Klimatyzatory to bez wątpienia urządzenia, które znacząco podnoszą komfort życia. Ich działanie nie byłoby możliwe, gdyby nie substancje znane jako czynniki chłodzące, będące wspólnym mianownikiem dla każdego typu instalacji chłodzącej, niezależnie od jej przeznaczenia. Czym właściwie są czynniki chłodzące? Jakie rodzaje czynników chłodzących wyróżniamy? Czy substancje te są regulowane prawnie? Odpowiadamy!
Czym są czynniki chłodzące?
Czynniki chłodzące, znane również jako ziębniki, to związki chemiczne lub substancje będące ich mieszaniną, które mają określone właściwości termodynamiczne. Dzięki temu mogą być z powodzeniem wykorzystywane w procesach wymiany ciepła w klimatyzatorach. Czynniki chłodzące doprowadzane są do wrzenia przy udziale niskich temperatur i niskiego ciśnienia, a następnie poddawane są działaniu wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia. W wyniku tych czynności substancje skraplają się, oddając jednocześnie ciepło do otoczenia. Najprościej mówiąc – pobieranie i oddawanie ciepła przez czynniki chłodzące możliwe jest dzięki ich naprzemiennemu sprężaniu i rozprężaniu.
Czynniki chłodzące różnią się od siebie składem fizykochemicznym, jednak co do zasady każdy z nich powinien charakteryzować się zdolnością do pobierania i oddawania ciepła, atoksycznością, ograniczoną palnością i wybuchowością, a także odpornością na działanie niskich temperatur. Substancje te są silnie higroskopijne, dlatego dobierane są do urządzeń chłodzących tak, aby nie powodowały korozji, a instalacje uzupełnia się dopiero w momencie, gdy jest ona całkowicie sucha. Bardzo ważne jest także bezpieczeństwo czynników chłodzących, zarówno dla ludzi, jak i dla środowiska. Ich pochodzenie, skład czy wykorzystanie są z tego powodu regulowane prawnie. Sytuacja prawna związana z ziębnikami jest dynamiczna, a restrykcje, jakimi są objęte, stale ulegają zaostrzeniu. Każdy z nich badany jest pod kątem potencjalnego wpływu na warstwę ozonową, na podstawie którego dokonuje się ich klasyfikacji – dodaje nasz rozmówca z firmy DsTechnik w Szczecinie.
Naturalne czynniki chłodzące
Ziębniki dzielimy przede wszystkim na syntetyczne i naturalne. Naturalne czynniki chłodzące to te, które powstały bez ingerencji człowieka, czyli występują w naturze. Posiadają podobne właściwości do tradycyjnych ziębników, z tą różnicą, że charakteryzują się zerowym wpływem na efekt cieplarniany. W myśl coraz to nowszych obostrzeń europejskich ich wykorzystanie stale rośnie i powoli wypierają one stosowanie czynników syntetycznych. Ziębniki naturalne dzielimy na organiczne, czyli węglowodory oraz nieorganiczne, do których należą: powietrze, dwutlenek węgla, amoniak, woda lodowa.
Klimatyzatory najczęściej chłodzone są amoniakiem, propanem oraz izobutanem. Amoniak wykorzystywany jest w instalacjach chłodnictwa przemysłowego, jednak wykazuje on działanie korodujące na miedź i cynk, w związku z czym instalacje tego typu nie mogą być wykonywane z tych materiałów. Natomiast propan, który również wykorzystywany jest w instalacjach przemysłowych, wykazuje się obojętnością wobec metali i małą lepkością, lecz jest też czynnikiem łatwopalnym i wybuchowym. Z kolei izobutan wykorzystywany jest w małych układach klimatyzacji dzięki niskiej lepkości i niskiemu ciśnieniu skraplania, a także ze względu na małą objętościową wydajność chłodniczą.
Syntetyczne czynniki chłodzące
Syntetyczne ziębniki nie występują naturalnie w przyrodzie i tworzone są z udziałem człowieka. Ponieważ do niedawna w klimatyzatorach stosowano głównie syntetycznie czynniki chłodzące, nazywane są one tradycyjnymi. Ich wykorzystanie jednak znacząco zmniejszono po odkryciu ich negatywnego działania na środowisko, związanego z zubażaniem warstwy ozonowej. Ziębniki syntetyczne to związki chemiczne zróżnicowane pod względem podstawowych parametrów i właściwości termodynamicznych, zaprojektowanych do konkretnych typów instalacji chłodniczych.
Niemal wszystkie z nich klasyfikowane są jako szkodliwe dla środowiska. Szkodliwość ta może mieć mniejszy lub większy stopień, dlatego niektóre z ziębników syntetycznych nadal są wykorzystywane w klimatyzatorach. Syntetyczne czynniki chłodzące dzielimy na jednorodne i niejednorodne. Do wykorzystywanych w klimatyzacjach czynników należą m.in.: czynniki chłodnicze r290, r410a, r407c, r134a. Znajdują one zastosowanie zarówno w dużych, przemysłowych instalacjach, jak i domowych klimatyzatorach, w zależności od swoich parametrów.
Rodzaje czynników chłodzących
Oprócz podziału ze względu na pochodzenie, czynniki chłodzące dzieli się także na grupy. Do podstawowych grup należą: CFC, HCFC, HBFC, HFC, FC, HFO, HC. Podział czynników na grupy dokonywany jest na podstawie stopnia ich wpływu na warstwę ozonową, czyli wskaźnika ODP. Zgodnie z normą ISO 817 każdy z ziębników otrzymuje swój kod, składający się z litery R (z ang. refrigerant, czyli ziębnik) oraz sekwencji liczb, która informuje o strukturze atomowej danego czynnika chłodzącego, ze szczególnym uwzględnieniem ilości atomów wodoru, fluoru i węgla.
Rodzaje czynników chłodzących prezentują się następująco:
- CFC – do niedawna popularne, w pełni halogenowane pochodne węglowodorów, które obecnie są zakazane ze względu na wysokie ODP. Przykłady: R11, R12, R113, R115, R133,
- HCFC – nie w pełni halogenowane, pozbawione chloru i bromu pochodne węglowodorów o zerowym ODP. Przykłady: R22, R123,
- HBFC – różnią się od HCFC zawartością atomów bromu. Ich ODP jest zerowe. Przykłady: R114B2, R12B1, R13B1,
- HFC – odpowiednik HBFC niezawierający atomów bromu o zerowym ODP, lecz wysokim GWP (wpływ na wzrostu efektu cieplarnianego). Przykłady: R23, R32, R134a,
- FC – pochodne węglowodorów, w których atomy wodoru zastąpiono atomami fluoru, o zerowym ODP. Przykład: R218,
- HFO – hyfrofluoro-olefiny na bazie fluoru, uznawane za bardzo ekologiczne ziębniki o zerowym ODP. Przykłady: R1234yf, R1234ze,
- HC – naturalny ziębnik z grupy węglowodorów, uznawany za najbardziej ekologiczny i o zerowym ODP. Przykłady: R290, R600a, R717, R744.
Czynniki chłodzące w klimatyzatorach a prawo
Stosowanie czynników chłodzących w klimatyzatorach regulowane jest Rozporządzeniem (WE) nr 1005/2009 Parlamentu Europejskiego i Rady z 16 września 2009 r. dotyczącym substancji zubożających warstwę ozonową. Zgodnie z rozporządzeniem, mającym na celu redukcję wydzielania szkodliwych substancji, ograniczono dostępność ziębników typu HCFC i CFC, a także wszystkich urządzeń korzystających z gazów fluorowanych. Istotna jest także ustawa F-gazowa z 12 lipca 2017 roku, której celem było dostosowanie przepisów krajowych do obowiązującego prawa unijnego. Podobnie jak unijne rozporządzenie, ustawa F-gazowa zakłada przeciwdziałanie pogłębiania się efektu cieplarnianego w konsekwencji emisji czynników chłodniczych z grupy HFC, czyli ziębników o wysokim GWP. Do 2029 roku zużycie ziębników HFC ma być stopniowo zmniejszane, w dodatku od 2020 roku zabronione jest serwisowanie klimatyzatorów z użyciem gazów R404A i R507A.
