Ekologiczne i ekonomiczne aspekty czynnika R1234yf jako zamiennika czynnika R134a, stosowanego w klimatyzacji samochodowej

Transkrypt

1 Piotr Kopeć 1 Politechnika Krakowska Ekologiczne i ekonomiczne aspekty czynnika R1234yf jako zamiennika czynnika R134a, stosowanego w klimatyzacji samochodowej Wprowadzenie Transport towarów i osób odgrywa bardzo ważną role w funkcjonowaniu gospodarki każdego kraju. Każdego dnia ludzie przemieszczają się w różne miejsca, do pracy, szkoły w sprawach biznesowych lub w celach prywatnych. Podobnie sytuacja ma miejsce z transportem towarów, codziennie jest on przewożony pomiędzy dostawcą a odbiorcą. Do tego celu najczęściej używa się pojazdów osobowych lub ciężarowych, które wyposażone są w instalację klimatyzacyjną lub chłodniczą. Przy wprowadzaniu na rynek nowego pojazdu, coraz częściej zwraca się uwagę na to jaką normę spalin spełnia dany pojazd i ile CO 2 jest emitowane do atmosfery. Czynniki chłodnicze stosowane w klimatyzacji i agregatach chłodniczych mają niekorzystny wpływ na atmosferę, o czym rzadko się wspomina. Gdy rozpatrujemy pojazd jednostkowo to ilość czynnika, jaką stosuje się w klimatyzacji jest niewielka. Średnia ilość czynnika w klimatyzacji samochodu to około 0,5-1,2 kg [6]. Nie jest to duża wartość w porównaniu do pozostałych czynników roboczych znajdujących się w pojazdach. Natomiast jeśli rozpatrzymy to zjawisko w skali globalnej, to wpływ czynników chłodniczych na środowisko jest ogromny. Co roku, w Polsce, średnio przybywa łącznie 300 tyś. sztuk nowych samochodów osobowych i ciężarowych. W krajach Unii Europejskiej w 2013 roku powstało 14,6 mln pojazdów, natomiast globalna produkcja wszystkich samochodów wyniosła 87,3 mln. Liczba wszystkich pojazdów, które zostały dopuszczone do ruchu na całym świecie w 2012 roku przekroczyła miliard sztuk. Dokładna wartość to 1086,3 mln [1,2]. Według szacunków z 2010 roku, na świecie było ponad 400 milionów pojazdów, które w wyposażeniu posiadały klimatyzację. Komfort podróżowania ma coraz większe znaczenie i większość nowych pojazdów wyposażonych jest w klimatyzację. Wobec tego można przyjąć, że przynajmniej połowa samochodów obecnie posiada klimatyzację. Jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że instalacja klimatyzacji samochodowej narażona jest na większe drgania niż urządzenie stacjonarne to istnieje większe prawdopodobieństwo rozszczelnienia instalacji oraz wycieku czynnika do atmosfery. W skali globalnej, potencjalnie w samych instalacjach samochodowych znajduje się co najmniej 250 tyś ton czynnika zagrażającego warstwie ozonowej. Czynnik chłodniczy jest niezbędnym elementem do poprawnego działania układu klimatyzacji. Pośredniczy on w wymianie ciepła. Pobiera ciepło z przestrzeni chłodzonej, wrząc w parowniku w temperaturze otoczenia pod niskim ciśnieniem, aby później oddać je do otoczenia w skraplaczu w procesie wrzenia, przebiegającym pod wysokim ciśnieniem. Najpopularniejszym czynnikiem stosowanym w samochodowych układach klimatyzacji jest R134a. Z uwagi na oddziaływanie czynników chłodniczych na stan środowiska obecnie poszukuje się najbardziej optymalnego zamiennika dla czynnika R134a oraz szuka innych nowych czynników chłodniczych, które nie wywierałyby negatywnego skutku na atmosferę ziemi. W trosce o środowisko i ekologię Unia Europejska w 2006r. wprowadziła Dyrektywę 2006/40/WE dotyczącą emisji gazów fluorowanych z systemów klimatyzacji. Według powyższego rozporządzenia od 1 stycznia 2011r. w samochodowych instalacjach klimatyzacji należy stosować czynniki chłodnicze których wartości współczynnika GWP nie przekracza 150. Ze względu na problemy techniczne związane z produkcją nowego czynnika dyrektywa ma zastosowanie od 1 Mgr inż. P. Kopeć, Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki, Wydział Mechaniczny, Instytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej, Zakład Chłodnictwa i Klimatyzacji. 1173

2 1 stycznia 2013 r. Natomiast od 1 stycznia 2017 r. nowe pojazdy, które będą miały zastosowany czynnik chłodniczy o współczynniku GWP>150 nie będą rejestrowane i dopuszczone do ruchu [3]. Czynniki chłodnicze stosowane w instalacji klimatyzacyjnej podlegają również od 1 stycznia 2015 roku pod przepisy zawarte w Rozporządzeniu Parlamentu Europejskiego i Rady UENR 517/2014 dotyczącego fluorowanych gazów cieplarnianych. Głównym jej celem jest ochrona środowiska poprzez zmniejszenie emisji fluorowanych gazów cieplarnianych na skutek: ograniczania emisji, ograniczania stosowania, odzyskiwania ich i ewentualnego niszczenia [5].W Polsce nowa ustawa oparta na o rozporządzenie UE weszła w życie 10 lipca 2015 [4]. Jednym z czynników zaproponowanych przez czołowe firmy chemiczne, Honeywell and DuPont, zaakceptowanych przez koncerny motoryzacyjne jako zamiennik R134a jest czynnik chłodniczy o oznaczeniu R1234yf. Czynnik ten posiada niską wartość współczynnika GWP, spełniając przy tym wymagania stawiane przez dyrektywę UE. Ponadto posiada zbliżone właściwości termodynamiczne do czynnika R134a, przez co wydajności poszczególnych elementów układu powinny posiadać zbliżone wartości. Niepokojąca z punktu użytkowego jest łatwopalność tego czynnika i niska temperatura samozapłonu [7]. Z punktu widzenia ekologicznego czynnik ten jest dobrą alternatywą dla R134a. W dalszej części dokonano porównania wspomnianych czynników chłodniczych pod względem termodynamicznym. Ponadto przedstawiono aspekt ekonomiczny oraz przybliżone koszty związane z obsługą i serwisowaniem układów klimatyzacji samochodowej w której czynnikiem roboczym jest proponowany R1234yf. Porównanie własności czynników R134a oraz R1234yf Przy poszukiwaniu lub wprowadzaniu do użytku nowego czynnika chłodniczego jako zamiennika już istniejącego, należy zadbać o to, aby posiadał lepsze właściwości fizykochemiczne i termodynamiczne, był bezpieczny w użyciu, łatwo osiągalny, tani w użytkowaniu i produkcji oraz spełniał odpowiednie wymagania legislacyjne [9]. Kolejnym ważnym aspektem przy wprowadzaniu zamiennego czynnika jest możliwość zastosowania go w istniejącej instalacji chłodniczej bez ingerencji w jej elementy składowe. Porównując dwie substancje, oprócz własności fizykochemicznych, należy również zwrócić uwagę na wskaźniki ekologiczne oceniające wpływ czynnika chłodniczego na atmosferę ziemską. Jednym z nich jest współczynnik GWP (Global Warming Potential). Jest to potencjał danego czynnika do tworzenia efektu cieplarnianego. Odniesiony jest do dwutlenku węgla (CO 2 ) dla którego wartość GWP=1, a okres oddziaływania czasowego zwyczajowo przyjmuje się jako 100 lat. Kolejny wskaźnik to ODP (Ozone Depletion Potential), czyli wskaźnik określający wpływ danej substancji na rozkład warstwy ozonowej zawartej w atmosferze ziemskiej. Wartość współczynnika ODP odniesiona jest do czynnika chłodniczego R11, dla którego wartość ODP=1 [10]. Rozpatrując czynniki chłodnicze z punktu widzenia ekologicznego, to najbardziej pożądane i odpowiednie są czynniki pochodzenia naturalnego lub syntetyczne, których wartości ODP=0, GWP 0 a czas życia w atmosferze relatywnie krótki. Powszechnie wykorzystywany w małych urządzeniach chłodniczych i instalacjach klimatyzacji samochodowej czynnik R134a, został wprowadzony jako zamiennik freonu R12. R1234yf jest z kolei zamiennikiem czynnika R134a. W Tabeli 1 przedstawiono niektóre własności czynnika R134a oraz R1234yf. Czynniki R1234yf został zaproponowany jako zamiennik R134a i jest produkowany przez dwa znaczące koncerny chemiczne, DuPont oraz Honeywell. Wprowadzony czynnik spełnia wymagania narzucone przez dyrektywę Unii Europejskiej i ma za zadanie wspomóc koncerny motoryzacyjne w ich wypełnianiu. Porównując właściwości fizyczne czynnika R134a oraz R1234yf zawarte w Tabeli 1, widać wyraźnie, że są one zbliżone do siebie. Jedyna znaczna różnica dotyczy wskaźnika GWP. W przypadku czynnika R1234yf jest 325 razy mniejsza niż dla R134a oraz dodatkowo 37,5 razy niższa niż wymagania zawarte w dyrektywie UE. To również dobrze rokuje na przyszłość, gdy znów wymagania prawne staną się bardziej restrykcyjne. Na rysunku 1 przedstawiono graficznie wartości współczynnika GWP dla omawianych czynników w porównaniu do wymagań dyrektywy UE. 1174

3 Tab. 1. Wybrane własności czynnika R1234yf oraz R134a Nazwa 1,1,1,2-Tetrafluoroetan (R134a) lub HFC 134a 2,3,3,3-Tetrafluoropropan R1234yf lub HFO 1234yf Wzór cząsteczkowy CH 2 FCF 3 C 3 H 2 F 4 Masa molowa [kg/kmol] 102,03 114,04 Gęstość (dla t = 25 C) [kg/m 3 ] 1206 (ciecz) 1100 (ciecz) Temperatura wrzenia [ C] -26,4-29,4 Temperatura krytyczna [ C] 101,15 94,7 Ciśnienie krytyczne [bar] 40,64 33,82 Temperatura samozapłonu [ C] Poślizg temperaturowy [K] 0 0 Granice palności niepalny 6,2%(obj) do 12,3%(obj) Grupa bezpieczeństwa A1 A2L GWP ODP 0 0 na podstawie [11, 12, 13] Rys. 1. Wartość współczynnika GWP dla omawianych czynników na podstawie [11, 13] To co zwraca również uwagę i jest niekorzystne, to niska temperatura samozapłonu i niska granica palności czynnika R1234yf, w stosunku do R134a, który jest nie palny. Czynnik R1234yf posiada grupę bezpieczeństwa A2L. Oznacza to, że jest czynnikiem nietoksycznym o niskiej palności, a maksymalna prędkość spalania 10 m/s. Palność była jednym z głównych powodów, dla których koncern Daimler zawiesił wprowadzanie czynnika do użytku. W przypadku zderzenia lub wypadku pojazdu istnieje ryzyko rozszczelnienia instalacji klimatyzacyjnej a czynnik, który się ulatnia może ulec zapaleniu na skutek kontaktu z rozgrzanymi elementami układu wydechowego. Dodatkowo podczas spalania powstaje fluorowodór, który w połączeniu z wodą tworzy kwas fluorowodorowy. Jest to trująca i żrąca substancja, która przenika przez skórę człowieka powodując trudno gojące się rany. Przytoczne dane w Tabeli 1 odnośnie temperatury zapłonu dotyczą warunków laboratoryjnych. W rzeczywistych warunkach czynnik R1234yf trudno ulega samozapłonowi. Jeśli już się to dokona to płomień jest niestabilny i ma niską prędkość spalania. Na podstawie testów wykazano, że samozapłon mieszaniny czynnika R1234yf wraz z olejem PAG, od płaskiej rozgrzanej powierzchni następuje dopiero w temperaturze >900 C [14]. Stąd też stworzono nowa grupę bezpieczeństwa (2L) i przypisano czynnika R1234yf do klasy A2L. Z punktu widzenia termodynamicznego podstawową rzeczą przy doborze zamiennika czynnika chłodniczego jest porównanie rozkładu ciśnienia parowania względem temperatury. Rysunek 2 przedstawia zmianę ciśnienia parowania w funkcji temperatury, natomiast rysunek 3 obrazuje zmianę utajonego ciepła parowania w funkcji temperatury dla obu czynników. 1175

4 Rys. 2. Zmiana ciśnienia parowania względem temperatury Rys. 3. Zmiana utajonego ciepła parowania względem temperatury Zmiana ciśnienia parowania w zależności od temperatury jest prawie identyczna dla porównywanych czynników, więc ciśnienie w parowniku i skraplaczu będzie na podobnym lub takim samym poziomie. W przedziale temperatury C, wartości te pokrywają się. Natomiast wartości ukrytego ciepła parowania w funkcji temperatury przyjmują większe wartości dla czynnika R134a i są o około 24% większe w odniesieniu do czynnika R1234yf. Instalacja, napełniona czynnikiem R1234yf będzie potrzebowała więcej czynnika chłodniczego aby pobrać ciepło z otoczenia, niż gdyby była napełniona czynnikiem R134a. Rysunki 2 i 3 w łatwy sposób obrazują dlaczego czynnik R1234yf został zaakceptowany jako zamiennik dla R134a pod względem wartości termodynamicznych. Według specjalistów z branży chłodniczej czynnik R1234yf powinien być używany tylko w systemach klimatyzacji samochodowej projektowanej do współpracy z tym czynnikiem, natomiast nie powinien być używany jako czynnik w procesie retrofitu dla istniejących instalacji pracujących z czynnikiem R134a [8]. 1176

5 Porównanie teoretycznych obiegów chłodniczych pracujących z czynnikami R1234yf oraz R134a Instalacja klimatyzacji samochodowej służy zapewnieniu optymalnych warunków komfortu podróżującym pasażerom oraz szybkiemu ochłodzeniu powietrza wewnątrz pojazdu. Przyjmuje się, że temperatura wewnątrz pojazdu, sprzyjająca komfortowemu i bezpiecznemu podróżowaniu powinna kształtować się na poziomie C. Aby ją zapewnić parownik powinien odebrać zyski ciepła pochodzące od: pasażerów, nasłonecznienia, przenikania ciepła przez powierzchnie szklane, przewodzenia ciepła przez ściany karoserii, wentylacji oraz silnika. Wartości poszczególnych składników są zmienne w czasie i niezależne od siebie, wobec czego wydajność parownika powinna wynosić od około 1,5 kw do ponad 6 kw, w zależności od wielkości pojazdu [16]. Natomiast biorąc pod uwagę temperaturę odparowania, przyjmuję się, że odpowiednia temperatura pracy parownika samochodowego powinna wynosić 0 C [17]. Do porównania idealnego obiegu chłodniczego przyjęto następujące parametry układu klimatyzacyjnego. Wartości podano w tabeli 2. Następnie na wykresy log p-i porównywanych czynników chłodniczych zostały naniesione charakterystyczne punkty obiegów chłodniczych. Korzystając z wykresu odczytano wartości entalpii, temperatur w poszczególnych punktach oraz wyliczono wydajności pozostałych elementów układu oraz wartości współczynników COP. Przedstawione wzory (1-4) wykorzystano do określenia wielkości charakteryzujących obieg chłodniczy. Tab. 2. Parametry układu klimatyzacji Wydajność parownika [W] Przegrzanie par czynnika [K] Dochłodzenie cieczy [K] Temperatura odparowania [ C] Temperatura skraplania [ C] m = Q o i 1 -i 4, (1) Q k =m i 2-i 3, (2), (3), (4) gdzie: - wydajność parownika [W] - wydajność skraplacza [W] - moc sprężarki [W] - strumień masy czynnika [kg/s] i 1 - entalpia czynnika na wylocie parownika, wlot do sprężarki [kj/kg] i 2 - entalpia czynnika na wylocie sprężarki, wlot do skraplacza [kj/kg] i 3 - entalpia czynnika na wylocie skraplacza, wlot do zaworu rozprężnego [kj/kg] i 4 - entalpia czynnika na wylocie zaworu rozprężnego, wlot do parownika [kj/kg] COP - współczynnik wydajności chłodniczej [-] Na rysunku 4 przedstawiono obiegi porównawcze, dla rozważanych czynników, przy założonych parametrach pracy układu. Tabela 3 przedstawia wartości temperatury i ciśnienia dla procesów odparowania 1177

6 i skraplania. Natomiast w tabeli 4 zestawiono wartości entalpii w poszczególnych punktach pracy pokazanych na rysunku 3. Rys. 4. Teoretyczne obiegi porównawcze dla czynnika R134a i R1234yf Tab. 3. Wartości ciśnień i temperatur dla procesów odparowania i skraplania Czynnik t o [ C] p o [bar] t k [ C] p k [bar] p k /p o [-] p k - p o [bar] R134a 0 2, ,18 4,5 10,25 R1234yf 0 3, ,02 4,12 9,87 Tab. 4. Wartości entalpii w poszczególnych punktach pracy układu Czynnik i 1 [kj/kg] i 2 [kj/kg] i 3 [kj/kg] i 4 [kj/kg] R134a 403,07 435,36 263,90 263,90 R1234yf 367,93 393,74 262,23 262,23 W tabeli 5 przedstawiono wartości: strumienia masy czynnika chłodniczego, wydajności skraplania, moc silnika sprężarki, oraz współczynnika COP. Wyniki otrzymano korzystając z wzorów (1) (4). Dodatkowo obliczono zmiany procentowe otrzymanych wartości dla czynnika chłodniczego R1234yf, w odniesieniu do R134a. Tab. 5. Wyniki obliczeń dla porównywanych układów Czynnik [kg/s] [kw] [kw] COP R134a 0,0359 6,16 1,16 4,32 R1234yf 0,0473 6,22 1,22 4,09 % 31,75 0,97 5,17-5,

7 Analizując otrzymane wyniki można stwierdzić, że układ pracujący z podanymi czynnikami posiada zbliżone parametry do siebie. Czynnik R1234yf posiada prawie identyczne ciśnienie skraplania i nieco wyższe ciśnienie parowania, w stosunku do R134a. Skutkuje to obniżeniem stopnia sprężania, co będzie miało pozytywny wpływ na działanie sprężarki. W przypadku pozostałych parametrów zawartych w tabeli 5, stosując nowy czynnik w układzie klimatyzacyjnym musimy liczyć się ze zwiększonym strumieniem masowym czynnika o prawie 32%. Wynika to z faktu, że pary czynnika opuszczające parowacz mają niższą gęstość, a więc i mniejszą jednostkową wydajność objętościową oraz jak przedstawia rysunek 3, niższą wartość ciepła utajonego. Jeśli chodzi o wydajność skraplacza, to jego wydajność powinna być nieco większa. Według teoretycznych obliczeń o około 1%. W przypadku sprężarki, przy współpracy układu z nowym czynnikiem będziemy mieć do czynienia ze zwiększonym zapotrzebowaniem na energię o około 5% w stosunku do czynnika R134a. Współczynnik COP, który dotyczy efektywności układu chłodniczego, jest niższy o 5,3% w stosunku do R134a. Podobne zmiany współczynników COP, z przedziału 0,8-2,7% zostały przedstawione w publikacjach Lee Y. i Jung D. [18]. Wartości współczynników COP dla R1234yf wyznaczonych przez Sad J. i zaprezentowanych w publikacji, były niższe od 0,35 do 11,88% w porównaniu do R134a [19]. Analiza ekonomiczna porównywanych czynników Oprócz parametrów termodynamicznych w artykule porównano koszty związane z zakupem i serwisowaniem pojazdów wyposażonych w proponowany zamiennik czynnika R134a. Niestety troska o ekologię wiąże się z nakładami finansowymi. Czynnik R134a jest powszechnie używany w domowych urządzenia chłodniczych, małych instalacjach chłodniczych oraz w klimatyzacji samochodowej. Jest powszechnie dostępny, a urządzenia współpracujące z tym czynnikiem są do niego przystosowane i łatwo dostępne. Cena czynnika jest dość niska. Średnią cenę można przyjąć około 30 zł za kilogram czynnika. W przypadku alternatywnego czynnika R1234yf sytuacja wygląda nieco inaczej. Czynnik jest dopiero wprowadzany na rynek. Nie wszystkie modele samochodów mają instalację klimatyzacji napełnioną tym czynnikiem i nie jest on tak szeroko rozpowszechniony. W związku z tym cena czynnika jest większa. Droższe są elementy serwisowe i sama usługa. Z biegiem czasu sytuacja na pewno ulegnie zmianie i wraz ze wzrostem popytu na czynnik R1234yf cena się obniży. W tabeli 6 porównano ceny ważniejszych elementów, związanych z serwisowaniem i użytkowaniem instalacji klimatyzacji dla czynnika R134a oraz R1234yf. Tab. 6. Koszty użytkowania i serwisowania instalacji klimatyzacji z czynnikami R134a oraz R1234yf Czynnik R134a Czynnik R1234yf Czynnik w butli Butla 12 kg - 380,00 zł Butla 5 kg ,00 zł Cena 1 kg czynnika 31,66 zł 910,20 zł Olej 94,00 zł 149,00 zł Stacja serwisowa-obsługowa 8500, ,00 zł 11500, ,00 zł Złączki serwisowe do przewodów 65,00-130,00 zł 120,00-240,00 zł Usługa serwisowa inst. klimatyzacji (napełnianie czynnikiem chłodniczym) 99,00-179,00 zł 1500,00 zł Analizując dane zawarte w Tabeli 6 widać wyraźnie, że czynnik R1234yf jest prawie 30 razy droższy od swojego poprzednika. Pozostałe elementy oraz urządzenia związane z serwisowaniem również więcej kosztują. Sama usługa serwisowa instalacji wypełnionej czynnikiem R1234yf jest prawie 10 razy droższa w stosunku do R134a. Z punktu widzenia ekonomicznego czynnik ten jest niekorzystny. Koszty obsługi bardzo obciążą właścicieli prywatnych samochodów. Natomiast w pojazdach wykorzystywanych do transportu ludzi lub towarów będą wliczane w koszt usługi, a więc w sposób pośredni zostanie obciążony nimi klient. Należy wziąć pod uwagę, że instalacja klimatyzacji samochodowej, ze względu na miejsce montażu, jest połączona przewodami elastycznymi, aby niwelować drgania, a sprężarki samochodowe są typu otwartego. W związku z tym instalacja jest bardziej narażona na rozszczelnienie oraz ubytki freonu, 1179

8 niż stacjonarne układy klimatyzacyjne i nie da się uniknąć podstawowych czynności serwisowych, które w samochodzie średnio występują raz do roku. Oprócz analiz kosztów związanych z samym czynnikiem, należałoby dokonać sprawdzenia w jakim stopniu zmiana czynnika wpłynie na pracę silnika i zużycie paliwa. W tabeli 5 wykazano, że sprężarka pracująca z czynnikiem R1234yf potrzebuje o około 5% większego zapotrzebowania na moc. W związku z tym zużycie paliwa przez pojazd również wzrośnie co wpłynie na koszt użytkowania pojazdu. Patrząc w skali globalnej na ilość nowych samochodów opuszczających fabryki i cenę jednego kilograma czynnika R1234yf, można oszacować, że rynek czynników chłodniczych stosowanych w przemyśle samochodowym jest wart kilkaset miliardów złotych. Wnioski Na podstawie przeprowadzonej analizy można wyprowadzić następujące wnioski: Czynnik R1234yf cechuje niewielka zmiana wydajności poszczególnych elementów oraz niewielki spadek współczynnika COP w stosunku do R134a. Posiada zbliżone parametry pracy oraz zbliżone właściwości termodynamiczne do czynnika R134a. Dzięki temu stanowi on bardzo dobrą alternatywę i może być stosowany jako zamiennik dla czynnika R134a. R1234yf spełnia wszystkie wymagania legislacyjne narzucone przez dyrektywę UE dla czynników stosowanych w pojazdach samochodowych. Niska wartość współczynnika GWP, którą posiada czynnik R1234yf, jest pożądana przy wprowadzaniu zamienników stosowanych czynników chłodniczych. Łatwopalność i wybuchowość może wzbudzać niepokój wśród użytkowników, ale należy pamiętać że podawana wartości dotyczą warunków laboratoryjnych. Poza tym w samochodzie znajduje się szereg innych substancji palnych lub łatwopalnych, które również mogą powodować zagrożenie życia i mieć negatywny wpływ na środowisko. Nie należy przez to dyskwalifikować czynnika z użytkowania. Ekologia i związana z nią ochrona atmosfery jest ważnym zadaniem. Powinna być uwzględniania w każdej dziedzinie podczas projektowania lub wprowadzania na rynek nowych urządzeń. Niestety poszukiwanie ekologicznych substancji i stosowanie ich wymaga dużych nakładów finansowych. Co powoduje wzrost jednostkowych cen. Podobnie ma się sytuacja z czynnikiem R1234yf. Ma on niewielki wpływ na tworzenie efektu cieplarnianego i może być traktowany jako czynnik ekologiczny, ale niestety jest drogi w stosowaniu. Bardzo trudno znaleźć odpowiedni czynnik chłodniczy, który spełniałby najlepiej wszystkie omawiane aspekty. Czyli był ekologiczny, ekonomiczny, bezpieczny i miał identyczne lub zbliżone parametry do poprzednika. Należy większą uwagę skupić na czynnikach naturalnych, które były lub są obecnie stosowane w chłodnictwie i zastosować je w samochodowych instalacjach klimatyzacyjnych, jak np. CO 2. Byłby on zarówno bezpieczny dla użytkownika jak i neutralny dla środowiska. Streszczenie W artykule przedstawiono porównanie dwóch czynników chłodniczych R134a oraz R1234yf. Czynnik R1234yf został zaproponowany jako zamiennik czynnika R134a. Wprowadzenie nowego czynnika było spowodowane wymogami prawnymi, które wymuszają stosowanie czynników bardziej ekologicznych, a dokładniej o niskiej wartość współczynnika GWP. W celu sprawdzenia czy czynnik R1234yf jest odpowiednią alternatywą dla R134a, dokonano porównania ich własności termodynamicznych oraz sprawdzono wpływ na parametry pracy układu chłodniczego, przy założeniu identycznych warunków pracy parowacza oraz takich samych wartości temperatur odparowania 1180

9 i skraplania. Porównano również czynniki chłodnicze pod względem ekonomicznym. Wzięto pod uwagę cenę jednostkową danego czynnika oraz koszty serwisowania układu klimatyzacji. Słowa kluczowe: czynnik chłodniczy R134a, czynnik chłodniczy R1234yf, układ chłodniczy, klimatyzacja samochodowa. Ecological and economic aspects refrigerant R1234yf like a replacement refrigerant R134a used in mobile air conditioning Abstract The paper compare two refrigeration R134a and R1234yf. R1234yf is a replacement fluid for refrigerant R134a. The main reason for implementation new refrigerant was to achieve legal requirements, which enforce use low GWP refrigerants. To ensure that new refrigerant R1234yf is appropriate alternative for refrigerant R134a, compare thermodynamics properties between them and compare how new fluid influent for installation, when the evaporation and condensing temperature are the same. The paper compare also refrigerant economically. Collate the refrigerants unit price and operating cost mobile air conditioning system. Key words: refrigerant R134a, refrigerant R1234yf, refrigerating system, mobile air conditioning. LITERATURA / BIBLIOGRAPHY [1]. Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego, Branża Motoryzacyjna Raport [2]. Strona internetowa: [3]. Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, Dyrektywa 2006/40/WE Parlamenty Europejskiego i Rady z dnia 17 maja 2006r., L161 Tom 49, 14 czerwca 2006r. [4]. Grzegorczyk K., SZWO i F-gazy Obowiązki operatorów i branży chłodniczej w nowym porządku prawnym, Chłodnictwo & Klimatyzacja 7/2015. [5]. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) NR 517/2014 z dnia 16 kwietnia 2014 r. [6]. Behr Hella Service GmbH, Ilość czynnika chłodniczego i oleju. Samochody osobowe/użytkowe [7]. Mota-Babiloni A., Navarro-Esbri J., Barragan A., Moles F., Drop-in energy performance evaluation of R1234yf and R1234ze(E) in a vapour compression system as R134a replacements, Applied Thermal Engineering 2014, (71). [8]. Linde AG, R1234yf Opteon YF, Automotive refrigerant with low global warming potential. [9]. Wesołowski A., Kontrowersje związane z R1234yf jako czynnikiem chłodniczym, Chłodnictwo & Klimatyzacja, nr. 10(146)/2010, Euro-Media Sp. z o.o. [10]. Bonca Z., Butrymowicz D., Dambek D., Targański W., Poradnik Czynniki chłodnicze i nośniki ciepła własności cieplne, chemiczne i eksploatacyjne, IPPU Masta, 1998r. [11]. Karta charakterystyki dla Solstic TM yf Refrigernat (R-1234yf), wersja 2.5, Honeywell. [12]. Andrzejczyk R., Alternatywne do R134a czynniki proponowane jako płyny robocze w klimatyzacji samochodowej i innych instalacjach chłodniczych o małej wydajności część 1, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, 5/2012, wydawnictwo Masta. [13]. Bitzer, Czynniki chłodnicze Raport wydanie

10 [14]. Achaichia N., San Roman M., Low GWP refrigerant for buses and trains air conditioning. [15]. Spatz M., Minor B., HFO-1234yf A low GWP refrigerant for MAC. Honeywell/ DuPont Joint Collaboration. VDA Alternative Refrigerant Winter Meeting 2008 Saalfelden, Austria [16]. Targański W., Klimatyzacja pojazdów problem i sposoby ich rozwiązywania cz.1, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, 9/99, Wydawnictwo Masta. [17]. Piechna J., Klimatyzacja w samochodzie (2), Chłodnictwo & Klimatyzacja, nr. 9(46)/2001, Euro- Media Sp. z o.o. [18]. Lee Y., Jung D., A brief performance comparison of R1234yf and R134a in a bench tester for automobile applications. Applied Thermal Engineering (35) 2012, [19]. Sad J., Study of refrigeration system with HFO-1234yf as a working fluid. International Journal od Refrigeration 35 (2012),