Rodzaje czynników chłodniczych stosowanych w klimatyzacji

Systemy klimatyzacyjne są coraz powszechniejsze, zarówno w budynkach o charakterze mieszkalnym, jak i obiektach firmowych. Aby instalacja mogła jednak należycie spełniać swoje zadanie, a przy okazji wydajnie pracować, konieczne jest zastosowanie odpowiedniego czynnika chłodniczego. W niniejszym tekście przyjrzymy się najpowszechniejszym substancjom tego typu.

Czym jest czynnik chłodniczy?

Czynnik chłodniczy stosowany w klimatyzacji to specjalny płyn roboczy, który jest jednorodnym związkiem chemicznym lub mieszaniną kilku związków. Zadaniem tej termodynamicznej substancji jest uczestniczenie w procesie wymiany ciepła, jaki zachodzi pomiędzy otoczeniem, a elementami układu urządzenia klimatyzacyjnego. Na czym to polega? W dużym uproszczeniu, ziębnik krąży w obiegu, gdzie pod wpływem sprężania i rozprężania absorbuje oraz oddaje energię cieplną. W efekcie system schładza powietrze, które jest rozprowadzane przez jednostkę wewnętrzną instalacji, zapewniając przyjemny klimat w danym obiekcie.

Aby ziębnik dobrze spełniał swoją rolę oraz nie stwarzał zagrożenia w czasie użytkowania, powinien być dobrany pod kątem miejsca pracy urządzenia chłodzącego. Tym samym wyróżniamy czynniki chłodnicze, które charakteryzują się niepodatnością na wybuchy, niepalnością czy odpornością na działanie bardzo niskich temperatur – dodaje specjalista reprezentujący firmę Popularna, dostawcę czynników chłodniczych.

Ziębniki naturalne

Naturalne czynniki chłodnicze, jak wskazuje sama ich nazwa, są dziełem natury i powstały w wyniku procesów zachodzących w przyrodzie bez udziału człowieka. Tego rodzaju substancje cieszą się sporą popularnością, ponieważ w przeciwieństwie do ziębników z grupy HFC i HCFC mają mały wpływ na efekt cieplarniany oraz niszczenie warstwy ozonowej. Wśród najpopularniejszych czynników naturalnych należy wymienić:

• R744 – pod tą tajemniczą nazwą kryje się znany wszystkim dwutlenek węgla, który był jedną z pierwszych substancji wykorzystywanych w roli czynnika chłodniczego. CO2 ma wiele pożądanych właściwości, takich jak m.in. nietoksyczność oraz obojętny stosunek do metali i tworzyw sztucznych, z których tworzy się instalacje. R744 jest także tani i ogólnodostępny, ponieważ powstaje jako produkt uboczny rozmaitych procesów przemysłowych. Niestety, ten naturalny ziębnik cechuje się wysokim ciśnieniem pracy – w efekcie konieczne jest stosowanie sporej liczby zaworów bezpieczeństwa oraz zadbanie o doskonałą szczelność wszystkich połączeń w układzie,
• R717 – czyli amoniak, to kolejny naturalny czynnik z bogatą historią. Substancja jest wykorzystywana już od początku dwudziestego wieku i sprawdza się w rozmaitych instalacjach, od chłodnictwa przemysłowego, aż po systemy klimatyzacyjne obiektów usługowych. R717 jest ceniony za swoje świetne właściwości fizyko-chemiczne, a zwłaszcza wysoką wydajność chłodniczą oraz małą gęstość. Amoniak jest także tani i nie miesza się z olejami mineralnymi. Substancja cechuje się jednak silną toksycznością – wyciek może być potencjalnie groźny dla użytkowników danej instalacji. Z tego powodu układy amoniakalne muszą być wyposażone w specjalnie czujniki, które w porę ostrzegą przed ewentualnym zagrożeniem,
• R290 – to propan, który znalazł zastosowanie w przemysłowych instalacjach chłodniczych, a także chłodziarkach przeznaczonych do użytku domowego. Substancja jest nie tylko neutralna dla warstw ozonowej, ale także obojętna w stosunku do metali. R290 cechuje się również znikomą lepkością, co przekłada się na małe opory przepływu. Propan nie jest jednak idealny – jego największą wadą jest wybuchowość oraz łatwopalność,
• R600a – takim skrótem określa się izobutan, czyli czynnik chłodniczy, który sprawdza się najlepiej w przypadku małych układów klimatyzacyjnych, np. chłodziarkach domowych oraz handlowych. R600a, podobnie jak wspomniany wcześniej propan, odznacza się niską lepkością, a przy okazji niskim ciśnieniem skraplania. Wśród minusów tego ziębnika należy wymienić jego łatwopalność, małą wydajność oraz konieczność stosowania specjalnego rodzaju sprężarek.

Syntetyczne czynniki chłodnicze

Sztuczne ziębniki są związkami chemicznymi, które zostały opracowane przez człowieka. Substancje różnią się między sobą właściwościami, m.in. palnością oraz toksycznością, jednak praktycznie wszystkie czynniki zaklasyfikowane do tej grupy są uznawane za szkodliwe dla środowiska naturalnego. Najpowszechniej stosowane ziębniki syntetyczne to:

• R410a – zwany również freonem R410a, to środek należący do węglowodorów chloru oraz grupy HFC. Ten czynnik jest wykorzystywany w układach niskotemperaturowych oraz domowych i biurowych systemach klimatyzacyjnych. R410a cechuje się małym poślizgiem temperatury, dzięki czemu może być stosowany w amoniakalnych instalacjach chłodniczych (czyli klimatyzatorach z parownikami zalanymi). Czynnik jest dopuszczony do użytku w nowych urządzeniach wyłącznie do 2025 roku, po tym czasie zostanie całkowicie usunięty z rynku,
• R407c – freon R407c to popularne chłodziwo, które jest powszechnie wykorzystywane w systemach o małej mocy, takich jak m.in. domowe oraz przenośne klimatyzatory. Ziębnik cieszy się dużym zainteresowaniem przede wszystkim ze względu na swoją niską cenę, jednak substancja należy do grupy tzw. F-gazów, przez co podobnie jak R410a jest stopniowo wycofywana z obiegu,
• R404a – kolejny czynnik należący do gazów cieplarnianych typu HFC. Zgodnie z rozporządzeniem UE, od początku 2020 roku chłodziwo nie może być już wprowadzone do nowych instalacji, dozwolone jest jedynie korzystanie z odzyskanego ziębnika. Dziś substancję można spotkać w chłodziarkach handlowych oraz przemysłowych – to zasługa bardzo niskiego poślizgu temperaturowego. Bliźniaczym chłodziwem o bardzo zbliżonych parametrach jest R507,
• R134a – to obecnie jeden z powszechniej wykorzystywanych czynników chłodniczych. Substancja jest używana na szeroką skalę w systemach klimatyzacji samochodowej, jednak z powodzeniem sprawdza się również w chłodnictwie przemysłowym. R134a cieszy się sporym uznaniem ze strony serwisantów oraz użytkowników ze względu na przystępną cenę, jednak ziębnik jest systematycznie wypierany z rynku – stopniowo zastępuje go gaz R1234yf, który wyrządza mniejsze szkody dla środowiska naturalnego,
• R1234yf – jest stosunkowo nowym czynnikiem chłodniczym, który odznacza się niskim współczynnikiem GWP. W praktyce oznacza to, że ziębnik ma mały potencjał tworzenia efektu cieplarnianego w przypadku jego emisji do atmosfery. Substancja cechuje się wysoką wydajnością chłodniczą, a przy tym jest stosunkowo bezpieczna w użytkowaniu (to zasługa nietoksyczności oraz niskiej palności). Długa lista zalet sprawia, że R1234yf staje się dominującym czynnikiem na rynku klimatyzacji samochodowych.