hasancavus
Üye
- Katılım
- 31 Tem 2008
- Mesajlar
- 52
- Puanları
- 1
- Yaş
- 46
SOĞUTUCU GAZLAR HAKKINDA BİLMENİZ GEREKEN HERSEYİ BURDA BULABİLİRSİNİZ SOĞUTUCU AKIŞKANLARI SATIN ALMA VE KULLANMA YETKİ BELGESİ HAKKINDA BİLGİ VERİLİR
Bir soğutma çevriminde ısının bir ortamdan alınıp başka bir ortama nakledilmesinde ara madde olarak yararlanılan soğutucu akışkanlar ısı alış – verişini genellikle sıvı halden buhar haline (soğutucu – evaporatör devresinde) ve buhar halden sıvı hale (yoğuşturucu – kondenser devresi) dönüşerek sağlarlar. Bu durum bilhassa buhar sıkıştırma çevrimlerinde geçerlidir.
Soğutucu akışkanların, yukarıda tarif edilen görevleri ekonomik ve güvenilir bir şekilde yerine getirebilmesi için bazı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olması gerekir. Bu özellikler, uygulama ve çalışma şartlarının durumuna göre değişeceği gibi her zaman bu özelliklerin hepsini yerine getirmek mümkün olmayabilir. Genel kayide olarak bir soğutucu akışkanlığı aranması gereken özelliklerin hepsini birden her şart altında yerine getire bilen üniversal bir refrijeran bir madde (soğutucu akışkan) mevcut değildir. Fakat, yukarıda da belirtildiği gibi, uygulamadaki şartlara göre bunlardan bir kısmı aranmaya bilir.
Bilhassa emniyet ve güvenilirlik yönünden iyi olan, ayrıca iyi bir ısıl özelliği de sahip olan refrijeran madde için 1920’ lerde yapılan araştırmalar Fluokarbon refrijeranların (florine edilmiş hidro karbonların) bulunmasına sağlamıştır. Halo karbon (halojene edilmiş hidro karbonlar) ailesinden olan fluo karbonlar, metan (CH4) veya etan (C2H6) içerisindeki hidrojen atomlarından bir veya birkaçının yerine sentez yoluyla klor, flor veya brom (halojen) atomları yerleştirmek suretiyle elde edilmektedir. Fluo karbonlardan en sık rastlananlar; metandaki 4 hidrojen atomu yerine 2 klor ile 2 flor ikame edilen Dichloro – difluoro – methane / CCl2F2 (freon – 12 veya R12) ve gene metandaki 4 hidrojen yerine bir klor ile 2 flor atomu yerleştirilen Chlorodifluoromethane (freon – 22 veya R22) soğutucu akışkanlarıdır. En sık rastlanan diğer soğutucu akışkanların tipik özellikleri aşağıda özetlenmektedir;
1.1.1 R11 :
R11 (CCl3F), düşük basınçlı (0 C de 0.40 bar) bir soğutucudur. Ağırlıklı olarak 350 kW – 10.000 kW soğutma kapasitesi aralığında olan santrifüj su soğutucu ünitelerde (chiller) kullanılmaktadır. Bütün dünyada 60.000 adet su soğutucu ünitede R11 kullanıldığı tahmin edilmektedir. Ozon tahribatı nedeniyle üretimi durdurulmuştur. Yanmaz ve kokusuzdur.
1.1.2 R12 :
Bugüne kadar soğutma maksadı ile en çok kullanılan soğutucu akışkanlardandı.Ancak ozon tabakasına olumsuz etkilerinden dolayı şuan kullanımı yasaklanmış olan bir soğutucu akışkandır.Bunun yanında zehirli, patlayıcı ve yanıcı olmaması sebebiyle tamamen emniyetli bir maddedir. Bunlara ilaveten, en ekstrem çalışma şartlarında dahi stabil ve bozulmayan, özelliklerini kaybetmeyen bir maddedir. Ancak, açık bir aleve veya aşırı sıcaklığa haiz bir ısıtıcı ile temas ettirilirse çözüşür ve zehirli bileşkelere ayrışır. Kondenserde, ısı transferi ve yoğuşma sıcaklıkları bakımından oldukça iyi bir durum gösterir. Yağlama yağı ile tüm çalışma şartlarında karışabilir ve yağın kompresöre dönüşü basit önlemlerle sağlanabilir. Yağı çözücü (Solvent) özelliği, kondenser ve evaporatör ısı geçiş yüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçişini azaltmasını önler. Buharlaşma ısısının düşük olması sebebiyle sistemde dolaşması gereken akışkan debisi fazladır. Fakat bu önemli bir mahzur olmadığı gibi küçük sistemlerde, akış kontrolünün daha iyi yapılması yönünden tercih edilir. Büyük sistemlerde ise buhar yoğunluğunun fazlalığı ile, birim soğutma için gerekli silindir hacmi R – 22, R – 500 ve R – 717 (Amonyak) dan çok farklı değildir. Birim soğutma için harcanan beygir gücü de takriben aynı seviyededir.
1.1.3 R123 :
R123 (CHCl2CF3), santrifüj soğutucu ünitelerde kullanılan ve R11’e en uygun olan alternatif soğutucu maddedir. R11’evaporatör metalik olmayan malzemeleri etkileme gücü daha fazladır. Dolayısıyla R123’evaporatör geçişte tüm kauçuk esaslı malzeme değiştirilmelidir. R11’evaporatör göre daha düşük enerji verimine sahiptir. Zehirleyici özelliği nedeniyle kullanıldığı ortamda ek tedbirler gerektirmektedir. 8 saat boyunca maruz kalınacak maksimum doz 10 ppm’dir.
1.1.4 R134A :
R134a (CF2CH2F), termodinamik ve fiziksel özellikleri ile R12’ye en yakın soğutucudur. Halen ozon tüketme katsayısı 0 olan ve diğer özellikleri açısından en uygun soğutucu maddedir. Araç soğutucuları ve ev tipi soğutucular için en uygun olan alternatiftir. Ticari olarak da temini olanaklıdır. Yüksek ve orta buharlaşma sıcaklıklarında ve / veya düşük basınç farklarında kompresör verimi ve sistemin COP (cofficient of performance) değeri R12 ile yaklaşık aynı olmaktadır. Düşük sıcaklık için çift kademeli sıkıştırma gerekmektedir. R134a, mineral yağlarla uyumlu olmadığından poliolester veya poliolalkalinglikol bazlı yağlarla kullanılmalıdır.
1.1.5 R401A :
R22, R124 ve R152a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %52 / 33 / 15 oranında) ve R12 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA MP39 adıyla piyasaya sunulmuştur.
1.1.6 R402A :
R22, R125 ve R290’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %38 / 60 / 2 oranında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA HP80 adıyla piyasaya sunulmuştur.
1.1.7 R404:
R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır. Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek olması en büyük dezavantajıdır.
1.1.8 R407C :
407C, R32, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %20 / 40 /40, %10 / 70 / 20 ve % 23 / 25 / 52 oranlarında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımlardır.
1.1.9 R410A:
R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır. Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek olması en büyük dezavantajıdır.
1.1.10 R500 :
R500, R12 ve R152a’dan oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 73.9 R12, % 26.2 R152a’dır. Düşük oranda R12’ye alternatif olarak kullanılmaktadır. R12’ye göre daha iyi COP değerine ve % 10 – 15 daha yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir.
1.1.11 R502:
R502, R22 ve R115’den oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 48.8 R22, % 51.2 R115’tir. En çok kullanıldığı alan soğuk taşımacılık ve ticari soğutuculardır. Düşük sıcaklıklarda yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir. –20, –40 °C aralığında R22’den % 1 ile % 7 arasında daha yüksek olmaktadır. COP değeri çalışma koşullarına bağlı olarak R22’den %5 – 15 daha yüksektir.
1.1.12 R507 :
R507, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) R502 için kabul edilen bir alternatiftir. Bu soğutucu ALLIED SIGNAL tarafından GENETRON AZ50 adıyla piyasaya sunulmuştur.
1.1.13 R717 (NH3 = AMONYAK):
Amonyak, azot ve hidrojenden oluşan renksiz ve kötü kokulu bir gazdır. Kimyasal formülü NH3'tür. Azot içeren gübre, ilaç, boya, parfüm gibi maddelerin sentezlenmesinde ilk aşamadır. OH− iyonu içermediği halde zayıf baz özelliği gösterir. Gazlaşma gizli ısısı çok yüksek olduğundan sanayi tesislerinde soğutucu madde olarak da kullanılır. Molekül ağırlığı 17,0304 g/mol, 1 Atmosfer basıncında kaynama noktası -33.34oC (239.81 K) dir. Molekül şekli üçgen piramittir. Molekülleri polar olduğundan su içinde yüksek oranda çözünür. Zehirleyici etkisinin fazla önem taşımadığı hallerde, büyük kapasiteli tesislerde, soğuk depoculukta, buz üretiminde, buz pateni sahalarında ve donmuş paketleme uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şekil 1.1. Amonyak molekülünün yapısı
1.1.14 R13 : R13 (CClF3), -70 0C ile –45 0C arasında kullanılan düşük sıcaklık soğutucusudur. Az sayıda endüstriyel soğutma tesisinde kullanılmaktadır.
1.1.15 R13B1 : R13B1 (CBrF3), -700C /-45 0C aralığında endüstriyel soğutucularda kullanılmaktadır. Yüksek ozon tüketme kapasitesi nedeniyle Montreal Protokolü kapsamında üretimi ve tüketimi tamamen durdurulmuştur.
1.1.16 R114 : R114 (CClF2), yanmayan ve zehirli özelliği olmayan bir soğutucu maddedir. 80 0C – 120 0C arasında endüstriyel ısı pompalarında kullanılmaktadır.
1.1.17 R143a : R143a (CF3CH3), R502 ve R22 için uzun dönem alternatifi olarak kabul edilmiştir. Amonyak kullanımının uygun olmadığı düşük sıcaklık uygulamalarında kullanılmaktadır. Yanıcı özelliğe sahip olduğundan dönüşüm ve yeni kullanımlarda güvenlik önlemleri göz önünde tutulmalıdır. Sera etkisi R134a’ya göre iki kat daha fazladır. R125 R134a ile birlikte değişik oranlarda kullanılarak R502 alternatifi karışımlar (R404A gibi) elde etmek için kullanılmaktadır.
1.1.18 R125 : R125 (CF3CHF2), R502 ve R22 için uzun dönem alternatifi olarak kabul edilmiştir. R143 gibi amonyak kullanımının uygun olmadığı düşük sıcaklıklar için düşünülmüştür. Yanma özelliği yoktur. Ancak sera etkisiR134a’dan iki kat daha fazladır. R134a, R143a R32 ile (örneğin R404A veya R407A gibi) değişik oranlarda kullanılarak R502 alternatifi karışımlar elde edilmektedir.
1.1.19 R152a : Ozon tahribatına neden olmayan ve sera etkisi çok düşük olan (R12’nin %2’si kadar) R152a (C2H4F2), ısı pompalarında R12 ve R500 için alternatif olarak kabul edilmiştir. R12 ve R134a’dan daha iyi COP’a sahip olan R152a mineral yağlarla da iyi uyum sağlamaktadır. Yanıcı ve kokusuz olan R152a zehirleyici özellik göstermez. Termodinamik ve fiziksel özellikleri R12 ve R134a’ya çok yakındır. Bu yüzden dönüşümlerde kompresörde herhangi bir modifikasyona gerek kalmaz. Hacimsel soğutma kapasitesi R12’den %5 daha düşüktür.
Soğutucu Madde Bileşimi (Ağırlıkça)
R401A % 52 R22 + % 33 R124 + % 15 R152a
R402A % 38 R22 + % 60 R125 + % 2 R290
R404A % 44 R125 + % 4 R134a + % 52 R143a
R407A %20 R32 + % 40 R125 + % 40 R134a
R407B %10 R32 + % 70 R125 + % 20 R134a
R407C %23 R32 + % 25 R125 + % 52 R134a
R410A %50 R32 + % 50 R125
R500 % 73,8 R12 + % 26,2 R152a
R502 % 51,2 R115 + % 48,8 R22
R507 % 50 R125 + % 50 R143a
Tablo 1.1. Karışım ile elde edilmiş başlıca soğutucu akışkanlar
1.2 Soğutucu Akışkanlarda Aranılan Özellikler
Pozitif buharlaşma basıncı olmalıdır. Hava sızmasını dolayısıyla havanın grtirdiği su buharının soğuk kısımlarda katılaşarak işletme aksaklıklarına meyden vermesini önlemek için buharlaşma basıncının çevre basıncından bir miktar üzerinde olması gerekir.
Düşük yoğuşma basıncı olmalıdır. Yüksek basınca dayanıklı kompresör, kondenser, boru hattı gibi tesisat olmalıdır.
Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır. Buharlaşma gizli ısısı ne kadar yüksek olursa sistemde o oranda gaz akışkan kullanılacaktır.
Kimyasal olarak aktif olmamalıdır, tesisat malzemesini etkilememesi, korozif olmaması, yağlama yağının özelliğini değiştirmemesi gerekir.
Yanıcı patlayıcı ve zehirli olmamalıdır.
Kaçakların kolay tespitine imkan veren özellikte olmalıdır.(Koku, renk)
Ucuz olmalıdır.
Isı geçirgenliği yüksek olmalıdır.
Dielektrik olmalıdır.
Düşük donma derecesi sıcaklığı olmalıdır.
Yüksek kritik sıcaklığı olmalıdır.
Özgül hacmi küçük olmalıdır.
Viskozitesi düşük olmalıdır
Şekil 1.2. Soğutucu akışkanlar
BÖLÜM
YAYGIN SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
VE
KİMYASAL İSİMLERİ
AMAÇ
Yaygın olarak kullanılan soğutucu akışkanların kimyasal isimlerini tanıma
2.1 YAYGIN SOĞUTUCU AKIŞKANLAR VE KİMYASAL İSİMLERİ
R500 serisi azeotrop karışımları R500 = freon-500, R502 = freon-502, R400 serisi azeotrop olmayan karışımları,ayrıca halokarbon olmayan akışkanlardaki rakam o gazın atom ağırlığını gösterir.
Örnek: NH3, R717 olarak numaralandırılmıştır.
Karışım ve inorganik soğutucu akışkanların dışındaki CFC, HCFC ve HFC gruplarındaki soğutucu akışkanlar aşağıda belirtilen sisteme göre numaralandırılırlar. Eğer atom sayıları eşit ve aynı ise karbon yörüngesindeki dizilişlerine ve bulunuş sırasına göre sonlarına a,b,c veya A,B,C gibi harf verilir (Örneğin R134, R134a, R134b). Buradaki R harfi İngilizce (Refrigerant) soğutucu akışkan teriminin karşılığıdır ve Amerikan normlarında kullanılır. Almanlar ise Freon ifadesinden gelen F harfini kullanırlar.
CFC, HCFC ve HCF gruplarındaki soğutucu akışkanların numaralandırılması;
I. sayı = Karbon-1 (eğer 0 ise yazılmaz)
II. sayı = Hidrojen+1
III.sayı = Flor
R12, dikloro difloro metan (CCL2F2)
R22, monokloro difloro metan (CHCLF2)
R124, Monokloro tetrafloro etan (CHCLFCF3)
R134, Tetra floroetan (CHF2CHF2)
R134a, Tetra floroetan (CHF2CHF2)
Tablo2.1.Başlıca Saf Soğutucu Maddeler
Soğutucu Madde Kimyasal Tanımı Kimyasal Formülü
R11 (CFC11) Triklorflormetan CFCL3
R12 (CFC12) Diklorflormetan CF2CL2
R13 (CFC13) Klortriflormetan CCLF3
R13B1 (BFC13) Bromtriflormetan CBRF3
R22 (HCFC22) Klordiflormetan CHF2CL
R23 (HCF23) Triflormetan CHF3
R32 (HCF32) Diflormetan CH2F2
R113 (CFC113) Triklortrifloretan C2F3CL3
R114 (CFC114) Diklortetrafloretan C2F4CL2
R115 (CFC115) Klortentafloretan C2F5CL
R123 (HCFC123) Diklortrifloretan C2HF3CL2
R125 (HFC125) Pentafloretan CF3CHF2
R134a (HCF134a) Tetrafloretan C2H2F4
R141b (HCFC141b) Flordikloretan C2CL2FH3
R143a (HFC143a) Trifloretan CF3CH3
R152a (HCF152a) Difloretan C2H4F2
R290 (HC290) Propan C3H8
R600 (HC600) Bütan CH3CH2CH2CH3
R600a (HC600a) İzobütan CH(CH3)3
R717 Amonyak NH3
R718 Su H2O
R744 Karbondioksit CO2
R764 Sülfürdioksit SO2
BÖLÜM
ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
AMAÇ
Birbirinin alternatifi olan soğutucu akışkanları tanıyabilme
3.1. ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
Montreal Protokolü ile başlayan süreçte 1995 yılında “gelişmiş ülkeler” kloroflorokarbon (CFC) üretimini yasakladı, ardından projektörler soğutma endüstrisinin ana sorunu olan diklorflormetan (R22) gibi ikinci dereceden ozon delen kimyasallara ve onların terk ediş kanunlarına yöneldi.
Mevcut Montral Protokolünde gelişmiş ülkelerde HCFC üretimi 2020 yılında yasaklanacağı açık olarak belirlenmiş olsa da bu tarihin öne alınması için yoğun baskılar vardır ve özellikle Avrupa Topluluğu (EU) gibi bazı otoriteler kendi üretim terk ediş takvimlerini 2010 yılına çektikleri gibi kullanım sınırlamalarını bu tarihten çok öncesine çekmişlerdir.
CFC ve HCFC alternatifleri olarak tek bileşikler veya azeotrop karışımlar araştırılmış ancak gerçekte R12 yenine geliştirilen R134a ve R420A dışında bu başarılamamıştır.
Karışımı oluşturan elemanların bireysel eksikleri olmaksızın bazı istenen özellikleri elde etmek amacıyla çalışmalar karışım bileşikler üzerine odaklandı. İlk karışım olarak CFC-12 yerine ve CFC içeren azeotropik karışım R502 üretildi. Bu karışımlar başlangıçta madeni ve alkil benzen yağlarla uyumlu HCFC’ler kullanılarak yapıldı. Daha sonra R12, R502 ve R22 yerine ODP değeri sıfır olan, poliol ester yağ gibi sentetik yağlarla uyumlu hidrojenli florokarbonlar (HFC) ile yapıldı. Hidrokarbonlar ve amonyağın kullanımı da dikkate alınmalıdır.
R22 dönüşümünde hidrokarbonların ve amonyağın önemli bir rol oynadığı konusunda şüphe yoktur, fakat muhtemelen mevcut ekipman ve uygulamaların büyük bir kısmında zehirsiz ve yanıcı olmayan R22 yerine sıfır ozon delme potansiyeline (ODP) sahip, yanıcı ve zehirli olmayan bir alternatif aranmaktadır. Mevcut durumda ASHRAE adlandırmaları ile üç karışım potansiyel alternatif olarak önerilmektedir; R407C (R32-R125-R134a karışımı), R410A (R32-R134a karışımı) ve R417A (R125-R134a ve R600). Bu karışımların hepsi yanıcılık ve zehirlilik yönünden en kötü kaçak durum senaryolarına göre tanımlanan ASHRAE standartlarına göre en düşük risk olan A1/A1 sınıfı kriterlerini sağlamaktadır.
R407C fiziksel özellikler olarak R22’ye benzer ve böylelikle benzer tasarımlı ekipmanda kullanılabilir. Fakat R407C kullanılması halinde poliol ester yağ (POE) gibi tamamen sentetik yağ doldurulmalıdır. R407C ayrıca pratikte zorluklara yol açan etkili bir sıcaklık kayması gösterir. Özellikle su soğutma gruplarında R22’nin nominal evaporatör sıcaklığı 1ºC civarında iken R407C’de çiğ noktası şartları evaporatör boyunca -4ºC ila 1ºC arasında oluşarak buzlanma tehlikesi doğurur.
R410A da tamamen sentetik yağlayıcılar gerektirir ve fiziksel özellikleri R22’den oldukça farklıdır. Örnek olarak R410A’nın 40ºC’deki doyma basınçları R22’den %60 daha yüksektir ve böylece özel tasarımlı ekipman kullanımı gerekir. R410A’nın bazı avantajları beklenmedik seviyede yüksek ısı transfer katsayısına sahip olması ve daha küçük kompresör ve borular gerektirmesidir. Buna rağmen karışımın kritik sıcaklığı oldukça düşük olup (72ºC) aşırı yüksek ortam şartlarında ve 60ºC ve üzerindeki yoğunlaşma sıcaklıklarına sahip ısı pompası uygulamalarında sorunlar çıkarmaktadır.
R417A (ISCEON® 59) R407C gibi R22 ile benzer fiziksel özelliklere sahiptir, ancak yapısı geleneksel madeni yağlar ve alkali benzen yağlar ile kullanıma uygundur. Bu özellik R417A’yı (ISCEON® 59) yeni ve pahalı neme duyarlı (higroskopik) poliol ester yağlar ile değişim olmadan mevcut ekipman ile kullanımda ideal bir akışkan soğutucu yapar.
Şekil3.1. R22 ve R417A’nın ILK’da yapılan (Institut für Luft und Kältetechnik, Dresden, Almanya) performans karşılaştırması
Tablo3.1. R12 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri
Tablo3.2. R22 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri
Tablo3.3. R22 Alternatiflerinin karşılaştırılması
Özellikler R22 R417A R407C R410A
Yapısı R22 134a/125/600 134/125/32 125/32
ODP 0.05 0 0 0
Kaynama noktası (C') -40,77 -41.83 -43,55 -51
Sıcaklık kayması (R) 0 10.0 14.3 <0.4
Kritik sıcaklık 205 194 187 162
Yoğunlaşma sıcaklığı
(375 psi- mutlak basınçta) 62,77 67,77 57,77 42,77
Soğutma kapasitesi (%) 100 97 100 142
C.O.P. (%) 100 112 95 95
Basma hattı sıcaklığı. (R) - -16.2 -18 -10.8
Yağlama yağları MO, AB, POE POE POE
Tablo3.4. R407C ile R417A’nın karşılaştırılması
Ölçülen özellik R417A R407C
Ortam sıcaklığı 22 C 22 C
Yoğunlaşma sıcaklığı 40,55 39,22
Yüksek basınç 1358,26 1475,47
Evaporatör hava sıcaklığı 8,94 C 8,44 C
Soğutucu akışkan şarjı 1,53 kg 1,38 kg
Güç tüketimi 1.65 kW 1.83 kW
3.1.1 R417A (ISCEON® 59)
R417A zeotropik üçlü karışımdır, silindirden sıvı fazında transfer edilmesi tavsiye edilir. Herhangi bir kaçak oluşumunda verime önemli bir etkisi olmaksızın R417A ile doldurulabilir.
R417A soğutma ve iklimlendirme işlemleri için verimli bir akışkandır. R417A yüksek sıcaklıklarda yüksek bir verimlilik gösterir, buna ek olarak düşük basma sıcaklıklarına sahip olması bir avantajdır.
R417A soğuk depolama uygulamaları için denenmiş uygun bir gazdır. R417A, +30 C meyva depolama kademesinden -300 C orta seviye depolama sıcaklıklarında kullanılabilir. Sistem maksimuma yakın yüklerde çalışırken dahi bir avantaj olarak düşük basma hattı sıcaklıkları rapor edilmiştir.
3.1.2 R421A
R421A bir HCF karışımlı dönüşüm akışkanı olup sıfır ODP değerine sahiptir ve hem sentetik hem de mineral yağlarla uyumludur.
R421A ikili bir karışım olup kendine ait yağ ile birlikte bulunur, silindirden sıvı fazında transfer yapılması tavsiye edilir.
Herhangi bir kaçak durumunda sistem önemli bir performans değişimi olmaksızın R421A ile doldurabilir.
R421A soğutma ve iklimlendirme işlemleri için verimli bir akışkandır. Özellikle yüksek sıcaklıklarda yüksek bir performans gösterir. Buna ilaveten düşük basma sıcaklıklarına sahip olması bir avantajdır. Sistem maksimum yüke yakın değerlerde çalışırken bile düşük kompresör basma sıcaklıklarına sahip olması bir şanstır.
R421A’daki şarj ekipmanları sıvı olarak yapılır. Sıvı şarjı doğrudan kompresöre yapılmamalıdır. Toplam R421A şarj miktarı sistem tipine bağlıdır. Sıvı depoları R22’li sistemlere benzer ölçülerdedir. Sıvı deposu olmayan sistemlerde evaporatörde uygun sıcaklık ve kızgınlık sağlamak için yeterince ilave gaz eklenmesi tavsiye edilir. Optimum performans için daha büyük genleşme vanası iğnesi gerekebilir. Kılcal borulu sistemlerde kılcalı değiştirmeye gerek yoktur.
NOT: Sıvı hattı gözetleme camında ara sıra kabarcık oluşumu nadir görülen bir durum değildir:Gözetleme camındaki az sayıdaki kabarcık sistemin eksik şarjlı olduğunu gösteren bir güvenli bir belirti değildir.
EPA şartnameleri R421A içeren ekipman dönüşümlerinin etiketlenmesini şart koşmaktadır. R421A akışkanı R125/R134A’nın %58/42 karışımıdır ve kendine ait yağa sahiptir, yağ ilave edilmesine gerek yoktur.
Şekil3.2. R-22, R410A ve R421A basınç-sıcaklık değişimi (http://www.rmsgas.com)
Tablo3.5. R502 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri
Tablo3.6. R22 alternatiflerinin karışım oranları ve üretici firmaları
Tablo3.7. R22 alternatiflerinin klima ve soğutma performans karşılaştırması
R22 R407C R417A
Soğutma kapasitesi (R22 referans alınarak) 1 1,05
Soğutma Tesir Katsayısı (STK) 1 0,98 0,88
Basma hattı sıcaklığı [ C] 94,44 75,55 75,55
Basma hattı basıncı [bar] 22,4 25,16 22,2
Sıkıştırma oranı 3,53 3,65 4,08
R22 R404A R422A
Soğutma Tesir Katsayısı (STK) 0,81 1,0 0,98
Şarj miktarı (R22’ye göre) 1,0 1,0 0,96
Sıkıştırma oranı 10 11,7 11,7
Evaporatör sıcaklığı -23,33 C -23,33 C -23,33 C
Bir soğutma çevriminde ısının bir ortamdan alınıp başka bir ortama nakledilmesinde ara madde olarak yararlanılan soğutucu akışkanlar ısı alış – verişini genellikle sıvı halden buhar haline (soğutucu – evaporatör devresinde) ve buhar halden sıvı hale (yoğuşturucu – kondenser devresi) dönüşerek sağlarlar. Bu durum bilhassa buhar sıkıştırma çevrimlerinde geçerlidir.
Soğutucu akışkanların, yukarıda tarif edilen görevleri ekonomik ve güvenilir bir şekilde yerine getirebilmesi için bazı kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olması gerekir. Bu özellikler, uygulama ve çalışma şartlarının durumuna göre değişeceği gibi her zaman bu özelliklerin hepsini yerine getirmek mümkün olmayabilir. Genel kayide olarak bir soğutucu akışkanlığı aranması gereken özelliklerin hepsini birden her şart altında yerine getire bilen üniversal bir refrijeran bir madde (soğutucu akışkan) mevcut değildir. Fakat, yukarıda da belirtildiği gibi, uygulamadaki şartlara göre bunlardan bir kısmı aranmaya bilir.
Bilhassa emniyet ve güvenilirlik yönünden iyi olan, ayrıca iyi bir ısıl özelliği de sahip olan refrijeran madde için 1920’ lerde yapılan araştırmalar Fluokarbon refrijeranların (florine edilmiş hidro karbonların) bulunmasına sağlamıştır. Halo karbon (halojene edilmiş hidro karbonlar) ailesinden olan fluo karbonlar, metan (CH4) veya etan (C2H6) içerisindeki hidrojen atomlarından bir veya birkaçının yerine sentez yoluyla klor, flor veya brom (halojen) atomları yerleştirmek suretiyle elde edilmektedir. Fluo karbonlardan en sık rastlananlar; metandaki 4 hidrojen atomu yerine 2 klor ile 2 flor ikame edilen Dichloro – difluoro – methane / CCl2F2 (freon – 12 veya R12) ve gene metandaki 4 hidrojen yerine bir klor ile 2 flor atomu yerleştirilen Chlorodifluoromethane (freon – 22 veya R22) soğutucu akışkanlarıdır. En sık rastlanan diğer soğutucu akışkanların tipik özellikleri aşağıda özetlenmektedir;
1.1.1 R11 :
R11 (CCl3F), düşük basınçlı (0 C de 0.40 bar) bir soğutucudur. Ağırlıklı olarak 350 kW – 10.000 kW soğutma kapasitesi aralığında olan santrifüj su soğutucu ünitelerde (chiller) kullanılmaktadır. Bütün dünyada 60.000 adet su soğutucu ünitede R11 kullanıldığı tahmin edilmektedir. Ozon tahribatı nedeniyle üretimi durdurulmuştur. Yanmaz ve kokusuzdur.
1.1.2 R12 :
Bugüne kadar soğutma maksadı ile en çok kullanılan soğutucu akışkanlardandı.Ancak ozon tabakasına olumsuz etkilerinden dolayı şuan kullanımı yasaklanmış olan bir soğutucu akışkandır.Bunun yanında zehirli, patlayıcı ve yanıcı olmaması sebebiyle tamamen emniyetli bir maddedir. Bunlara ilaveten, en ekstrem çalışma şartlarında dahi stabil ve bozulmayan, özelliklerini kaybetmeyen bir maddedir. Ancak, açık bir aleve veya aşırı sıcaklığa haiz bir ısıtıcı ile temas ettirilirse çözüşür ve zehirli bileşkelere ayrışır. Kondenserde, ısı transferi ve yoğuşma sıcaklıkları bakımından oldukça iyi bir durum gösterir. Yağlama yağı ile tüm çalışma şartlarında karışabilir ve yağın kompresöre dönüşü basit önlemlerle sağlanabilir. Yağı çözücü (Solvent) özelliği, kondenser ve evaporatör ısı geçiş yüzeylerinde yağın toplanıp ısı geçişini azaltmasını önler. Buharlaşma ısısının düşük olması sebebiyle sistemde dolaşması gereken akışkan debisi fazladır. Fakat bu önemli bir mahzur olmadığı gibi küçük sistemlerde, akış kontrolünün daha iyi yapılması yönünden tercih edilir. Büyük sistemlerde ise buhar yoğunluğunun fazlalığı ile, birim soğutma için gerekli silindir hacmi R – 22, R – 500 ve R – 717 (Amonyak) dan çok farklı değildir. Birim soğutma için harcanan beygir gücü de takriben aynı seviyededir.
1.1.3 R123 :
R123 (CHCl2CF3), santrifüj soğutucu ünitelerde kullanılan ve R11’e en uygun olan alternatif soğutucu maddedir. R11’evaporatör metalik olmayan malzemeleri etkileme gücü daha fazladır. Dolayısıyla R123’evaporatör geçişte tüm kauçuk esaslı malzeme değiştirilmelidir. R11’evaporatör göre daha düşük enerji verimine sahiptir. Zehirleyici özelliği nedeniyle kullanıldığı ortamda ek tedbirler gerektirmektedir. 8 saat boyunca maruz kalınacak maksimum doz 10 ppm’dir.
1.1.4 R134A :
R134a (CF2CH2F), termodinamik ve fiziksel özellikleri ile R12’ye en yakın soğutucudur. Halen ozon tüketme katsayısı 0 olan ve diğer özellikleri açısından en uygun soğutucu maddedir. Araç soğutucuları ve ev tipi soğutucular için en uygun olan alternatiftir. Ticari olarak da temini olanaklıdır. Yüksek ve orta buharlaşma sıcaklıklarında ve / veya düşük basınç farklarında kompresör verimi ve sistemin COP (cofficient of performance) değeri R12 ile yaklaşık aynı olmaktadır. Düşük sıcaklık için çift kademeli sıkıştırma gerekmektedir. R134a, mineral yağlarla uyumlu olmadığından poliolester veya poliolalkalinglikol bazlı yağlarla kullanılmalıdır.
1.1.5 R401A :
R22, R124 ve R152a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %52 / 33 / 15 oranında) ve R12 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA MP39 adıyla piyasaya sunulmuştur.
1.1.6 R402A :
R22, R125 ve R290’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %38 / 60 / 2 oranında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımdır. HCFC içerdiğinden nihai bir alternatif olmayıp 2030 yılına kadar kullanılabilecektir. Bu soğutucu DUPONT tarafından SUVA HP80 adıyla piyasaya sunulmuştur.
1.1.7 R404:
R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır. Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek olması en büyük dezavantajıdır.
1.1.8 R407C :
407C, R32, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça sırasıyla %20 / 40 /40, %10 / 70 / 20 ve % 23 / 25 / 52 oranlarında) ve R502 için alternatif kabul edilen zeotropik bir karışımlardır.
1.1.9 R410A:
R32 ve R125’den oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) ve R22 için alternatif kabul edilen yakın azeotropik bir karışımdır. Teorik termodinamik özellikleri R22 kadar iyi değildir. Ancak ısı transfer özelliği oldukça iyidir. R22 – R410A dönüşümünde sistemin yeniden dizayn edilmesi gerekmektedir. Bu değişim yapıldığı taktirde sistem verimi R22’ye göre %5 daha iyi olmaktadır. Sera etkisinin yüksek olması en büyük dezavantajıdır.
1.1.10 R500 :
R500, R12 ve R152a’dan oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 73.9 R12, % 26.2 R152a’dır. Düşük oranda R12’ye alternatif olarak kullanılmaktadır. R12’ye göre daha iyi COP değerine ve % 10 – 15 daha yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir.
1.1.11 R502:
R502, R22 ve R115’den oluşan bir azeotropik bir karışımdır. Karışım oranı ağırlıkça % 48.8 R22, % 51.2 R115’tir. En çok kullanıldığı alan soğuk taşımacılık ve ticari soğutuculardır. Düşük sıcaklıklarda yüksek hacimsel soğutma kapasitesine sahiptir. –20, –40 °C aralığında R22’den % 1 ile % 7 arasında daha yüksek olmaktadır. COP değeri çalışma koşullarına bağlı olarak R22’den %5 – 15 daha yüksektir.
1.1.12 R507 :
R507, R125 ve R134a’dan oluşan (ağırlıkça %50 / 50 oranında) R502 için kabul edilen bir alternatiftir. Bu soğutucu ALLIED SIGNAL tarafından GENETRON AZ50 adıyla piyasaya sunulmuştur.
1.1.13 R717 (NH3 = AMONYAK):
Amonyak, azot ve hidrojenden oluşan renksiz ve kötü kokulu bir gazdır. Kimyasal formülü NH3'tür. Azot içeren gübre, ilaç, boya, parfüm gibi maddelerin sentezlenmesinde ilk aşamadır. OH− iyonu içermediği halde zayıf baz özelliği gösterir. Gazlaşma gizli ısısı çok yüksek olduğundan sanayi tesislerinde soğutucu madde olarak da kullanılır. Molekül ağırlığı 17,0304 g/mol, 1 Atmosfer basıncında kaynama noktası -33.34oC (239.81 K) dir. Molekül şekli üçgen piramittir. Molekülleri polar olduğundan su içinde yüksek oranda çözünür. Zehirleyici etkisinin fazla önem taşımadığı hallerde, büyük kapasiteli tesislerde, soğuk depoculukta, buz üretiminde, buz pateni sahalarında ve donmuş paketleme uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şekil 1.1. Amonyak molekülünün yapısı
1.1.14 R13 : R13 (CClF3), -70 0C ile –45 0C arasında kullanılan düşük sıcaklık soğutucusudur. Az sayıda endüstriyel soğutma tesisinde kullanılmaktadır.
1.1.15 R13B1 : R13B1 (CBrF3), -700C /-45 0C aralığında endüstriyel soğutucularda kullanılmaktadır. Yüksek ozon tüketme kapasitesi nedeniyle Montreal Protokolü kapsamında üretimi ve tüketimi tamamen durdurulmuştur.
1.1.16 R114 : R114 (CClF2), yanmayan ve zehirli özelliği olmayan bir soğutucu maddedir. 80 0C – 120 0C arasında endüstriyel ısı pompalarında kullanılmaktadır.
1.1.17 R143a : R143a (CF3CH3), R502 ve R22 için uzun dönem alternatifi olarak kabul edilmiştir. Amonyak kullanımının uygun olmadığı düşük sıcaklık uygulamalarında kullanılmaktadır. Yanıcı özelliğe sahip olduğundan dönüşüm ve yeni kullanımlarda güvenlik önlemleri göz önünde tutulmalıdır. Sera etkisi R134a’ya göre iki kat daha fazladır. R125 R134a ile birlikte değişik oranlarda kullanılarak R502 alternatifi karışımlar (R404A gibi) elde etmek için kullanılmaktadır.
1.1.18 R125 : R125 (CF3CHF2), R502 ve R22 için uzun dönem alternatifi olarak kabul edilmiştir. R143 gibi amonyak kullanımının uygun olmadığı düşük sıcaklıklar için düşünülmüştür. Yanma özelliği yoktur. Ancak sera etkisiR134a’dan iki kat daha fazladır. R134a, R143a R32 ile (örneğin R404A veya R407A gibi) değişik oranlarda kullanılarak R502 alternatifi karışımlar elde edilmektedir.
1.1.19 R152a : Ozon tahribatına neden olmayan ve sera etkisi çok düşük olan (R12’nin %2’si kadar) R152a (C2H4F2), ısı pompalarında R12 ve R500 için alternatif olarak kabul edilmiştir. R12 ve R134a’dan daha iyi COP’a sahip olan R152a mineral yağlarla da iyi uyum sağlamaktadır. Yanıcı ve kokusuz olan R152a zehirleyici özellik göstermez. Termodinamik ve fiziksel özellikleri R12 ve R134a’ya çok yakındır. Bu yüzden dönüşümlerde kompresörde herhangi bir modifikasyona gerek kalmaz. Hacimsel soğutma kapasitesi R12’den %5 daha düşüktür.
Soğutucu Madde Bileşimi (Ağırlıkça)
R401A % 52 R22 + % 33 R124 + % 15 R152a
R402A % 38 R22 + % 60 R125 + % 2 R290
R404A % 44 R125 + % 4 R134a + % 52 R143a
R407A %20 R32 + % 40 R125 + % 40 R134a
R407B %10 R32 + % 70 R125 + % 20 R134a
R407C %23 R32 + % 25 R125 + % 52 R134a
R410A %50 R32 + % 50 R125
R500 % 73,8 R12 + % 26,2 R152a
R502 % 51,2 R115 + % 48,8 R22
R507 % 50 R125 + % 50 R143a
Tablo 1.1. Karışım ile elde edilmiş başlıca soğutucu akışkanlar
1.2 Soğutucu Akışkanlarda Aranılan Özellikler
Pozitif buharlaşma basıncı olmalıdır. Hava sızmasını dolayısıyla havanın grtirdiği su buharının soğuk kısımlarda katılaşarak işletme aksaklıklarına meyden vermesini önlemek için buharlaşma basıncının çevre basıncından bir miktar üzerinde olması gerekir.
Düşük yoğuşma basıncı olmalıdır. Yüksek basınca dayanıklı kompresör, kondenser, boru hattı gibi tesisat olmalıdır.
Buharlaşma gizli ısısı yüksek olmalıdır. Buharlaşma gizli ısısı ne kadar yüksek olursa sistemde o oranda gaz akışkan kullanılacaktır.
Kimyasal olarak aktif olmamalıdır, tesisat malzemesini etkilememesi, korozif olmaması, yağlama yağının özelliğini değiştirmemesi gerekir.
Yanıcı patlayıcı ve zehirli olmamalıdır.
Kaçakların kolay tespitine imkan veren özellikte olmalıdır.(Koku, renk)
Ucuz olmalıdır.
Isı geçirgenliği yüksek olmalıdır.
Dielektrik olmalıdır.
Düşük donma derecesi sıcaklığı olmalıdır.
Yüksek kritik sıcaklığı olmalıdır.
Özgül hacmi küçük olmalıdır.
Viskozitesi düşük olmalıdır
Şekil 1.2. Soğutucu akışkanlar
BÖLÜM
YAYGIN SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
VE
KİMYASAL İSİMLERİ
AMAÇ
Yaygın olarak kullanılan soğutucu akışkanların kimyasal isimlerini tanıma
2.1 YAYGIN SOĞUTUCU AKIŞKANLAR VE KİMYASAL İSİMLERİ
R500 serisi azeotrop karışımları R500 = freon-500, R502 = freon-502, R400 serisi azeotrop olmayan karışımları,ayrıca halokarbon olmayan akışkanlardaki rakam o gazın atom ağırlığını gösterir.
Örnek: NH3, R717 olarak numaralandırılmıştır.
Karışım ve inorganik soğutucu akışkanların dışındaki CFC, HCFC ve HFC gruplarındaki soğutucu akışkanlar aşağıda belirtilen sisteme göre numaralandırılırlar. Eğer atom sayıları eşit ve aynı ise karbon yörüngesindeki dizilişlerine ve bulunuş sırasına göre sonlarına a,b,c veya A,B,C gibi harf verilir (Örneğin R134, R134a, R134b). Buradaki R harfi İngilizce (Refrigerant) soğutucu akışkan teriminin karşılığıdır ve Amerikan normlarında kullanılır. Almanlar ise Freon ifadesinden gelen F harfini kullanırlar.
CFC, HCFC ve HCF gruplarındaki soğutucu akışkanların numaralandırılması;
I. sayı = Karbon-1 (eğer 0 ise yazılmaz)
II. sayı = Hidrojen+1
III.sayı = Flor
R12, dikloro difloro metan (CCL2F2)
R22, monokloro difloro metan (CHCLF2)
R124, Monokloro tetrafloro etan (CHCLFCF3)
R134, Tetra floroetan (CHF2CHF2)
R134a, Tetra floroetan (CHF2CHF2)
Tablo2.1.Başlıca Saf Soğutucu Maddeler
Soğutucu Madde Kimyasal Tanımı Kimyasal Formülü
R11 (CFC11) Triklorflormetan CFCL3
R12 (CFC12) Diklorflormetan CF2CL2
R13 (CFC13) Klortriflormetan CCLF3
R13B1 (BFC13) Bromtriflormetan CBRF3
R22 (HCFC22) Klordiflormetan CHF2CL
R23 (HCF23) Triflormetan CHF3
R32 (HCF32) Diflormetan CH2F2
R113 (CFC113) Triklortrifloretan C2F3CL3
R114 (CFC114) Diklortetrafloretan C2F4CL2
R115 (CFC115) Klortentafloretan C2F5CL
R123 (HCFC123) Diklortrifloretan C2HF3CL2
R125 (HFC125) Pentafloretan CF3CHF2
R134a (HCF134a) Tetrafloretan C2H2F4
R141b (HCFC141b) Flordikloretan C2CL2FH3
R143a (HFC143a) Trifloretan CF3CH3
R152a (HCF152a) Difloretan C2H4F2
R290 (HC290) Propan C3H8
R600 (HC600) Bütan CH3CH2CH2CH3
R600a (HC600a) İzobütan CH(CH3)3
R717 Amonyak NH3
R718 Su H2O
R744 Karbondioksit CO2
R764 Sülfürdioksit SO2
BÖLÜM
ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
AMAÇ
Birbirinin alternatifi olan soğutucu akışkanları tanıyabilme
3.1. ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLAR
Montreal Protokolü ile başlayan süreçte 1995 yılında “gelişmiş ülkeler” kloroflorokarbon (CFC) üretimini yasakladı, ardından projektörler soğutma endüstrisinin ana sorunu olan diklorflormetan (R22) gibi ikinci dereceden ozon delen kimyasallara ve onların terk ediş kanunlarına yöneldi.
Mevcut Montral Protokolünde gelişmiş ülkelerde HCFC üretimi 2020 yılında yasaklanacağı açık olarak belirlenmiş olsa da bu tarihin öne alınması için yoğun baskılar vardır ve özellikle Avrupa Topluluğu (EU) gibi bazı otoriteler kendi üretim terk ediş takvimlerini 2010 yılına çektikleri gibi kullanım sınırlamalarını bu tarihten çok öncesine çekmişlerdir.
CFC ve HCFC alternatifleri olarak tek bileşikler veya azeotrop karışımlar araştırılmış ancak gerçekte R12 yenine geliştirilen R134a ve R420A dışında bu başarılamamıştır.
Karışımı oluşturan elemanların bireysel eksikleri olmaksızın bazı istenen özellikleri elde etmek amacıyla çalışmalar karışım bileşikler üzerine odaklandı. İlk karışım olarak CFC-12 yerine ve CFC içeren azeotropik karışım R502 üretildi. Bu karışımlar başlangıçta madeni ve alkil benzen yağlarla uyumlu HCFC’ler kullanılarak yapıldı. Daha sonra R12, R502 ve R22 yerine ODP değeri sıfır olan, poliol ester yağ gibi sentetik yağlarla uyumlu hidrojenli florokarbonlar (HFC) ile yapıldı. Hidrokarbonlar ve amonyağın kullanımı da dikkate alınmalıdır.
R22 dönüşümünde hidrokarbonların ve amonyağın önemli bir rol oynadığı konusunda şüphe yoktur, fakat muhtemelen mevcut ekipman ve uygulamaların büyük bir kısmında zehirsiz ve yanıcı olmayan R22 yerine sıfır ozon delme potansiyeline (ODP) sahip, yanıcı ve zehirli olmayan bir alternatif aranmaktadır. Mevcut durumda ASHRAE adlandırmaları ile üç karışım potansiyel alternatif olarak önerilmektedir; R407C (R32-R125-R134a karışımı), R410A (R32-R134a karışımı) ve R417A (R125-R134a ve R600). Bu karışımların hepsi yanıcılık ve zehirlilik yönünden en kötü kaçak durum senaryolarına göre tanımlanan ASHRAE standartlarına göre en düşük risk olan A1/A1 sınıfı kriterlerini sağlamaktadır.
R407C fiziksel özellikler olarak R22’ye benzer ve böylelikle benzer tasarımlı ekipmanda kullanılabilir. Fakat R407C kullanılması halinde poliol ester yağ (POE) gibi tamamen sentetik yağ doldurulmalıdır. R407C ayrıca pratikte zorluklara yol açan etkili bir sıcaklık kayması gösterir. Özellikle su soğutma gruplarında R22’nin nominal evaporatör sıcaklığı 1ºC civarında iken R407C’de çiğ noktası şartları evaporatör boyunca -4ºC ila 1ºC arasında oluşarak buzlanma tehlikesi doğurur.
R410A da tamamen sentetik yağlayıcılar gerektirir ve fiziksel özellikleri R22’den oldukça farklıdır. Örnek olarak R410A’nın 40ºC’deki doyma basınçları R22’den %60 daha yüksektir ve böylece özel tasarımlı ekipman kullanımı gerekir. R410A’nın bazı avantajları beklenmedik seviyede yüksek ısı transfer katsayısına sahip olması ve daha küçük kompresör ve borular gerektirmesidir. Buna rağmen karışımın kritik sıcaklığı oldukça düşük olup (72ºC) aşırı yüksek ortam şartlarında ve 60ºC ve üzerindeki yoğunlaşma sıcaklıklarına sahip ısı pompası uygulamalarında sorunlar çıkarmaktadır.
R417A (ISCEON® 59) R407C gibi R22 ile benzer fiziksel özelliklere sahiptir, ancak yapısı geleneksel madeni yağlar ve alkali benzen yağlar ile kullanıma uygundur. Bu özellik R417A’yı (ISCEON® 59) yeni ve pahalı neme duyarlı (higroskopik) poliol ester yağlar ile değişim olmadan mevcut ekipman ile kullanımda ideal bir akışkan soğutucu yapar.
Şekil3.1. R22 ve R417A’nın ILK’da yapılan (Institut für Luft und Kältetechnik, Dresden, Almanya) performans karşılaştırması
Tablo3.1. R12 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri
Tablo3.2. R22 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri
Tablo3.3. R22 Alternatiflerinin karşılaştırılması
Özellikler R22 R417A R407C R410A
Yapısı R22 134a/125/600 134/125/32 125/32
ODP 0.05 0 0 0
Kaynama noktası (C') -40,77 -41.83 -43,55 -51
Sıcaklık kayması (R) 0 10.0 14.3 <0.4
Kritik sıcaklık 205 194 187 162
Yoğunlaşma sıcaklığı
(375 psi- mutlak basınçta) 62,77 67,77 57,77 42,77
Soğutma kapasitesi (%) 100 97 100 142
C.O.P. (%) 100 112 95 95
Basma hattı sıcaklığı. (R) - -16.2 -18 -10.8
Yağlama yağları MO, AB, POE POE POE
Tablo3.4. R407C ile R417A’nın karşılaştırılması
Ölçülen özellik R417A R407C
Ortam sıcaklığı 22 C 22 C
Yoğunlaşma sıcaklığı 40,55 39,22
Yüksek basınç 1358,26 1475,47
Evaporatör hava sıcaklığı 8,94 C 8,44 C
Soğutucu akışkan şarjı 1,53 kg 1,38 kg
Güç tüketimi 1.65 kW 1.83 kW
3.1.1 R417A (ISCEON® 59)
R417A zeotropik üçlü karışımdır, silindirden sıvı fazında transfer edilmesi tavsiye edilir. Herhangi bir kaçak oluşumunda verime önemli bir etkisi olmaksızın R417A ile doldurulabilir.
R417A soğutma ve iklimlendirme işlemleri için verimli bir akışkandır. R417A yüksek sıcaklıklarda yüksek bir verimlilik gösterir, buna ek olarak düşük basma sıcaklıklarına sahip olması bir avantajdır.
R417A soğuk depolama uygulamaları için denenmiş uygun bir gazdır. R417A, +30 C meyva depolama kademesinden -300 C orta seviye depolama sıcaklıklarında kullanılabilir. Sistem maksimuma yakın yüklerde çalışırken dahi bir avantaj olarak düşük basma hattı sıcaklıkları rapor edilmiştir.
3.1.2 R421A
R421A bir HCF karışımlı dönüşüm akışkanı olup sıfır ODP değerine sahiptir ve hem sentetik hem de mineral yağlarla uyumludur.
R421A ikili bir karışım olup kendine ait yağ ile birlikte bulunur, silindirden sıvı fazında transfer yapılması tavsiye edilir.
Herhangi bir kaçak durumunda sistem önemli bir performans değişimi olmaksızın R421A ile doldurabilir.
R421A soğutma ve iklimlendirme işlemleri için verimli bir akışkandır. Özellikle yüksek sıcaklıklarda yüksek bir performans gösterir. Buna ilaveten düşük basma sıcaklıklarına sahip olması bir avantajdır. Sistem maksimum yüke yakın değerlerde çalışırken bile düşük kompresör basma sıcaklıklarına sahip olması bir şanstır.
R421A’daki şarj ekipmanları sıvı olarak yapılır. Sıvı şarjı doğrudan kompresöre yapılmamalıdır. Toplam R421A şarj miktarı sistem tipine bağlıdır. Sıvı depoları R22’li sistemlere benzer ölçülerdedir. Sıvı deposu olmayan sistemlerde evaporatörde uygun sıcaklık ve kızgınlık sağlamak için yeterince ilave gaz eklenmesi tavsiye edilir. Optimum performans için daha büyük genleşme vanası iğnesi gerekebilir. Kılcal borulu sistemlerde kılcalı değiştirmeye gerek yoktur.
NOT: Sıvı hattı gözetleme camında ara sıra kabarcık oluşumu nadir görülen bir durum değildir:Gözetleme camındaki az sayıdaki kabarcık sistemin eksik şarjlı olduğunu gösteren bir güvenli bir belirti değildir.
EPA şartnameleri R421A içeren ekipman dönüşümlerinin etiketlenmesini şart koşmaktadır. R421A akışkanı R125/R134A’nın %58/42 karışımıdır ve kendine ait yağa sahiptir, yağ ilave edilmesine gerek yoktur.
Şekil3.2. R-22, R410A ve R421A basınç-sıcaklık değişimi (http://www.rmsgas.com)
Tablo3.5. R502 için alternatif soğutucu akışkanların fiziksel özellikleri
Tablo3.6. R22 alternatiflerinin karışım oranları ve üretici firmaları
Tablo3.7. R22 alternatiflerinin klima ve soğutma performans karşılaştırması
R22 R407C R417A
Soğutma kapasitesi (R22 referans alınarak) 1 1,05
Soğutma Tesir Katsayısı (STK) 1 0,98 0,88
Basma hattı sıcaklığı [ C] 94,44 75,55 75,55
Basma hattı basıncı [bar] 22,4 25,16 22,2
Sıkıştırma oranı 3,53 3,65 4,08
R22 R404A R422A
Soğutma Tesir Katsayısı (STK) 0,81 1,0 0,98
Şarj miktarı (R22’ye göre) 1,0 1,0 0,96
Sıkıştırma oranı 10 11,7 11,7
Evaporatör sıcaklığı -23,33 C -23,33 C -23,33 C
