Mis on külmutusagensid? Need on spetsiaalsed vedelikud. Neid kasutatakse kliimaseadmetes ja külmikutes. Külmutusagensi faasimuutused muutuvad vedelikust gaasiks, kui see neelab soojust, ja tagasi vedelikuks, kui kompressor gaasi kokku surub. Ideaalse külmutusagensi valik põhineb termodünaamilistel omadustel. See peab olema mittesöövitav, ohutu, mittetoksiline ja mittesüttiv.
Külmaainete lühiajalugu
Belgia teadlane Frederic Sworths oli 1890. aastate lõpus CFC-de sünteesi teerajaja. Tema avastus leidis aset pärast süsiniktetrakloriidis sisalduva kloriidi asendamist futuriidiga CFC-11 ja CFC-12 sünteesiks. 1920. aastate lõpus täiustas Thomas Midgley Jr sünteesiprotsessi ja vaidlustas CFC-de kasutamise külmutusagensina, et asendada tol ajal tavaliselt kasutatud ammoniaaki, klorometaani ja vääveldioksiidi.
Need olid kahjulikud, tuleohtlikud ja mõned isegi mürgised. Kõige tavalisemkülmutusagens oli CFC nimega Freon – DuPonti kaubamärgi nimi külmiku "R-12" jaoks. Eelmise sajandi 30. aastate nõuete kohaselt tundusid need külmutusagensid ideaalsed, teaduslikult põhjendatud ja ohutumad, mittesöövitavad gaasid ja odavad toota.
Alles 1970. aastatel leiti, et kloorimolekulid hävitavad täielikult osoonikihi ja need keelati. 1970. aastatel avastasid teadlased, et külmutusagens ammoniaak takistab infrapunakiirte tungimist neisse, kuna need akumuleeruvad atmosfääri ja põhjustavad soojusülekannet, mis põhjustab kliimamuutusi, mistõttu see ühend keelati.
1990ndatel ja 2000ndatel asendati CFC-d HCFC-dega (vesinikklorofluorosüsivesinikud) ja kõige tavalisem HCFC on "R-22", millel oli osoonile palju vähem laastav mõju, kuid see oli siiski ohtlik. Osoonikihi kahanemise probleemi lahendamiseks tulid teadlased välja HFC-d, mis ei sisaldanud kloori. Hiljem mõistsid nad aga, et HFC kahjustab kasvuhoonegaaside kaudu endiselt keskkonda.
Kaasaegsed külmutuskandjate tüübid
Euroopa Komisjon on volitanud, et külmutusagensit R134A ei tohi kasutada Euroopa Liidus müüdavate sertifitseeritud sõiduautode puhul. See mandaat oli algselt ette nähtud 1. jaanuariks 2011. Kuna aga uus külmutusagens ei olnud veel üldturule saadaval, pikendati seda tähtaega 1. jaanuarini 2013.
Alates 2017. aasta jaanuarist on kõik äsja registreeritudsõidukid pidid kasutama alternatiivset külmutusagensit. 2018. aastal kasutab ainult 60% uutest Euroopas toodetud sõiduautodest ohutut külmutusagensit. Väljaspool Euroopa Liitu müüdavates sõidukites kasutatakse jätkuv alt R134A või veelgi ohtlikumat külmutusagensit.
Peamised külmutusagensi tüübid:
- CFC-d – klorofluorosüsivesinikud.
- HCFC – hüdroklorofluorosüsinikud.
- HFC – HydroFluoroCarbons.
Samas on need kõik keskkonnamõjude tõttu välja vahetatud või lähiajal välja vahetatud. HFO külmutusagens hakkab nüüd CFC-sid asendama, kuna neil on palju väiksem globaalset soojenemist põhjustav potentsiaal ja need ei kahanda osoonikihti, kuigi mõned neist on väga tuleohtlikud. Praegu on turule tulemas 4. põlvkonna külmaagensid, millel on suurepärased termodünaamilised omadused ja mis on keskkonnasõbralikud.
R12 jaoks alternatiivi valimine
R12 külmutusagensit kasutatakse külmutusseadmetes endiselt laialdaselt. Tõepoolest, oli väga raske leida sellist, mis võiks seda universaalset külmutusagensit töötingimustes asendada. R134A on nendel eesmärkidel kõige sobivam.
R134A ja R12 võrdlus:
- Aurusti võimsus -7 °C juures on mõlema külmutusagensi puhul sama ja alla -7 °C, kui R12 asendatakse külmutusagensiga r134A, kaob jahutusefekt märkimisväärselt. Sellistel juhtudel on soovitatav R134A asendamise asemel kasutada külmutusagensi segusid. Freon 134 saab kasutada ka madalal temperatuurilolukordades.
- R134A soojusülekandetegurid on kõrgemad kui R12. Kui need eksisteerivad samas vedelas faasis, on külmaaine R134A soojusülekandetegur 27–37% ja gaasifaasis 37–45% kõrgem. Kui need esinevad kahes faasis, vedelas ja gaasilises, on R134A soojusülekandetegur aurustis 28–34% ja kondensaatoris 35–41% kõrgem.
- R134A jahutav toime on umbes 22% suurem kui R12 oma. Seega on R134A massivoolukiirus, mis on vajalik ühe tonni külmutusseadme kohta, umbes 18% väiksem kui R12. See tähendab, et antud külmutussüsteemi võimsuse korral on seda vajaminev kogus 18% väiksem kui R12 kasutamisel. See tähendab, et kõigis seadmetes, kus R12 on asendatud freoon 134-ga, on külmutusagensi kogus, mida tuleks laadida, väiksem kui R12. Kuid R134A erimaht on veidi suurem kui R12, nii et sama külmaaine koguse korral on R134A kasutatav maht suurem kui R12.
- R134A jahutusefekti suurenemise kompenseerib selle erimahu suurenemine. Seega peaks muudetud süsteemides laetud R134a olema 5–10% väiksem kui R12.
Teisenda R12 R134A-ks
Mõned varased paigaldused kasutasid külmutusagensina ammoniaaki. Enamus kaasaegseid enne 1995. aastat ehitatud autosid kasutasid aga R12. R12 oli tehnoloogiliselt arenenud ja tõhus ic2 külmutusagens, kuid hiljem avastati, et see on osoonikihti kahandav gaas ning selle tootmist ja kasutamist piirati.
Pärast 1995. aastat asendati see R134A-ga ja see on siianikasutatud paljudes autodes. Kui majapidamises on R12 kliimaseadmega vana auto, siis lekete või hoolduse korral on autojuhtidel suuri probleeme sellise süsteemi täiendamisega. Tööstus hakkas tootma spetsiaalseid adaptereid, misjärel muutus süsteemi R134A-ks teisendamine lihtsaks.
Jahutussüsteemi muudatused
R12 teisendamiseks R134A-ks tuleb süsteemis teha vaid mõned väikesed muudatused. Õnneks töötab vanas R12 süsteemis kasutatud kompressor endiselt külmaainega R134A ja on sama tõhus. Kondensaator ja aurusti on lihts alt soojusvahetid, seega ei pea neid ka teise külmutusagensi töötamiseks vahetama.
Üks vahetamist vajavatest komponentidest on kuivati. Süsteemi viimane element, mida tuleb muuta, on survepordid. R134A kasutab süsteemi laadimiseks ja rõhu mõõtmiseks erinevaid porte, seega tuleb vanad R12 pordid eemaldada ja asendada või täiendada adapteritega. Pärast vajalike seadmete ostmist eemaldage vana külmutusagens ja õli. Uue ic2 külmutusagensi paigaldamisel tuleb lisada ka R134A-ga ühilduvat PAG-õli, et kompressor oleks määritud.
Pärast süsteemi R12-lt R134A-ks teisendamist on oluline mõne päeva jooksul süsteemi rõhku kontrollida, et veenduda, et kõik töötab korralikult. Kui süsteemis on märgata väikseid lekkeid, kandke tihendile Red Angel A/C Stop Leaksüsteem.
Külmutusagensid on ohutumad kui freoon
Tavaline HCFC R-22, mis on olnud kasutusel aastakümneid, ei ole keskkonnale nii hea, kui eksperdid kunagi arvasid. Keskkonnakaitseagentuur töötas külmutusagensi järkjärgulise kasutuselt kõrvaldamise nimel ja keelas selle lõpuks täielikult. R-22 lõpetamine algas 2010. aastal. Aastaks 2020 on külmutusagensi kasutamine rangelt piiratud ja aastaks 2030 see täielikult keelatud.
Kõige keskkonnasõbralikumad praegu turul saadaolevad külmutusagensid on "R-290" ja "R-600A". Need on HC-d või süsivesinikud ja nende keemiline nimetus on R-290 jaoks "propaan" ja R-600A jaoks "isobutaan". Need on 100% halogeenivabad, neil puudub osoonikihi kahanemise potentsiaal ja need on potentsiaalse globaalse soojenemise seisukohast kõige vähem ohtlikud. Need on ka väga energiatõhusad, kuid väga tuleohtlikud, kuna need on süsivesinikud. Praegu on kõige "rohelisemad" külmutusagensi tüübid R134A, R-407C, R-410A. Neid külmutusaineid tootvad tootjad väidavad, et need ained on täiesti ohutud.
Silinder freooniga R134A
Kuna avastati CFC ja HCFC külmutusagensi kahjustav mõju osoonikihile, on seda rühma laialdaselt kasutatud asendusainetena. Külmkapis R134A olev külmutusagens on fluorosüsinik (HFC), millel puudub osoonikihi kahanemise potentsiaal ja kasvuhooneefekt on väike või puudub üldse.
Külmutusagens R134Aon keemiline ühend tetrafluoroetaan, mis koosneb kahest süsinikuaatomist, kahest vesinikuaatomist ja neljast fluoriaatomist. Selle keemiline valem on CF3CH2F. R134A külmutusagensi molekulmass on 133,4 ja selle keemistemperatuur on 26,1 °C. R134A on mittesüttiv ega plahvatusohtlik, sellel on normaalne toksilisus ja hea keemiline stabiilsus, mõnevõrra kõrge afiinsus niiskuse suhtes.
R134A on üldiste füüsikaliste ja termodünaamiliste omaduste poolest väga sarnane R12-ga. Seetõttu peetakse seda suurepäraseks asenduseks. R134 külmutusagensi omadused on järgmised:
- Isesüttimistemperatuur – 770 °C.
- Osoonikihi kahanemise määr – 04.
- Vees lahustuvus 0,11 massiprotsenti 25 C.
- Kriitiline temperatuur – 122 °C.
- Värvikood: helesinine.
- Globaalne soojenemise potentsiaal (GWP)1200.
- Külmaagensi temperatuur, keemistemperatuur -26,1 °C.
R-407C termodünaamilised omadused
Oma omaduste poolest vastab see mudelis R-22 saadaolevatele omadustele. R-407C on tavaline külmutusagensi asendus neile, kes soovivad uuendada R-22 seadmeid. Fluorosüsivesinike segu sisaldab pentafluoroetaani, difluorometaani ja 1, 1, 1, 2-tetrafluoroetaani. Laialdaselt kasutatav alternatiivne külmutusagens, mis on populaarne pakendatud kliimaseadmetes ja harjadeta eraldussüsteemides, samuti kergetes kliimaseadmetes ja otsepaisutamissüsteemides, mida leidub elu-, äri- ja tööstusrakendustes. R-407C töötab ka keskmise temperatuuriga jahutussüsteemides ja paljudesuued seadmed.
Uued seadmed, mis kasutavad hoidelaenuna lämmastikku, töötavad R-407C-ga kõige paremini tänu polüooli eeterliku õli kasutamisele. Kuigi uued seadmed ja jahutussüsteemid on kõige levinumad, saab R-407C-d mõnes R-22 süsteemis uuendada, kui protseduur sisaldab õlivahetust. Seda freooni alternatiivi peetakse keskkonnasõbralikuks, kuna see ei kahjusta osoonikihti.
Osoonikihi kahanemise potentsiaal R-404A
Selles külmutusagensis on see 0, nagu R-407C ja R-134A. Seda kasutatakse sageli külmutussüsteemides, mis nõuavad -45°C kuni 15°C. Tänu oma laiale töötemperatuurivahemikule on see kõige kasulikum kommerts- ja tööstustranspordirakendustes. See on väga sarnane R-22-ga ja pakub paremat jõudlust. Kuna R-404A ei reageeri kiiresti õhule ega veele, peetakse seda paljudel kasutusaladel ohutuks. See on ka mittesüttiv, värvitu ja lõhnatu.
Samas, nagu iga külmutusagensi puhul, peaksid kasutajad enda kaitsmiseks alati võtma asjakohaseid ettevaatusabinõusid. Otsene kokkupuude R-404A-ga võib siiski põhjustada külmumist ning liigne kokkupuude tule või kuumusega võib põhjustada reservuaari purunemise. R-404A on üsna levinud ja seda saab osta kütte- ja jahutustoodete pakkumisele spetsialiseerunud kauplustes.
Kahe fluorosüsiniku külmutusagensi, difluorometaani ja pentafluoroetaani segu onneosoonikihti kahandav külmutusagens, mis tagab parema energiatõhususe kui R-22 ja R-407C ning mille koostises ei kasutata kloori. Seda peetakse sobivamaks R-22 asenduseks selle suurema rõhu ja jahutusvõimsuse tõttu.
Funktsioon R-410A
Kui kasutajad otsustavad osta seadmeid, mis kasutavad R-410A, on protsess tavaliselt üsna lihtne. Tegelikult toodavad paljud kliimaseadmete ja külmutusseadmete ettevõtted seadmeid spetsiaalselt R-410A-ga kasutamiseks. Kuigi see on kõige populaarsem kaubanduslikes külmutusseadmetes, kliimaseadmetes ja külmikutes, on oluline märkida, et see freooni alternatiiv ei tööta A/CR-22 seadmetes.
R-410A külmutusagensi rõhuklass on kõrgem, seega on vaja teistsugust kollektori manomeetrit kui tavaliselt R-22 puhul kasutatav. Külmutusagensit tuleb laadida vedelal kujul ja ainult lühikeste pursketena. R-410A müüakse mitme kaubamärgi all: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 ja Puron. Internetist ja spetsialiseeritud kauplustest on üsna lihtne osta.
Sõiduki kliimaseade
A 2006. aasta EL-i direktiiv nõuab, et kõik ELis müüdavad uued sõidukid peavad olema varustatud madala globaalse soojenemise potentsiaaliga (GWP) külmaainega. Piiranguks on seatud GWP 150, mida YF praegu pakkuda saab. Selle eeliseks on iseseisev kõrvaldamine - see laguneb täielikult atmosfääris umbesüksteist päeva.
Hoolimata asjaolust, et HFO1234yf võeti uue külmutusagensina vastu, oli Saksamaal kahtlusi. Daimler ja mõned teised Saksa tootjad ja ka reguleerivad asutused usuvad, et YF on ohtlik oma suure süttivuse tõttu. Vastuseks andis Saksamaa mõnele Daimleri sõidukile loa jätkata R134A-ga sõitmist, mis on vastuolus ELi direktiiviga.
Euroopa Komisjon on isegi ähvardanud Saksamaa vastu kohtulike meetmetega, kuna ta ei rakendanud täielikult uusi külmutusagensi heitkoguseid käsitlevaid eeskirju. GM ja Toyota on avaldanud avalikult toetust YF-ile ja teatanud, et peavad seda ainet ohutuks.
Uute süsteemide maksumus
Uue YF külmutusagensi lisahind jääb vahemikku 30–50 eurot. YF-süsteemid on vähem tõhusad ja nõuavad täiendava sisemise soojusvaheti kasutamist.
Kuna YF-i tootmisprotsessi maksumus on kõrgem kui R134A, on sellel tootel oodata sisendtariifi paljudeks aastateks, eriti alates 2018. aastast, mil kõik Euroopa Liidus registreeritud sõidukid peavad kasutama külmutusagensit. muud kui R134A. alates R134A.
Hinnatõus alates 1. veebruarist 2018:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
R-22 süsteemi moderniseerimine
R22 asendamine R134A-ga on üsna lihtne protsess. Kõigepe alt tuleks kogu R22 süsteemist eemaldada. Seejärel on vaja kogu määrdeõli süsteemist eemaldada(maksimaalne süsteemi sees olev õlikogus on 5% kogu selles olevast kogusest). Mineraalõli tuleks asendada sünteetilise esterõliga. Samuti tuleks välja vahetada kuivati ja õlifilter.
Süsteemi nõutav R134A kogus on 90–95% R22. Süsteemidele, mida on täiendatud R134A-ga, tuleks paigaldada sildid, mis kirjeldavad uut külmutusagensit ja määrdeõli. Kuigi protsess on lihtne, on oluline seda hoolik alt teha. R-22 jäägid süsteemis võivad põhjustada ristsaastumise. See R-22 ja R-134A jaoks võib muuta auto jahutussüsteemi vähem töökindlaks ja tõsta kompressoripea rõhu ohtlikule tasemele, mis viib süsteemi täieliku rikkeni. Lisaks vajab R-134A spetsiaalset õlisegu – polüarüleeni.
1987. aastal kuulutati välja Montreali protokoll, mis on paljudes riikides rahvusvaheline leping, mis aitab võidelda O-tsooni kahjustatud kihi vastu. Üks tema algatusi oli CFCde järkjärguline kaotamine kogu maailmas. 1994. aastal lõpetas USA R-12 kasutamise autotööstuses. R-12 on asendatud HFC alternatiiviga R-134a. 2010. aastal teatas USA Montreali protokolli alusel, et lõpetab järk-järgult R-22 kasutamise tulevastes rakendustes. Kõik uued masinad sihivad HFC R-410A, mis ei sisalda kloori.
