Czynniki chłodnicze

Czynniki chłodnicze.

Opracował Chrystian Janecki.
Najogólniej stosowane płyny można podzielić na substancje jednorodne i roztwory (mieszaniny). Roztwory z kolei dzieli się pod względem właściwości termodynamicznych na dwie grupy : zeotropowy czyli taki, w którym w procesach wrzenia i skraplania ulega zmianie skład obu faz oraz azeotropowych czyli takich, w których skład został specjalnie dobrany aby mieszanina przy zmianie faz zachowywała się jak płyn jednorodny.
Czynniki chłodnicze mają znormalizowany system oznaczeń. Identyfikacyjny numer kodowy zaczyna się od litery R (od słowa refrigerant).

Zasady kodowania są następujące:
a) dla jednorodnych czynników będących węglowodorami lub pochodnymi węglowodorów:
- pierwsza cyfra oznacza ilość atomów węgla pomniejszoną o jeden, przy czym w przypadku metanu i jego pochodnych cyfrę pomija się,
- druga cyfra oznacza ilość atomów wodoru powiększonych o jeden,
- trzecia cyfra oznacza ilość atomów fluoru,
- w przypadku istnienia izomerów danego związku, rozróżnia się je za pomocą małej literki a dodawanej na końcu.
- jeżeli występują atomu bromu na końcu dodaję się dużą literę B oraz liczbę atomów
b) dla pozostałych czynników jednorodnych
- pierwszą cyfrą jest 7,
- następne cyfry stanowią liczbę równą masie molowej związku zaokrąglonej do całości,
c) dla niektórych czynników jednorodnych naturalnych, dla których stosowanie powyższych zasad może prowadzić do nieporozumień wprowadzono arbitralnie oznaczenia z przedziału 600-699.
d) dla roztworów czynników przyjmuje się zasadę :
- dla roztworów zeotropowych kod jest liczbą całkowitą z przedziału 400-499,
- dla roztworów azeotropowych kod jest liczbą całkowitą z przedziału 500-599,
- w przypadku roztworów, które różnią się udziałem masowym przypisuje się ten sam kod, różny udział jest opisany za pomocą dużej litery umieszczanej na końcu oznaczenia.

Przykładowe oznaczenia:
- R22 – wchodzi jeden atom węgla (pierwsza cyfra oznaczenia kodowego wynosi 0), jeden atom wodoru i dwa fluoru.
- R134a – wchodzą dwa atomy węgla, 4 wodoru i 4 fluoru. Dostępne są różne izomery związku.
- R718 – jest to woda o masie molowej 18 kg/mol

Opis czynników najczęściej stosowanych z naszego punktu widzenia:
R22
Czynnik obecne zakazany w nowych instalacjach oraz stopniowo wycofywany z istniejących instalacji. Oddziaływanie czynnika R22 na metale jest uznawane za słabe. Nie reaguje z miedzią, mosiądzem, niklem, staliwem, stalą i aluminium, natomiast silnie reaguje z magnezem oraz wszystkimi tworzywami sztucznymi, szczególnie termoplastycznymi. Jest substancją niepalną, lecz w mieszaninie z powietrzem zapala się w 632 stopniach. Jest niewybuchowi. Nie działa szkodliwie na organizm ludzki w stężeniu w powietrzu do 20% do 2 godzin. Ma działanie duszące – jego para jako cięższa wypiera powietrze.
R134a
Należy do najpopularniejszych zamienników R12, przewidziany jest do pracy w małych, domowych i handlowych urządzeniach chłodniczych oraz w urządzeniach klimatyzacyjnych, zwłaszcza klimatyzatorach samochodowych. Związek wymaga dużej szczelności instalacji – ma dużą zdolność pochłaniania wilgoci z powietrza podczas rutynowych prac jak nabijanie instalacji itp. Obecność wody w instalacji powoduje wiele niekorzystnych zjawisk związanych z rozkładem oleju. W przypadku stosowania różnych olejów może wystąpić zjawisko platerowania miedzią – udział wilgoci w mieszaninie wzrasta, wówczas olej ulega hydrolizie, w wyniku której powstaje kwas, który „przenosi” miedź. W takich samych warunkach temperaturowych obieg czynnika R134a charakteryzuje się wyższym ciśnieniem skraplania i niższym ciśnieniem parowania niż czynnik R12 co powoduje konieczność stosowania sprężarki o większej wydajności. Sama wydajność termiczna czynnika R134a jest większa niż R12. Czynnik reaguje z elementami wykonanymi z cynku, magnezu, ołowiu oraz ze stopów aluminium zawierających 2% magnezu. Należy unikać materiałów zawierających sód, potas lub wapń. Nie stwierdzono szkodliwego oddziaływania na stal ferrytyczną, miedź i jej stopy oraz na elementy aluminiowe. Czynnik R134a jest substancją niepalną i niewybuchową w warunkach normalnych, jednak pod wysokim ciśnieniem i 60% powietrza tworzy mieszaninę wybuchową. Z tego powodu do prób szczelności nie wolno stosować powietrza ani tlenu. Czynnik charakteryzuje się dużą przenikalnością, nie jest substancją toksyczną, natomiast niektóre produkty jego rozkłady już tak. Wdychanie większej ilości par tego czynnika wywołuje efekty narkotyczne oraz podrażnienia błon śluzowych o arytmię serca, a w skrajnych przypadkach atak serca Czynnik jest cięższy od powietrza wobec czego może doprowadzić do uduszenia na wskutek wyparcia powietrza.
R410A
Czynnik jest długoterminowym zamiennikiem R22. Może służyć jako substytut czynnika R22 w istniejących urządzeniach, określanym jako „drop-in”. Czynnik jest roztworem dwuskładnikowym, złożonym z R32 i R125 w proporcji 50/50. Jest roztworem uznawanym za jednorodny, choć poślizg temperaturowy wynosi 0,2 K. Czynnik nie wykazuje agresywnego działania w stosunku do elementów urządzenia chłodniczego wykonanych z tworzyw sztucznych oraz stali, miedzi i aluminium. Ważną cechą jest ok. 50% większa wydajność chłodnicza w porównaniu do R22, wymaga to jednak znacznie wyższych ciśnień. Jest substancją niepalną, w warunkach podwyższonego ciśnienia i obecności powietrza tworzy mieszaninę wybuchową. Nie jest substancją trującą, jednak przy wyższych stężeniach może powodować uduszenie z braku tlenu. Wdychanie par powoduje podrażnienia dróg oddechowych natomiast kontakt ze skórą lub oczami stany zapalne tych organów.
R407C
Jest roztwór R32/R125/R134a w proporcji 23/25/52. Jest o mniej więcej podobnych cechach co R410A, chociaż poślizg temperaturowy jest o ok. 7K większy, a temperatura parowania przy p atmosferycznym o ok. 10 wyższa. Natomiast jego przewodność cieplna jest nieznacznie wyższa. W związku z obecnością R134a jest bardziej agresywny w obecności oleju oraz bardziej higroskopijny niż R10C.