מהם חומרי קירור? אלו נוזלים מיוחדים. הם משמשים במזגנים ובמקררים. הקירור עובר שינויי פאזה מנוזל לגז כאשר הוא סופג חום וחוזר לנוזל כאשר המדחס דוחס את הגז. הבחירה של חומר הקירור האידיאלי מבוססת על תכונות תרמודינמיות. זה חייב להיות לא קורוזיבי, בטוח, לא רעיל ולא דליק.
קיצור היסטוריה של חומרי קירור
המדען הבלגי פרדריק סוורת'ס היה חלוץ בסינתזה של CFCs בסוף שנות ה-90. הגילוי שלו התרחש לאחר החלפת הכלוריד בפחמן טטרכלוריד ב-futuride לסינתזה של CFC-11 ו- CFC-12. בסוף שנות ה-20, תומס מידגלי ג'וניור שיפר את תהליך הסינתזה וקרא תיגר על השימוש ב-CFC כחומר קירור כדי להחליף את האמוניה, הכלורומתאן והגופרית הדו-חמצנית שהיו בשימוש נפוץ באותה תקופה.
הם היו מזיקים, דליקים, וחלקם אפילו רעילים. הנפוץ ביותרהקירור היה CFC בשם פריאון - שם המותג של דופונט למקרר "R-12". על פי הדרישות של שנות ה-30 של המאה הקודמת, נראה היה שחומרי הקירור הללו אידיאליים, מבוססים מדעית ובטוחים יותר, גזים לא מאכלים וזולים לייצור.
רק בשנות ה-70 נמצאו מולקולות הכלור שהורסות לחלוטין את שכבת האוזון והן נאסרו. בשנות ה-70, מדענים גילו שחומר הקירור אמוניה מפריע לחדירת קרני אינפרא אדום לתוכם, שכן הן מצטברות באטמוספרה וגורמות להעברת חום, מה שמוביל לשינויי אקלים, ולכן התרכובת הזו נאסרה.
בשנות ה-90 וה-2000, ה-CFC הוחלפו ב-HCFCs (הידרוכלורופלואורופחמנים) וה-HCFC הנפוץ ביותר הוא "R-22" שהיה לו השפעות פחות הרסניות על האוזון, אולם הוא עדיין היה מסוכן. כדי לפתור את בעיית דלדול האוזון, המדענים הגיעו עם HFCs שאינם מכילים כלור. עם זאת, מאוחר יותר הם הבינו ש-HFC עדיין פוגע בסביבה באמצעות גזי חממה.
סוגים מודרניים של אמצעי קירור
הנציבות האירופית הסמיכה שלא להשתמש בקרור R134A עבור מכוניות נוסעים מוסמכות הנמכרות באיחוד האירופי. מנדט זה נועד במקור ל-1 בינואר 2011. עם זאת, מאחר שחומר הקירור החדש עדיין לא היה זמין לשוק הכללי, מועד זה הוארך ל-1 בינואר 2013.
החל מינואר 2017, כולם נרשמו לאחרונהכלי רכב נדרשו להשתמש בקרור חלופי. בשנת 2018, רק 60% ממכוניות הנוסעים החדשות מתוצרת אירופה משתמשות בקרור בטוח. כלי רכב שנמכרים מחוץ לאיחוד האירופי ממשיכים להשתמש ב-R134A או חומר קירור מסוכן אף יותר.
סוגים עיקריים של חומרי קירור:
- CFCs - chlorofluorocarbons.
- HCFC – HydroChloroFluoroCarbons.
- HFC – HydroFluoroCarbons.
עם זאת, כולם הוחלפו או יוחלפו בעתיד הקרוב עקב השפעות סביבתיות. קירור HFO מתחיל כעת להחליף CFC מכיוון שיש להם פוטנציאל התחממות כדור הארץ נמוך בהרבה ואינם מדלדלים את האוזון, למרות שחלקם דליקים מאוד. נכון לעכשיו, נכנס לשוק הדור הרביעי של חומרי קירור, בעלי תכונות תרמודינמיות נהדרות וידידותיים לסביבה.
בחירת חלופה עבור R12
R12 עדיין בשימוש נרחב ביישומי קירור. ואכן, היה קשה מאוד למצוא אחד שיכול להחליף את הקירור האוניברסלי הזה בתנאי הפעלה. R134A הוא המתאים ביותר למטרות אלו.
השוואה של R134A ו-R12:
- הקיבולת בטמפרטורת המאייד של -7°C זהה עבור שני חומרי הקירור, ומתחת ל-7°C, אם R12 יוחלף בקירור r134A, יהיה אובדן משמעותי של אפקט הקירור. במקרים כאלה מומלץ להשתמש בתערובות של חומרי קירור במקום להחליף את R134A. פריאון 134 יכול לשמש גם עבור טמפרטורה נמוכהמצבים.
- מקדמי העברת החום עבור R134A גבוהים מ-R12. אם הם קיימים באותו שלב נוזלי, מקדם העברת החום של נוזל הקירור R134A גבוה ב-27-37%, ובשלב הגז הוא גבוה ב-37-45%. אם הם קיימים בשני שלבים, נוזלי וגזי, מקדם העברת החום עבור R134A גבוה ב-28% עד 34% במאייד וגבוה ב-35 עד 41% במעבה.
- אפקט הקירור של R134A גדול בכ-22% מזה של R12. לפיכך, קצב זרימת המסה של R134A הנדרש לטון קירור נמוך בכ-18% מ-R12. משמעות הדבר היא כי עבור קיבולת נתונה של מערכת הקירור, הכמות הנדרשת שלה היא 18% פחות מאשר בעת שימוש ב-R12. כלומר, בכל הציוד שבו R12 מוחלף בפריאון 134, כמות נוזל הקירור שיש לטעון קטנה מ-R12. עם זאת, הנפח הספציפי של R134A גדול מעט מ-R12, כך שעבור אותה כמות של נוזל קירור, הנפח שתופס על ידי R134A גדול מ-R12.
- העלייה באפקט הקירור של R134A מקוזזת על ידי עלייה בנפח הספציפי שלו. לפיכך, R134a הטעון במערכות ששונו צריך להיות נמוך ב-5-10% מ-R12.
המר R12 ל-R134A
כמה מתקנים מוקדמים השתמשו באמוניה כחומר קירור. עם זאת, רוב המכוניות המודרניות שנבנו לפני 1995 השתמשו ב-R12. R12 היה קרר ic2 מתקדם ויעיל מבחינה טכנולוגית, אולם מאוחר יותר התגלה שהוא גז מדלל אוזון והייצור והשימוש בו הוגבלו.
אחרי 1995, הוא הוחלף ב-R134A, והוא עדייןבשימוש במכוניות רבות. אם למשק הבית יש מכונית ישנה עם מערכת מיזוג R12, אז הנהגים חווים בעיות גדולות עם חידוש מערכת כזו במקרה של דליפות או תחזוקה. התעשייה החלה לייצר מתאמים מיוחדים, ולאחר מכן תהליך המרת המערכת ל-R134A הפך לפשוט.
שינויים במערכת הקירור
כדי להמיר R12 ל-R134A, צריך לבצע רק כמה שינויים קטנים במערכת. למרבה המזל, המדחס המשמש במערכת R12 הישנה עדיין יעבוד עם קירור R134A ויהיה יעיל באותה מידה. המעבה והמאייד הם רק מחליפי חום, ולכן גם לא צריך להחליף אותם כדי להפעיל קירור נוסף.
אחד הרכיבים שצריך להחליף הוא המייבש. האלמנט האחרון של המערכת שיהיה צורך לשנות הם יציאות הלחץ. ה-R134A משתמש ביציאות שונות לטעינת המערכת ולמדידת לחץ, לכן יש להסיר את יציאות ה-R12 הישנות ולהחליף או להוסיף מתאמים. לאחר רכישת הציוד הדרוש, הסר את הקירור הישן והשמן. בעת התקנת קירור ic2 חדש, יש להוסיף גם שמן PAG תואם R134A כדי לשמור על משומן המדחס.
לאחר המרת מערכת מ-R12 ל-R134A, חשוב לבדוק את לחץ המערכת במשך כמה ימים כדי לוודא שהכל תקין. אם הבחינו בדליפות קטנות כלשהן במערכת, יש למרוח את Red Angel A/C Stop Leak כדי לאטוםsystem.
חומרי קירור בטוחים יותר מפראון
Common HCFC R-22, שנמצא בשימוש כבר עשרות שנים, אינו טוב לסביבה כפי שחשבו פעם מומחים. הסוכנות להגנת הסביבה פעלה להוצאת הקירור בהדרגה ובסופו של דבר אסרה אותו לחלוטין. ההפסקה של R-22 החלה ב-2010. עד 2020, השימוש בחומר הקירור יוגבל מאוד, וייאסר לחלוטין עד 2030.
חומרי הקירור הידידותיים ביותר לסביבה הקיימים כיום בשוק הם "R-290" ו-"R-600A". הם HCs, או פחמימנים, והשמות הכימיים שלהם הם "Propane" עבור R-290 ו-"Isobutane" עבור R-600A. הם נטולי הלוגן ב-100%, אין להם פוטנציאל דלדול אוזון והם הכי פחות מסוכנים מבחינת התחממות כדור הארץ. הם גם חסכוניים באנרגיה, אך דליקים מאוד מכיוון שהם פחמימנים. נכון לעכשיו, סוגי הקירור ה"ירוקים" ביותר הם R134A, R-407C, R-410A. היצרנים המייצרים את חומרי הקירור הללו טוענים שהחומרים בטוחים לחלוטין.
צילינדר עם פריאון R134A
עם גילוי ההשפעות המזיקות של חומרי קירור CFC ו-HCFC על שכבת האוזון, נעשה שימוש נרחב בקבוצה זו כתחליף. חומר הקירור במקרר R134A הוא הידרופלואורופחמן (HFC), בעל פוטנציאל דלדול אוזון אפס ואפקט חממה מועט עד ללא.
קרר R134Aהוא תרכובת כימית טטרפלואורואתאן, המורכבת משני אטומי פחמן, שני אטומי מימן וארבעה אטומי פלואור. הנוסחה הכימית שלו היא CF3CH2F. המשקל המולקולרי של נוזל הקירור R134A הוא 133.4 ונקודת הרתיחה שלו היא 26.1 מעלות צלזיוס. R134A אינו דליק ואינו נפיץ, בעל רעילות נורמלית ויציבות כימית טובה, זיקה גבוהה במקצת ללחות.
R134A דומה מאוד ל-R12 בתכונות פיזיקליות ותרמודינמיות כלליות. לכן, זה נחשב תחליף מצוין. המאפיינים של קירור R134 הם כדלקמן:
- טמפרטורת הצתה אוטומטית - 770 מעלות צלזיוס.
- שיעור דלדול האוזון - 04.
- מסיסות במים 0.11% wt 25 C.
- טמפרטורה קריטית - 122 מעלות צלזיוס.
- קוד צבע: כחול בהיר.
- פוטנציאל התחממות כדור הארץ (GWP)1200.
- טמפרטורת קירור, נקודת רתיחה -26.1 מעלות צלזיוס.
מאפיינים תרמודינמיים של R-407C
מבחינת המאפיינים שלו, הוא מתאים למאפיינים הזמינים ב-R-22. R-407C הוא תחליף לקירור נפוץ למי שמחפש לשדרג ציוד R-22. התערובת של פחמימנים הידרופלואוריים כוללת פנטפלואוראתאן, דיפלואורומתאן ו-1, 1, 1, 2-טטרה-פלואורואתאן. חומר קירור חלופי בשימוש נרחב הפופולרי במזגנים ארוזים ובמערכות הפרדה ללא מברשות, כמו גם מיזוג אוויר קל ומערכות התפשטות ישירה הנמצאות ביישומים למגורים, מסחריים ותעשייתיים. R-407C פועל גם במערכות קירור בטמפרטורה בינונית וברבותמכשירי חשמל חדשים.
ציוד חדש המשתמש בחנקן כמטען החזקה עובד בצורה הטובה ביותר עם R-407C עקב השימוש בשמן אתרי פוליאול. בעוד שמכשירים חדשים ומערכות קירור הם הנפוצים ביותר, ניתן לשדרג את R-407C בחלק ממערכות R-22 אם החלפת שמן כלולה בהליך. חלופה זו לפריאון נחשבת ידידותית לסביבה בשל פוטנציאל דלדול האוזון האפס שלה.
פוטנציאל דלדול האוזון R-404A
זה 0 בקירור הזה, בדיוק כמו R-407C ו-R-134A. הוא משמש לעתים קרובות עבור מערכות קירור הדורשות -45 מעלות צלזיוס עד 15 מעלות צלזיוס. הוא שימושי ביותר ביישומי תחבורה מסחריים ותעשייתיים בשל טווח טמפרטורת הפעולה הרחב שלו. הוא דומה מאוד ל-R-22 ומציע ביצועים טובים יותר. מכיוון ש-R-404A אינו מגיב במהירות לאוויר או למים, הוא נחשב בטוח לשימושים רבים. הוא גם לא דליק, חסר צבע וריח.
עם זאת, כמו בכל חומר קירור, המשתמשים צריכים תמיד לנקוט באמצעי זהירות מתאימים כדי להגן על עצמם. מגע ישיר עם R-404A עדיין עלול לגרום לכוויות קור, וחשיפה מוגזמת לאש או לחום עלולה לגרום לקריעת המאגר. R-404A נפוץ למדי וזמין לרכישה בחנויות המתמחות באספקת מוצרי חימום וקירור.
תערובת של שני חומרי קירור הידרופלואורו-פחמן, דיפלואורומתאן ופנטפלואוראתאן, היאקירור מדלדל ניאו-זון המספק יעילות אנרגטית טובה יותר מ-R-22 ו-R-407C ואינו משתמש בכלור בניסוח שלו. הוא נחשב מתאים יותר כתחליף ל-R-22 בשל הלחץ הגבוה יותר ויכולת הקירור שלו.
תכונה R-410A
אם משתמשים מחליטים לרכוש מכשירים המשתמשים ב-R-410A, התהליך בדרך כלל די פשוט. למעשה, חברות מזגנים וקירור רבות מייצרות יחידות במיוחד לשימוש עם R-410A. למרות שהוא הפופולרי ביותר בקירור מסחרי, מזגנים ומקררים, חשוב לציין שחלופת פריאון זו לא תעבוד ביחידות A/CR-22.
לקירור R-410A יש דירוג לחץ גבוה יותר, ולכן נדרש מד סעפת שונה מזה שבדרך כלל משתמשים ב-R-22. יש להטעין את נוזל הקירור בצורה נוזלית ורק בהתפרצויות קצרות. R-410A נמכר תחת מספר שמות מותגים: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 ו-Puron. זה די קל לקנות באינטרנט ובחנויות מיוחדות.
מיזוג אוויר לרכב
הנחיית האיחוד האירופי משנת 2006 מחייבת את כל כלי הרכב החדשים הנמכרים באיחוד האירופי להיות מצוידים בקרירים עם פוטנציאל התחממות כדור הארץ (GWP) נמוך. המגבלה מוגדרת ל-GWP 150 ש-YF יכולה לספק כרגע. היתרון שלו הוא התכונה של סילוק עצמי - הוא מתפרק לחלוטין באטמוספירה בערךאחד עשר ימים.
למרות העובדה ש-HFO1234yf התקבל כקרר חדש, לגרמניה היו ספקות. דיימלר ועוד כמה יצרנים גרמנים וגם רשויות רגולטוריות מאמינים ש-YF מסוכן בגלל דליקותו הגבוהה. בתגובה, גרמניה אישרה לכמה רכבי דיימלר להמשיך לרוץ על R134A, בניגוד להנחיית האיחוד האירופי.
הנציבות האירופית אף איימה בתביעה משפטית נגד גרמניה בשל אי יישום מלא של תקנות פליטת קירור חדשות. GM וטויוטה הביעו בפומבי את תמיכתן ב-YF והצהירו כי הן רואות שהחומר בטוח.
עלות מערכות חדשות
עלות נוספת של קירור YF חדש היא בטווח של 30-50 יורו. מערכות YF פחות יעילות ודורשות שימוש נוסף במחליף חום פנימי.
מכיוון שעלות תהליך הייצור עבור YF גבוהה מ-R134A, צפוי תעריף הזנה על מוצר זה למשך שנים רבות, במיוחד משנת 2018, כאשר כל כלי הרכב הרשומים החדשים באיחוד האירופי יידרשו להשתמש בחומר קירור מלבד R134A. מ-R134A.
העלאת המחיר מ-1 בפברואר 2018:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
מודרניזציה של מערכת R-22
החלפת R22 ב-R134A היא תהליך פשוט למדי. קודם כל, יש להסיר את ה-R22 המלא מהמערכת. לאחר מכן יש צורך להסיר את כל שמן הסיכה מהמערכת(כמות השמן המרבית שנותרה בתוך המערכת היא 5% מהכמות הכוללת הקיימת בה). יש להחליף שמן מינרלי בשמן אסטר סינטטי. יש להחליף גם את המייבש ומסנן השמן.
הסכום של R134A הנדרש במערכת הוא 90 עד 95% R22. יש למקם תוויות על מערכות ששודרגו עם R134A המתארות את חומר הקירור החדש ושמן הסיכה. למרות שהתהליך קל, חשוב לעשות אותו בזהירות. שאריות של R-22 במערכת עלולות להוביל לזיהום צולב. זה עבור R-22 ו-R-134A יכול להפוך את מערכת הקירור של המכונית לפחות אמינה ולהעלות את לחץ ראש המדחס לרמות מסוכנות, מה שמוביל לכשל מוחלט של המערכת. בנוסף, R-134A דורש תערובת שמן מיוחדת - פוליארילן.
בשנת 1987 הוכרז פרוטוקול מונטריאול, שהוא אמנה בינלאומית במדינות רבות כדי לסייע במאבק בשכבה הפגועה של אזור ה-O. אחת מיוזמותיו הייתה להוציא בהדרגה CFCs ברחבי העולם. ב-1994, ארה"ב הפסיקה את השימוש ב-R-12 בתעשיית הרכב. R-12 הוחלף בחלופת HFC R-134a. בשנת 2010, במסגרת פרוטוקול מונטריאול, הודיעה ארה"ב כי תבטל בהדרגה את השימוש ב-R-22 ביישומים עתידיים. כל המכונות החדשות יתמקדו ב-HFC R-410A, שאינו מכיל כלור.
