Kas ir aukstumnesēji? Tie ir īpaši šķidrumi. Tos izmanto gaisa kondicionieros un ledusskapjos. Aukstumaģenta fāze mainās no šķidruma uz gāzi, kad tas absorbē siltumu, un atpakaļ uz šķidrumu, kad kompresors saspiež gāzi. Ideālā aukstumaģenta izvēle balstās uz termodinamiskajām īpašībām. Tam jābūt nekodīgam, drošam, netoksiskam un neuzliesmojošam.
Īsa aukstumnesēju vēsture
Beļģu zinātnieks Frederiks Svorts 1890. gadu beigās bija CFC sintēzes aizsācējs. Viņa atklājums notika pēc hlorīda aizstāšanas oglekļa tetrahlorīda ar futurīdu CFC-11 un CFC-12 sintēzei. 20. gadu beigās Tomass Midlijs jaunākais uzlaboja sintēzes procesu un apstrīdēja CFC izmantošanu kā aukstumaģentu, lai aizstātu tolaik plaši izmantoto amonjaku, hlormetānu un sēra dioksīdu.
Tie bija kaitīgi, viegli uzliesmojoši un daži pat toksiski. Visbiežākaukstumaģents bija CFC ar nosaukumu Freon - DuPont zīmola nosaukums "R-12" ledusskapim. Saskaņā ar pagājušā gadsimta 30. gadu prasībām šie aukstumnesēji šķita ideāli, zinātniski pamatoti un drošāki, nekodīgas gāzes un lēti ražošanā.
Tikai septiņdesmitajos gados tika atklāts, ka hlora molekulas pilnībā iznīcina ozona slāni, un tās tika aizliegtas. 70. gados zinātnieki atklāja, ka aukstumaģents amonjaks traucē infrasarkano staru iekļūšanu tajos, jo tie uzkrājas atmosfērā un izraisa siltuma pārnesi, kas izraisa klimata pārmaiņas, tāpēc šis savienojums tika aizliegts.
90. un 2000. gados CFC tika aizstāti ar HCFC (hidrohlorfluorogļūdeņraži), un visizplatītākais HCFC ir "R-22", kam bija daudz mazāk postoša ietekme uz ozonu, tomēr tas joprojām bija bīstams. Lai atrisinātu ozona noārdīšanas problēmu, zinātnieki nāca klajā ar HFC, kas nesatur hloru. Tomēr vēlāk viņi saprata, ka HFC joprojām kaitē videi ar siltumnīcefekta gāzēm.
Mūsdienu saldēšanas līdzekļu veidi
Eiropas Komisija ir noteikusi, ka aukstumaģents R134A nedrīkst tikt izmantots sertificētām vieglajām automašīnām, kuras pārdod Eiropas Savienībā. Šīs pilnvaras sākotnēji bija paredzētas 2011. gada 1. janvārī. Tomēr, tā kā jaunais aukstumaģents vēl nebija pieejams vispārējam tirgum, šis termiņš tika pagarināts līdz 2013. gada 1. janvārim.
Sākot ar 2017. gada janvāri, visi jaunreģistrētietransportlīdzekļiem bija jāizmanto alternatīvs aukstumaģents. 2018. gadā tikai 60% jauno Eiropā ražoto vieglo automašīnu izmanto drošu aukstumaģentu. Transportlīdzekļos, kas tiek pārdoti ārpus Eiropas Savienības, turpina izmantot R134A vai vēl bīstamāku aukstumnesēju.
Galvenie aukstumnesēju veidi:
- CFC - hlorfluorogļūdeņraži.
- HCFC - hidrohlorfluorogļūdeņraži.
- HFC - HydroFluoroCarbons.
Tomēr tie visi ir vai tuvākajā laikā tiks nomainīti vides ietekmes dēļ. HFO aukstumnesējs tagad sāk aizstāt CFC, jo tiem ir daudz zemāks globālās sasilšanas potenciāls un tie nenoārda ozonu, lai gan daži ir viegli uzliesmojoši. Šobrīd tirgū ienāk 4. paaudzes aukstumnesēji, kuriem ir lieliskas termodinamiskās īpašības un tie ir videi draudzīgi.
Alternatīvas izvēle R12
R12 aukstumnesējs joprojām tiek plaši izmantots saldēšanas iekārtās. Patiešām, bija ļoti grūti atrast tādu, kas varētu aizstāt šo universālo aukstumnesēju darba apstākļos. Šiem nolūkiem vispiemērotākais ir R134A.
R134A un R12 salīdzinājums:
- Kapacitāte pie -7°C iztvaicētāja temperatūras abiem aukstumaģentiem ir vienāda un zem -7°C, ja R12 tiek aizstāts ar r134A aukstumnesēju, tiks ievērojami zaudēts dzesēšanas efekts. Šādos gadījumos ieteicams izmantot aukstumaģentu maisījumus, nevis aizstāt R134A. Freonu 134 var izmantot arī zemai temperatūraisituācijas.
- R134A siltuma pārneses koeficienti ir lielāki par R12. Ja tie atrodas vienā šķidrā fāzē, aukstumnesēja R134A siltuma pārneses koeficients ir par 27–37% lielāks, bet gāzes fāzē tas ir par 37–45% lielāks. Ja tie ir divās fāzēs, šķidrā un gāzveida, R134A siltuma pārneses koeficients ir par 28% līdz 34% lielāks iztvaicētājā un par 35 līdz 41% lielāks kondensatorā.
- R134A dzesēšanas efekts ir par aptuveni 22% lielāks nekā R12. Tādējādi R134A masas plūsmas ātrums, kas nepieciešams uz vienu tonnu dzesēšanas, ir par aptuveni 18% mazāks nekā R12. Tas nozīmē, ka noteiktai saldēšanas sistēmas jaudai nepieciešamais tās daudzums ir par 18% mazāks nekā izmantojot R12. Tas ir, visās iekārtās, kur R12 ir aizstāts ar freonu 134, jāuzpilda aukstumaģenta daudzums ir mazāks par R12. Tomēr R134A īpatnējais tilpums ir nedaudz lielāks par R12, tāpēc tādam pašam aukstumaģenta daudzumam R134A aizņemtais tilpums ir lielāks par R12.
- R134A dzesēšanas efekta palielināšanos kompensē tā īpatnējā tilpuma palielināšanās. Tādējādi modificētajās sistēmās uzlādētajam R134a jābūt par 5–10% mazākam nekā R12.
Pārvērst R12 par R134A
Dažās sākotnējās instalācijās kā aukstumaģents tika izmantots amonjaks. Tomēr lielākā daļa mūsdienu automašīnu, kas ražotas pirms 1995. gada, izmantoja R12. R12 bija tehnoloģiski progresīvs un efektīvs ic2 aukstumnesējs, taču vēlāk tika atklāts, ka tā ir ozona slāni noārdoša gāze, un tā ražošana un lietošana tika ierobežota.
Pēc 1995. gada tas tika aizstāts ar R134A, un tas joprojām irizmanto daudzās automašīnās. Ja mājsaimniecībā ir veca automašīna ar R12 gaisa kondicionēšanas sistēmu, tad autobraucējiem rodas lielas problēmas ar šādas sistēmas papildināšanu noplūžu vai apkopes gadījumā. Nozare sāka ražot īpašus adapterus, pēc tam sistēmas pārveidošana uz R134A kļuva vienkārša.
Izmaiņas dzesēšanas sistēmā
Lai pārveidotu R12 par R134A, sistēmā ir jāveic tikai dažas nelielas izmaiņas. Par laimi, vecajā R12 sistēmā izmantotais kompresors joprojām darbosies ar R134A aukstumnesēju un būs tikpat efektīvs. Kondensators un iztvaicētājs ir tikai siltummaiņi, tāpēc tie arī nav jāmaina, lai darbinātu citu aukstumnesēju.
Viena no sastāvdaļām, kas jāmaina, ir žāvētājs. Pēdējais sistēmas elements, kas būs jāmaina, ir spiediena pieslēgvietas. R134A izmanto dažādas pieslēgvietas sistēmas uzlādēšanai un spiediena mērīšanai, tāpēc vecie R12 porti ir jānoņem un jāaizstāj vai jāpapildina ar adapteriem. Pēc nepieciešamā aprīkojuma iegādes noņemiet veco aukstumaģentu un eļļu. Uzstādot jaunu ic2 aukstumnesēju, ir jāpievieno arī ar R134A saderīga PAG eļļa, lai kompresors būtu ieeļļots.
Pēc sistēmas pārveidošanas no R12 uz R134A ir svarīgi dažas dienas pārbaudīt sistēmas spiedienu, lai pārliecinātos, ka viss darbojas pareizi. Ja sistēmā tika pamanītas nelielas noplūdes, uzklājiet Red Angel A/C Stop Leak, lai noslēgtusistēma.
Aukstumaģenti ir drošāki par freonu
Kopējais HCFC R-22, kas ir izmantots gadu desmitiem, nav tik labvēlīgs videi, kā kādreiz domāja eksperti. Vides aizsardzības aģentūra strādāja, lai pakāpeniski izņemtu aukstumaģentu un galu galā to pilnībā aizliedza. R-22 fāze sākās 2010. gadā. Līdz 2020. gadam aukstumaģenta lietošana tiks stingri ierobežota un pilnībā aizliegta līdz 2030. gadam.
Videi draudzīgākie pašlaik tirgū pieejamie aukstumnesēji ir "R-290" un "R-600A". Tie ir HC jeb ogļūdeņraži, un to ķīmiskie nosaukumi ir “propāns” attiecībā uz R-290 un “izobutāns” attiecībā uz R-600A. Tie ir 100% nesatur halogēnus, tiem nav ozona noārdīšanas potenciāla un tie ir vismazāk bīstamie iespējamās globālās sasilšanas ziņā. Tie ir arī ļoti energoefektīvi, taču viegli uzliesmojoši, jo tie ir ogļūdeņraži. Šobrīd "zaļākie" aukstumnesēju veidi ir R134A, R-407C, R-410A. Ražotāji, kas ražo šos aukstumnesējus, apgalvo, ka vielas ir absolūti drošas.
Cilindrs ar freonu R134A
Atklājot CFC un HCFC aukstumnesēju kaitīgo ietekmi uz ozona slāni, šī grupa ir plaši izmantota kā aizstājējs. Aukstumaģents R134A ledusskapī ir fluorogļūdeņradis (HFC), kam ir nulle ozona noārdīšanas potenciāls un siltumnīcas efekts ir neliels vai vispār nav.
Aukstumaģents R134Air ķīmisks savienojums tetrafluoretāns, kas sastāv no diviem oglekļa atomiem, diviem ūdeņraža atomiem un četriem fluora atomiem. Tā ķīmiskā formula ir CF3CH2F. Aukstumaģenta R134A molekulmasa ir 133,4, un tā viršanas temperatūra ir 26,1 °C. R134A ir neuzliesmojošs un nesprādzienbīstams, tam ir normāla toksicitāte un laba ķīmiskā stabilitāte, nedaudz augsta afinitāte pret mitrumu.
R134A pēc vispārējām fizikālajām un termodinamiskajām īpašībām ir ļoti līdzīgs R12. Tāpēc tas tiek uzskatīts par lielisku aizstājēju. R134 aukstumnesēju īpašības ir šādas:
- Automātiskās aizdegšanās temperatūra - 770 °C.
- Ozona slāņa noārdīšanās rādītājs - 04.
- Šīdība ūdenī 0,11 masas % 25 C.
- Kritiskā temperatūra - 122 °C.
- Krāsas kods: gaiši zils.
- Globālās sasilšanas potenciāls (GWP)1200.
- Aukstumaģenta temperatūra, viršanas temperatūra -26,1 °C.
R-407C termodinamiskās īpašības
Savu īpašību ziņā tas atbilst R-22 pieejamajām īpašībām. R-407C ir parasts aukstumaģenta aizstājējs tiem, kas vēlas uzlabot R-22 aprīkojumu. Fluorogļūdeņražu maisījums ietver pentafluoretānu, difluormetānu un 1, 1, 1, 2-tetrafluoretānu. Plaši izmantots alternatīvs aukstumaģents, kas ir populārs iepakotajos gaisa kondicionieros un bezsuku atdalīšanas sistēmās, kā arī vieglās gaisa kondicionēšanas un tiešās izplešanās sistēmās, kas ir sastopamas dzīvojamos, komerciālos un rūpnieciskos lietojumos. R-407C darbojas arī vidējas temperatūras saldēšanas sistēmās un daudzāsjaunas ierīces.
Jauns aprīkojums, kas izmanto slāpekli kā turēšanas lādiņu, vislabāk darbojas ar R-407C, jo tiek izmantota poliola ēteriskā eļļa. Lai gan visbiežāk tiek izmantotas jaunas ierīces un saldēšanas sistēmas, R-407C var uzlabot dažās R-22 sistēmās, ja procedūrā ir iekļauta eļļas maiņa. Šī freona alternatīva tiek uzskatīta par videi draudzīgu, jo tai ir nulles ozona noārdīšanas potenciāls.
Ozona noārdīšanas potenciāls R-404A
Šajā aukstumaģentā tas ir 0, tāpat kā R-407C un R-134A. To bieži izmanto saldēšanas sistēmām, kurām nepieciešama temperatūra no -45°C līdz 15°C. Tas ir visnoderīgākais komerciālos un rūpnieciskos pārvadājumos, pateicoties tā plašajam darba temperatūras diapazonam. Tas ir ļoti līdzīgs R-22 un piedāvā labāku veiktspēju. Tā kā R-404A ātri nereaģē uz gaisu vai ūdeni, tas tiek uzskatīts par drošu daudziem lietojumiem. Tas ir arī neuzliesmojošs, bezkrāsains un bez smaržas.
Tomēr, tāpat kā ar jebkuru aukstumnesēju, lietotājiem vienmēr ir jāveic atbilstoši piesardzības pasākumi, lai sevi aizsargātu. Tiešs kontakts ar R-404A joprojām var izraisīt apsaldējumus, un pārmērīga uguns vai karstuma iedarbība var izraisīt rezervuāra plīsumu. R-404A ir diezgan izplatīts, un to var iegādāties veikalos, kas specializējas apkures un dzesēšanas produktu nodrošināšanā.
Divu fluorogļūdeņražu aukstumnesēju, difluormetāna un pentafluoretāna, maisījums irneozona slāni noārdošs dzesētājs, kas nodrošina labāku energoefektivitāti nekā R-22 un R-407C, un tā sastāvā netiek izmantots hlors. Tas tiek uzskatīts par piemērotāku kā R-22 aizstājēju, jo tam ir lielāks spiediens un dzesēšanas jauda.
Funkcija R-410A
Ja lietotāji nolemj iegādāties ierīces, kas izmanto R-410A, process parasti ir diezgan vienkāršs. Faktiski daudzi gaisa kondicionēšanas un saldēšanas uzņēmumi ražo ierīces, kas īpaši paredzētas lietošanai ar R-410A. Lai gan tas ir vispopulārākais komerciālajā saldēšanas iekārtās, gaisa kondicionieros un ledusskapjos, ir svarīgi ņemt vērā, ka šī freona alternatīva nedarbosies A/CR-22 iekārtās.
R-410A aukstumnesējiem ir augstāks spiediena rādītājs, tāpēc ir nepieciešams cits kolektora mērītājs, nekā parasti tiek izmantots ar R-22. Aukstumaģents jāuzpilda šķidrā veidā un tikai īsos pārrāvumos. R-410A tiek pārdots ar vairākiem zīmoliem: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 un Puron. To ir diezgan viegli iegādāties tiešsaistē un specializētos veikalos.
Automašīnu gaisa kondicionētājs
A 2006. gada ES direktīva nosaka, ka visiem jaunajiem transportlīdzekļiem, ko pārdod ES, jābūt aprīkotiem ar zema globālās sasilšanas potenciāla (GWP) aukstumnesējiem. Ierobežojums ir iestatīts uz GWP 150, ko YF pašlaik var nodrošināt. Tā priekšrocība ir pašiznīcināšanās īpašība - tas pilnībā sadalās atmosfērā apmēram laikāvienpadsmit dienas.
Neskatoties uz to, ka HFO1234yf tika pieņemts kā jauns aukstumnesējs, Vācijai bija šaubas. Daimler un daži citi Vācijas ražotāji un arī regulējošās iestādes uzskata, ka YF ir bīstams savas augstās uzliesmojamības dēļ. Reaģējot uz to, Vācija apstiprināja dažus Daimler transportlīdzekļus turpināt darboties ar R134A pretēji ES direktīvai.
Eiropas Komisija pat ir piedraudējusi ar tiesvedību pret Vāciju par nespēju pilnībā īstenot jaunos aukstumaģenta emisiju noteikumus. GM un Toyota ir publiski pauduši atbalstu YF un paziņojuši, ka uzskata šo vielu par drošu.
Jaunu sistēmu izmaksas
Jaunā YF aukstumaģenta papildu izmaksas ir robežās no EUR 30-50. YF sistēmas ir mazāk efektīvas, un tām ir nepieciešams papildus izmantot iekšēju siltummaini.
Tā kā YF ražošanas procesa izmaksas ir augstākas par R134A, šim produktam ir sagaidāms papildu tarifs daudzus gadus, īpaši no 2018. gada, kad visiem Eiropas Savienībā jaunreģistrētajiem transportlīdzekļiem būs jāizmanto aukstumaģents. izņemot R134A. no R134A.
Cenu pieaugums no 2018. gada 1. februāra:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
R-22 sistēmas modernizācija
R22 aizstāšana ar R134A ir diezgan vienkāršs process. Pirmkārt, pilns R22 ir jāizņem no sistēmas. Pēc tam no sistēmas ir jāizņem visa smēreļļa(maksimālais eļļas daudzums, kas paliek sistēmā, ir 5% no kopējā tajā esošā daudzuma). Minerāleļļa jāaizstāj ar sintētisko estera eļļu. Jānomaina arī žāvētājs un eļļas filtrs.
Sistēmā nepieciešamais R134A daudzums ir no 90 līdz 95% R22. Sistēmām, kas ir modernizētas ar R134A, jānovieto etiķetes, kas apraksta jauno aukstumaģentu un smēreļļu. Lai gan process ir vienkāršs, ir svarīgi to darīt uzmanīgi. R-22 atliekas sistēmā var izraisīt savstarpēju piesārņojumu. Tas R-22 un R-134A var padarīt automašīnas dzesēšanas sistēmu mazāk uzticamu un paaugstināt kompresora galvas spiedienu līdz bīstamam līmenim, izraisot pilnīgu sistēmas atteici. Turklāt R-134A ir nepieciešams īpašs eļļas maisījums - poliarilēns.
1987. gadā tika paziņots par Monreālas protokolu, kas ir starptautisks līgums daudzās valstīs, lai palīdzētu apkarot bojāto O zonas slāni. Viena no viņa iniciatīvām bija pakāpeniski atteikties no CFC visā pasaulē. 1994. gadā ASV izbeidza R-12 izmantošanu automobiļu rūpniecībā. R-12 ir aizstāts ar HFC alternatīvu R-134a. 2010. gadā saskaņā ar Monreālas protokolu ASV paziņoja, ka tā pakāpeniski pārtrauks R-22 izmantošanu turpmākajos lietojumos. Visu jauno iekārtu mērķauditorija būs HFC R-410A, kas nesatur hloru.
