapasiteetti -7 °C:ssa on sama molemmille kylmäaineille, ja alle -7 °C, jos R12 korvataan r134A-kylmäaineella, jäähdytysteho heikkenee merkittävästi. Tällaisissa tapauksissa on suositeltavaa käyttää kylmäaineseoksia R134A:n korvaamisen sijaan. Freon 134:ää voidaan käyttää myös matalissa lämpötiloissatilanteet.
- R134A:n lämmönsiirtokertoimet ovat korkeammat kuin R12. Jos ne ovat samassa nestefaasissa, R134A-kylmäaineen lämmönsiirtokerroin on 27–37 % suurempi ja kaasufaasissa 37–45 % suurempi. Jos ne ovat kaksifaasisia, nestemäisiä ja kaasumaisia, R134A:n lämmönsiirtokerroin on 28-34 % korkeampi höyrystimessä ja 35-41 % suurempi lauhduttimessa.
- R134A:n jäähdytysvaikutus on noin 22 % suurempi kuin R12:n. Siten R134A:n massavirtaus, joka vaaditaan jäähdytystonnia kohden, on noin 18 % pienempi kuin R12. Tämä tarkoittaa, että tietyllä jäähdytysjärjestelmän kapasiteetilla tarvittava määrä sitä on 18 % pienempi kuin käytettäessä R12:ta. Toisin sanoen kaikissa laitteissa, joissa R12 on korvattu freonilla 134, lisättävän kylmäaineen määrä on pienempi kuin R12. R134A:n ominaistilavuus on kuitenkin hieman suurempi kuin R12, joten samalla kylmäainemäärällä R134A:n käyttämä tilavuus on suurempi kuin R12.
- R134A:n jäähdytysvaikutuksen kasvu kompensoituu sen ominaistilavuuden kasvulla. Näin ollen muokatuissa järjestelmissä ladatun R134a:n tulisi olla 5–10 % pienempi kuin R12.
Muunna R12 muotoon R134A
Joissakin varhaisissa asennuksissa käytettiin ammoniakkia kylmäaineena. Useimmat nykyaikaiset ennen vuotta 1995 valmistetut autot käyttivät kuitenkin R12:ta. R12 oli teknisesti edistyksellinen ja tehokas ic2-kylmäaine, mutta myöhemmin sen havaittiin olevan otsonikerrosta heikentävä kaasu, ja sen tuotantoa ja käyttöä rajoitettiin.
Vuoden 1995 jälkeen se korvattiin R134A:lla, ja se on edelleenkäytetty monissa autoissa. Jos kotitaloudessa on vanha auto, jossa on R12-ilmastointijärjestelmä, niin autoilijoilla on suuria ongelmia tällaisen järjestelmän täydentämisessä vuotojen tai huollon sattuessa. Teollisuus alkoi tuottaa erikoissovittimia, minkä jälkeen järjestelmän muuntamisesta R134A:ksi tuli yksinkertainen.
Muutoksia jäähdytysjärjestelmään
Jotta R12 muunnetaan R134A:ksi, järjestelmään tarvitsee tehdä vain muutamia pieniä muutoksia. Onneksi vanhassa R12-järjestelmässä käytetty kompressori toimii edelleen R134A-kylmäaineen kanssa ja on yhtä tehokas. Lauhdutin ja höyrystin ovat vain lämmönvaihtimia, joten niitä ei myöskään tarvitse vaihtaa toisen kylmäaineen käyttämiseksi.
Yksi osista, jotka on vaihdettava, on kuivausrumpu. Järjestelmän viimeinen osa, joka on vaihdettava, ovat paineportit. R134A käyttää erilaisia portteja järjestelmän lataamiseen ja paineen mittaukseen, joten vanhat R12-portit on irrotettava ja vaihdettava tai täydennettävä sovittimilla. Kun olet ostanut tarvittavat laitteet, poista vanha kylmäaine ja öljy. Uutta ic2-kylmäainetta asennettaessa on myös lisättävä R134A-yhteensopivaa PAG-öljyä, jotta kompressori pysyy voideltuna.
Järjestelmän muuntamisen jälkeen R12:sta R134A:ksi on tärkeää tarkistaa järjestelmän paine muutaman päivän ajan varmistaaksesi, että kaikki toimii oikein. Jos järjestelmässä havaitaan pieniä vuotoja, tiivistä Red Angel A/C Stop Leak -vuotojärjestelmä.
Kylmäaineet ovat turvallisempia kuin freoni
Yleinen HCFC R-22, joka on ollut käytössä vuosikymmeniä, ei ole niin hyvä ympäristölle kuin asiantuntijat ovat luulleet. Ympäristönsuojeluvirasto työskenteli kylmäaineen käytöstä poistamiseksi ja lopulta kielsi sen kokonaan. R-22:n käytöstä poistaminen alkoi vuonna 2010. Vuoteen 2020 mennessä kylmäaineen käyttöä rajoitetaan ankarasti ja kielletään kokonaan vuoteen 2030 mennessä.
Ympäristöystävällisimmät tällä hetkellä markkinoilla olevat kylmäaineet ovat "R-290" ja "R-600A". Ne ovat HC:itä tai hiilivetyjä, ja niiden kemialliset nimet ovat "propaani" R-290:lle ja "isobutaani" R-600A:lle. Ne ovat 100 % halogeenittomia, niillä ei ole otsonikatopotentiaalia ja ne ovat vähiten vaarallisia mahdollisen ilmaston lämpenemisen kann alta. Ne ovat myös erittäin energiatehokkaita, mutta erittäin syttyviä, koska ne ovat hiilivetyjä. Tällä hetkellä "vihreimmät" kylmäainetyypit ovat R134A, R-407C, R-410A. Näitä kylmäaineita valmistavat valmistajat väittävät, että aineet ovat täysin turvallisia.
Sylinteri freonilla R134A
Kun havaittiin CFC- ja HCFC-kylmäaineiden haitalliset vaikutukset otsonikerrokseen, tätä ryhmää on käytetty laajasti korvaajana. R134A-jääkaapin kylmäaine on fluorihiilivetyä (HFC), jolla ei ole otsonikerrosta ja kasvihuoneilmiö on vähän tai ei ollenkaan.
Kylmäaine R134Aon kemiallinen yhdiste tetrafluorietaani, joka koostuu kahdesta hiiliatomista, kahdesta vetyatomista ja neljästä fluoriatomista. Sen kemiallinen kaava on CF3CH2F. R134A-kylmäaineen molekyylipaino on 133,4 ja sen kiehumispiste on 26,1 °C. R134A on syttymätön ja räjähdysherkkä, sillä on normaali myrkyllisyys ja hyvä kemiallinen stabiilisuus, jonkin verran korkea affiniteetti kosteutta kohtaan.
R134A on hyvin samanlainen kuin R12 yleisissä fysikaalisissa ja termodynaamisissa ominaisuuksissa. Siksi sitä pidetään erinomaisena korvaajana. R134-kylmäaineiden ominaisuudet ovat seuraavat:
- Itsesytytyslämpötila - 770 °C.
- Ozonikerroksen heikkenemisaste - 04.
- Liukoisuus veteen 0,11 paino-% 25 C.
- Kriittinen lämpötila - 122 °C.
- Värikoodi: vaaleansininen.
- Global Warming Potential (GWP)1200.
- Kylmäaineen lämpötila, kiehumispiste -26,1 °C.
R-407C:n termodynaamiset ominaisuudet
Ominaisuukseltaan se vastaa R-22:n ominaisuuksia. R-407C on yleinen kylmäainekorvike niille, jotka haluavat päivittää R-22-laitteita. Fluorihiilivetyjen seos sisältää pentafluorietaanin, difluorimetaanin ja 1,1,1,2-tetrafluorietaanin. Laaj alti käytetty vaihtoehtoinen kylmäaine, joka on suosittu pakatuissa ilmastointilaitteissa ja harjattomissa erotusjärjestelmissä sekä kevyissä ilmastointi- ja suorapaisuntajärjestelmissä asuin-, kaupallisissa ja teollisissa sovelluksissa. R-407C toimii myös keskilämpötilaisissa jäähdytysjärjestelmissä ja monissauudet laitteet.
Uudet laitteet, jotka käyttävät typpeä pitopanoksena, toimivat parhaiten R-407C:n kanssa eteerisen polyoliöljyn käytön ansiosta. Vaikka uudet laitteet ja jäähdytysjärjestelmät ovat yleisimpiä, R-407C voidaan päivittää joissakin R-22-järjestelmissä, jos öljynvaihto sisältyy menettelyyn. Tätä Freonin vaihtoehtoa pidetään ympäristöystävällisenä, koska se ei heikennä otsonia.
otsonikerrosta heikentävä potentiaali R-404A
Tässä kylmäaineessa se on 0, aivan kuten R-407C ja R-134A. Sitä käytetään usein jäähdytysjärjestelmissä, jotka vaativat -45 °C - 15 °C. Se on hyödyllisin kaupallisissa ja teollisissa kuljetuksissa laajan käyttölämpötila-alueensa ansiosta. Se on hyvin samanlainen kuin R-22 ja tarjoaa paremman suorituskyvyn. Koska R-404A ei reagoi nopeasti ilmaan tai veteen, sitä pidetään turvallisena moniin käyttötarkoituksiin. Se on myös syttymätön, väritön ja hajuton.
Käyttäjien tulee kuitenkin aina ryhtyä asianmukaisiin varotoimiin suojellakseen itseään, kuten minkä tahansa kylmäaineen kanssa. Suora kosketus R-404A:n kanssa voi silti aiheuttaa paleltumia, ja liiallinen altistuminen tulelle tai kuumuudelle voi aiheuttaa säiliön repeytymisen. R-404A on melko yleinen ja sitä voi ostaa liikkeistä, jotka ovat erikoistuneet lämmitys- ja jäähdytystuotteisiin.
Kahden fluorihiilivetykylmäaineen, difluorimetaanin ja pentafluorietaanin, seos onneotsonikerrosta heikentävä kylmäaine, joka tarjoaa paremman energiatehokkuuden kuin R-22 ja R-407C ja joka ei käytä klooria sen koostumuksessa. Sitä pidetään sopivampana R-22:n korvikkeeksi korkeamman paineen ja jäähdytyskapasiteetin vuoksi.
Ominaisuus R-410A
Jos käyttäjät päättävät ostaa R-410A:ta käyttäviä laitteita, prosessi on yleensä melko yksinkertainen. Itse asiassa monet ilmastointi- ja jäähdytysyritykset valmistavat yksiköitä erityisesti käytettäväksi R-410A:n kanssa. Vaikka se on suosituin kaupallisissa jäähdytyslaitteissa, ilmastointilaitteissa ja jääkaapeissa, on tärkeää huomata, että tämä Freon-vaihtoehto ei toimi A/CR-22-yksiköissä.
R-410A-kylmäaineilla on korkeampi paineluokitus, joten tarvitaan erilainen jakotukin mittari kuin R-22:n kanssa normaalisti käytetty. Kylmäaine on täytettävä nestemäisessä muodossa ja vain lyhyinä purskeina. R-410A:ta myydään useilla tuotemerkeillä: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 ja Puron. Se on melko helppoa ostaa verkosta ja erikoisliikkeistä.
Ajoneuvon ilmastointi
A 2006 EU-direktiivi edellyttää, että kaikki EU:ssa myytävät uudet ajoneuvot on varustettava alhaisen ilmaston lämpenemispotentiaalin (GWP) kylmäaineilla. Rajaksi on asetettu GWP 150, jonka YF voi tällä hetkellä tarjota. Sen etuna on itsehävittämisominaisuus - se hajoaa täysin ilmakehässä noinyksitoista päivää.
Huolimatta siitä, että HFO1234yf hyväksyttiin uudeksi kylmäaineeksi, Saksalla oli epäilyksiä. Daimler ja eräät muut saksalaiset valmistajat ja myös valvontaviranomaiset uskovat, että YF on vaarallinen korkean syttyvyytensä vuoksi. Vastauksena Saksa hyväksyi joidenkin Daimler-ajoneuvojen jatkamisen R134A:lla EU-direktiivin vastaisesti.
Euroopan komissio on jopa uhannut oikeustoimilla Saksaa vastaan, koska se ei ole pannut täysin täytäntöön uusia kylmäainepäästömääräyksiä. GM ja Toyota ovat julkisesti ilmaisseet tukensa YF:lle ja todenneet, että he pitävät ainetta turvallisena.
Uusien järjestelmien kustannukset
Uuden YF-kylmäaineen lisähinta on 30-50 euroa. YF-järjestelmät ovat vähemmän tehokkaita ja vaativat sisäisen lämmönvaihtimen lisäkäytön.
Koska YF:n valmistusprosessikustannukset ovat korkeammat kuin R134A, tälle tuotteelle odotetaan syöttötariffia useiden vuosien ajan, erityisesti vuodesta 2018 alkaen, jolloin kaikkien Euroopan unionissa äskettäin rekisteröityjen ajoneuvojen on käytettävä kylmäainetta muu kuin R134A. alkaen R134A.
Hinnakorotus 1. helmikuuta 2018:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15 %
- R449a + 15 %
R-22-järjestelmän modernisointi
R22:n korvaaminen R134A:lla on melko yksinkertainen prosessi. Ensinnäkin koko R22 tulisi poistaa järjestelmästä. Sitten on tarpeen poistaa kaikki voiteluöljy järjestelmästä(järjestelmän sisällä jäljellä olevan öljyn enimmäismäärä on 5 % sen sisältämästä kokonaismäärästä). Mineraaliöljy tulee korvata synteettisellä esteriöljyllä. Myös kuivausrumpu ja öljynsuodatin on vaihdettava.
Järjestelmän vaatima R134A:n määrä on 90-95 % R22:sta. Järjestelmiin, jotka on päivitetty R134A:lla, tulee kiinnittää tarrat, jotka kuvaavat uutta kylmäainetta ja voiteluöljyä. Vaikka prosessi on helppo, on tärkeää tehdä se huolellisesti. R-22-jäämät järjestelmässä voivat johtaa ristikontaminaatioon. Se R-22:lle ja R-134A:lle voi tehdä auton jäähdytysjärjestelmästä vähemmän luotettavan ja nostaa kompressorin paineen vaaralliselle tasolle, mikä johtaa täydelliseen järjestelmävikaan. Lisäksi R-134A vaatii erityisen öljyseoksen - polyaryleenin.
Vuonna 1987 julkistettiin Montrealin pöytäkirja, joka on monissa maissa kansainvälinen sopimus, joka auttaa torjumaan O-vyöhykkeen vahingoittunutta kerrosta. Yksi hänen aloitteistaan oli CFC-yhdisteiden asteittainen lopettaminen maailmanlaajuisesti. Vuonna 1994 Yhdysvallat lopetti R-12:n käytön autoteollisuudessa. R-12 on korvattu HFC-vaihtoehdolla R-134a. Vuonna 2010 Yhdysvallat ilmoitti Montrealin pöytäkirjan mukaisesti luopuvansa vaiheittain R-22:n käytöstä tulevissa sovelluksissa. Kaikki uudet koneet kohdistuvat HFC R-410A:han, joka ei sisällä klooria.
