Wat zijn koelmiddelen? Dit zijn speciale vloeistoffen. Ze worden gebruikt in airconditioners en koelkasten. Het koelmiddel ondergaat faseveranderingen van vloeistof naar gas wanneer het warmte absorbeert en terug naar vloeistof wanneer de compressor het gas comprimeert. De selectie van het ideale koudemiddel is gebaseerd op thermodynamische eigenschappen. Het moet niet-corrosief, veilig, niet-toxisch en niet-ontvlambaar zijn.
Een korte geschiedenis van koelmiddelen
Belgische wetenschapper Frederic Sworths pionierde eind jaren 1890 met de synthese van CFK's. Zijn ontdekking deed zich voor na de vervanging van chloride in tetrachloorkoolstof door futuride voor de synthese van CFC-11 en CFC-12. Aan het eind van de jaren twintig verbeterde Thomas Midgley Jr. het syntheseproces en daagde hij het gebruik van CFK's uit als koelmiddel ter vervanging van de destijds veelgebruikte ammoniak, chloormethaan en zwaveldioxide.
Ze waren schadelijk, ontvlambaar en sommige zelfs giftig. De meest voorkomendehet koelmiddel was een CFC genaamd Freon - DuPont's merknaam voor de "R-12" koelkast. Volgens de eisen van de jaren '30 van de vorige eeuw leken deze koelmiddelen ideaal, wetenschappelijk onderbouwd en veiliger, niet-corrosieve gassen en goedkoop te vervaardigen.
Pas in de jaren zeventig werd ontdekt dat chloormoleculen de ozonlaag volledig vernietigen en werden ze verboden. In de jaren zeventig ontdekten wetenschappers dat het koelmiddel ammoniak de penetratie van infrarode stralen in hen belemmerde, omdat ze zich ophopen in de atmosfeer en warmteoverdracht veroorzaken, wat leidt tot klimaatverandering, dus deze verbinding werd verboden.
In de jaren 1990 en 2000 werden CFK's vervangen door HCFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen) en de meest voorkomende HCFK is "R-22", dat veel minder verwoestende effecten had op ozon, maar het was nog steeds gevaarlijk. Om het probleem van de aantasting van de ozonlaag op te lossen, bedachten wetenschappers HFK's die geen chloor bevatten. Later realiseerden ze zich echter dat HFK nog steeds het milieu schaadt door broeikasgassen.
Moderne soorten koelmedia
De Europese Commissie heeft opgelegd dat R134A-koelmiddel niet mag worden gebruikt voor gecertificeerde personenauto's die in de Europese Unie worden verkocht. Dit mandaat was oorspronkelijk bedoeld voor 1 januari 2011. Omdat het nieuwe koudemiddel echter nog niet beschikbaar was voor de algemene markt, werd deze deadline verlengd tot 1 januari 2013.
Vanaf januari 2017, allemaal nieuw geregistreerdvoertuigen moesten een alternatief koelmiddel gebruiken. In 2018 gebruikt slechts 60% van de nieuwe personenauto's van Europese makelij een veilig koelmiddel. Voertuigen die buiten de Europese Unie worden verkocht, blijven R134A of een nog gevaarlijker koelmiddel gebruiken.
Belangrijkste soorten koelmiddelen:
- CFK's - chloorfluorkoolwaterstoffen.
- HCFC – Hydrochloorfluorkoolwaterstoffen.
- HFC – HydroFluoroCarbons.
Ze zijn echter allemaal vervangen of zullen in de nabije toekomst worden vervangen vanwege de gevolgen voor het milieu. HFO-koelmiddel begint nu CFK's te vervangen, omdat ze een veel lager aardopwarmingsvermogen hebben en ozon niet aantasten, hoewel sommige zeer ontvlambaar zijn. Momenteel komt de 4e generatie koudemiddelen op de markt, die geweldige thermodynamische eigenschappen hebben en milieuvriendelijk zijn.
Een alternatief kiezen voor R12
R12-koelmiddel wordt nog steeds veel gebruikt in koeltoepassingen. Het was inderdaad erg moeilijk om er een te vinden die dit universele koudemiddel onder bedrijfsomstandigheden zou kunnen vervangen. R134A is het meest geschikt voor deze doeleinden.
Vergelijking van R134A en R12:
- De capaciteit bij -7°C verdampertemperatuur is hetzelfde voor beide koelmiddelen, en onder -7°C, als R12 wordt vervangen door r134A koelmiddel, zal er een aanzienlijk verlies van koeleffect zijn. In dergelijke gevallen wordt aanbevolen om mengsels van koelmiddelen te gebruiken in plaats van R134A te vervangen. Freon 134 kan ook worden gebruikt voor lage temperaturensituaties.
- De warmteoverdrachtscoëfficiënten voor R134A zijn hoger dan R12. Als ze in dezelfde vloeibare fase voorkomen, is de warmteoverdrachtscoëfficiënt van het R134A-koelmiddel 27-37% hoger en in de gasfase 37-45% hoger. Als ze in twee fasen bestaan, vloeibaar en gasvormig, is de warmteoverdrachtscoëfficiënt voor R134A 28% tot 34% hoger in de verdamper en 35 tot 41% hoger in de condensor.
- Het verkoelende effect van R134A is ongeveer 22% groter dan dat van R12. Het benodigde massadebiet van R134A per ton koeling is dus ongeveer 18% minder dan R12. Dit betekent dat voor een gegeven capaciteit van het koelsysteem de benodigde hoeveelheid 18% minder is dan bij gebruik van R12. Dat wil zeggen, in alle apparatuur waar R12 wordt vervangen door freon 134, is de hoeveelheid koelmiddel die moet worden gevuld minder dan R12. Het specifieke volume van R134A is echter iets groter dan R12, dus voor dezelfde hoeveelheid koelmiddel is het volume dat wordt ingenomen door R134A groter dan R12.
- De toename van het koelend effect van R134A wordt gecompenseerd door een toename van het specifieke volume. Dus R134a opgeladen in aangepaste systemen zou 5-10% minder moeten zijn dan R12.
Convert R12 naar R134A
Sommige vroege installaties gebruikten ammoniak als koelmiddel. De meeste moderne auto's die vóór 1995 zijn gebouwd, gebruikten echter de R12. R12 was een technologisch geavanceerd en efficiënt ic2-koelmiddel, maar later werd ontdekt dat het een ozonafbrekend gas was en de productie en het gebruik ervan werden beperkt.
Na 1995 werd het vervangen door de R134A, en dat is het nog steedsgebruikt in veel auto's. Als het huishouden een oude auto heeft met een R12 airconditioningsysteem, dan ervaren automobilisten grote problemen met het bijvullen van een dergelijk systeem bij lekkage of onderhoud. De industrie begon speciale adapters te produceren, waarna het proces van het omzetten van het systeem naar R134A eenvoudig werd.
Wijzigingen in het koelsysteem
Om R12 naar R134A te converteren, hoeven slechts een paar kleine wijzigingen in het systeem te worden aangebracht. Gelukkig werkt de compressor die in het oude R12-systeem wordt gebruikt nog steeds met R134A-koelmiddel en is hij net zo efficiënt. De condensor en verdamper zijn slechts warmtewisselaars, dus ze hoeven ook niet te worden vervangen om een ander koelmiddel te gebruiken.
Een van de onderdelen die vervangen moet worden, is de droger. Het laatste element van het systeem dat moet worden gewijzigd, zijn de drukpoorten. De R134A gebruikt verschillende poorten voor het opladen van het systeem en drukmeting, dus de oude R12-poorten moeten worden verwijderd en vervangen of worden aangevuld met adapters. Verwijder na aanschaf van de benodigde apparatuur het oude koelmiddel en de olie. Bij het installeren van een nieuw ic2-koelmiddel moet ook R134A-compatibele PAG-olie worden toegevoegd om de compressor gesmeerd te houden.
Na het omzetten van een systeem van R12 naar R134A, is het belangrijk om de systeemdruk een paar dagen te controleren om er zeker van te zijn dat alles goed werkt. Als er kleine lekkages in het systeem zijn geconstateerd, breng dan Red Angel A/C Stop Leak aan om af te dichtensysteem.
Koelmiddelen zijn veiliger dan freon
Common HCFC R-22, dat al tientallen jaren in gebruik is, is niet zo goed voor het milieu als experts ooit dachten. De Environmental Protection Agency werkte aan het geleidelijk uitfaseren van het koelmiddel en verbood het uiteindelijk volledig. De uitfasering van R-22 begon in 2010. Tegen 2020 zal het gebruik van het koelmiddel streng worden beperkt en tegen 2030 volledig verboden zijn.
De meest milieuvriendelijke koelmiddelen die momenteel op de markt verkrijgbaar zijn, zijn "R-290" en "R-600A". Het zijn HC's, of koolwaterstoffen, en hun chemische namen zijn "Propaan" voor R-290 en "Isobutaan" voor R-600A. Ze zijn 100% halogeenvrij, hebben geen aantasting van de ozonlaag en zijn het minst gevaarlijk in termen van potentiële opwarming van de aarde. Ze zijn ook zeer energiezuinig, maar licht ontvlambaar omdat het koolwaterstoffen zijn. Momenteel zijn de meest "groene" soorten koelmiddelen R134A, R-407C, R-410A. De fabrikanten die deze koelmiddelen produceren, beweren dat de stoffen absoluut veilig zijn.
Cilinder met freon R134A
Met de ontdekking van de schadelijke effecten van CFK- en HCFK-koelmiddelen op de ozonlaag, is deze groep op grote schaal gebruikt als vervanging. Het koelmiddel in de R134A-koelkast is fluorkoolwaterstof (HFC), dat de ozonlaag niet aantast en weinig tot geen broeikaseffect heeft.
Koelmiddel R134Ais een chemische verbinding tetrafluorethaan, bestaande uit twee koolstofatomen, twee waterstofatomen en vier fluoratomen. De chemische formule is CF3CH2F. Het molecuulgewicht van R134A-koelmiddel is 133,4 en het kookpunt is 26,1°C. R134A is niet-ontvlambaar en niet-explosief, heeft normale toxiciteit en goede chemische stabiliteit, enigszins hoge affiniteit voor vocht.
R134A lijkt erg op R12 in algemene fysieke en thermodynamische eigenschappen. Daarom wordt het beschouwd als een uitstekende vervanging. De eigenschappen van R134-koelmiddelen zijn als volgt:
- Zelfontbrandingstemperatuur - 770 °C.
- Ozonafbraaksnelheid - 04.
- Oplosbaarheid in water 0,11 gew.% 25 C.
- Kritische temperatuur - 122 °C.
- Kleurcode: lichtblauw.
- Global Warming Potential (GWP)1200.
- Koelmiddeltemperatuur, kookpunt -26,1 °C.
Thermodynamische eigenschappen van R-407C
Qua eigenschappen komt het overeen met de kenmerken die beschikbaar zijn in R-22. R-407C is een veelgebruikte vervanging van koudemiddel voor diegenen die R-22-apparatuur willen upgraden. Het mengsel van fluorkoolwaterstoffen omvat pentafluorethaan, difluormethaan en 1, 1, 1,2-tetrafluorethaan. Een veelgebruikt alternatief koelmiddel dat populair is in verpakte airconditioners en borstelloze scheidingssystemen, evenals lichte airconditioning en directe expansiesystemen die worden aangetroffen in residentiële, commerciële en industriële toepassingen. R-407C werkt ook in koelsystemen met gemiddelde temperatuur en in veelnieuwe apparaten.
Nieuwe apparatuur die stikstof als vasthoudlading gebruikt, werkt het beste met R-407C vanwege het gebruik van essentiële polyololie. Hoewel nieuwe apparaten en koelsystemen het meest voorkomen, kan R-407C op sommige R-22-systemen worden geüpgraded als een olieverversing in de procedure is opgenomen. Dit alternatief voor freon wordt als milieuvriendelijk beschouwd vanwege het nulpotentieel voor aantasting van de ozonlaag.
Ozonaantastingspotentieel R-404A
Het is 0 in dit koudemiddel, net als R-407C en R-134A. Het wordt vaak gebruikt voor koelsystemen die -45°C tot 15°C vereisen. Het is het meest nuttig in commerciële en industriële transporttoepassingen vanwege het brede bedrijfstemperatuurbereik. Het lijkt erg op de R-22 en biedt betere prestaties. Omdat R-404A niet snel reageert op lucht of water, wordt het voor veel toepassingen als veilig beschouwd. Het is ook onbrandbaar, kleurloos en geurloos.
Zoals bij elk koelmiddel moeten gebruikers echter altijd passende voorzorgsmaatregelen nemen om zichzelf te beschermen. Direct contact met R-404A kan nog steeds bevriezing veroorzaken, en overmatige blootstelling aan vuur of hitte kan het reservoir doen scheuren. R-404A is vrij algemeen en kan worden gekocht bij winkels die gespecialiseerd zijn in het leveren van verwarmings- en koelingsproducten.
Een mengsel van twee fluorkoolwaterstoffen, difluormethaan en pentafluorethaan, iseen neozone-uitputtend koelmiddel dat een betere energie-efficiëntie biedt dan R-22 en R-407C en geen chloor gebruikt in zijn formulering. Het wordt als meer geschikt beschouwd als vervanging voor R-22 vanwege de hogere druk en koelcapaciteit.
Feature R-410A
Als gebruikers besluiten apparaten te kopen die R-410A gebruiken, is het proces meestal vrij eenvoudig. Veel airconditioners en koelbedrijven maken zelfs units speciaal voor gebruik met R-410A. Hoewel het het meest populair is in commerciële koelingen, airconditioners en koelkasten, is het belangrijk op te merken dat dit Freon- alternatief niet zal werken in A/CR-22-units.
R-410A-koelmiddelen hebben een hogere drukwaarde, dus een andere manometer voor het spruitstuk is vereist dan die normaal wordt gebruikt met R-22. Het koelmiddel moet in vloeibare vorm en alleen in korte stoten worden bijgevuld. R-410A wordt verkocht onder verschillende merknamen: AZ-20, Suva410A, GenetronR410A, Forane410A, EcoFluo rR410 en Puron. Het is vrij eenvoudig om online en in speciaalzaken te kopen.
Auto airconditioning
Een EU-richtlijn uit 2006 vereist dat alle nieuwe voertuigen die in de EU worden verkocht, zijn uitgerust met koudemiddelen met een laag aardopwarmingsvermogen (GWP). De limiet is ingesteld op GWP 150 die YF momenteel kan leveren. Het voordeel is de eigenschap van zelfverwijdering - het ontleedt volledig in de atmosfeer in ongeveerelf dagen.
Ondanks het feit dat HFO1234yf als nieuw koudemiddel werd geaccepteerd, had Duitsland twijfels. Daimler en enkele andere Duitse fabrikanten en ook regelgevende instanties zijn van mening dat YF gevaarlijk is vanwege de hoge ontvlambaarheid. Als reactie hierop keurde Duitsland enkele Daimler-voertuigen goed om op R134A te blijven rijden, in strijd met de EU-richtlijn.
De Europese Commissie heeft zelfs gedreigd met juridische stappen tegen Duitsland omdat het de nieuwe voorschriften voor de uitstoot van koelmiddelen niet volledig implementeert. GM en Toyota hebben publiekelijk hun steun uitgesproken voor YF en verklaarden dat ze de stof als veilig beschouwen.
Kosten van nieuwe systemen
Extra kosten van nieuw YF-koelmiddel liggen tussen de 30-50 euro. YF-systemen zijn minder efficiënt en vereisen het extra gebruik van een interne warmtewisselaar.
Omdat de fabricagekosten voor YF hoger zijn dan R134A, wordt voor dit product jarenlang een teruglevertarief verwacht, vooral vanaf 2018, wanneer alle nieuw geregistreerde voertuigen in de Europese Unie een koelmiddel moeten gebruiken anders dan R134A.van R134A.
Prijsverhoging vanaf 1 februari 2018:
- R452a + 20%.
- R410a + 20%.
- R448a + 15%.
- R449a + 15%.
Modernisering van het R-22-systeem
Het vervangen van R22 door R134A is een vrij eenvoudig proces. Allereerst moet de volledige R22 uit het systeem worden verwijderd. Dan is het noodzakelijk om alle smeerolie uit het systeem te verwijderen(de maximale hoeveelheid olie die in het systeem achterblijft is 5% van de totale hoeveelheid die erin aanwezig is). Minerale olie moet worden vervangen door synthetische esterolie. De droger en het oliefilter moeten ook worden vervangen.
De benodigde hoeveelheid R134A in het systeem is 90 tot 95% R22. Op systemen die zijn geüpgraded met R134A moeten labels worden aangebracht met een beschrijving van het nieuwe koelmiddel en de smeerolie. Hoewel het proces eenvoudig is, is het belangrijk om het zorgvuldig te doen. Resten van R-22 in het systeem kunnen leiden tot kruisbesmetting. Het voor R-22 en R-134A kan het koelsysteem van de auto minder betrouwbaar maken en de druk op de compressorkop tot gevaarlijke niveaus verhogen, wat leidt tot een volledige systeemstoring. Bovendien vereist R-134A een speciaal oliemengsel - polyaryleen.
In 1987 werd het Montreal Protocol aangekondigd, een internationaal verdrag in veel landen om de beschadigde laag van de O-zone te helpen bestrijden. Een van zijn initiatieven was om CFK's wereldwijd uit te faseren. In 1994 beëindigden de VS het gebruik van R-12 in de auto-industrie. R-12 is vervangen door het HFC- alternatief R-134a. In 2010 kondigden de VS op grond van het Montreal Protocol aan dat het het gebruik van R-22 in toekomstige toepassingen geleidelijk zou afschaffen. Alle nieuwe machines zijn gericht op HFC R-410A, dat geen chloor bevat.
