Φυσικά ψυκτικά Ρευστά R290 (Propane)

Τα Φυσικά ψυκτικά είναι ουσίες που περιλαμβάνονται ήδη στον κύκλο της φύσης, όπως για παράδειγμα η αμμωνία, οι υδρογονάνθρακες, το CO₂, το νερό και ο αέρας. Η αμμωνία, το διοξείδιο του άνθρακα, οι υδρογονάνθρακες και το νερό είναι τα μόνα ψυκτικά μέσα που δεν καταστρέφουν το όζον, προκαλούν αμελητέα υπερθέρμανση του πλανήτη και έχουν χαμηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις στην παραγωγή. Λόγω της επίδρασης της αύξησης της θερμοκρασίας του πλανήτη από τα ήδη χρησιμοποιούμενα ψυκτικά μέσα HFC, υπήρξε μεγάλο ενδιαφέρον για την εισαγωγή φυσικών ψυκτικών μέσων, αρχικά στην οικιακή ψύξη και μετά στην εμπορική ψύξη, καθώς η φόρτιση με ψυκτικό μέσο και τα ποσοστά διαρροής είναι σχετικά υψηλά.

Γράφει ο Ελευθέριος Κουνέλας, Ναυπηγός Μηχανικός Για την CoolSys

Η ονομασία «προπάνιο» προέρχεται από την ονοματολογία κατά IUPAC. Συγκεκριμένα, το πρόθεμα «προπ-» δηλώνει την παρουσία τριών (3) ατόμων άνθρακα ανά μόριο της ένωσης, το ενδιάμεσο «-αν» δείχνει την παρουσία μόνο απλών δεσμών μεταξύ ατόμων άνθρακα στο μόριο και η κατάληξη «-ιο» φανερώνει ότι δεν περιέχει χαρακτηριστικές ομάδες με χαρακτηριστικές καταλήξεις, δηλαδή ότι είναι ένας υδρογονάνθρακας, αφού η ονομασία δεν αναφέρει χαρακτηριστικές ομάδες ούτε ως προθέματα.Το προπάνιο είναι οργανική ένωση, που περιέχει άνθρακα και υδρογόνο, με μοριακό τύπο C3H8.
Με βάση το σύστημα ονομασίας που ξεκίνησε με τους φθοροχλωράνθρακες CFCs, έχει ονομασία HC – Hydrocarbons με κωδικό R-290.

Ο κωδικός R-290 παράγεται ως εξής: Το R προέρχεται από την αγγλόφωνη λέξη Refrigerant. Το πρώτο ψηφίο (2) σημαίνει ότι η ένωση περιέχει 2+1 = 3 άτομα άνθρακα (ανά μόριο). Το δεύτερο ψηφίο (9) σημαίνει ότι η ένωση περιέχει 9-1= 8 άτομα υδρογόνου. Και, τέλος, το τελευταίο ψηφίο (0), σημαίνει (εμμέσως) ότι η ένωση είναι υδρογονάνθρακας, αφού έχει όλα τα προβλεπόμενα άτομα υδρογόνου για τρία (3) άτομα άνθρακα ανά μόριο.

Η χρήση υδρογονανθράκων (HC) ως ψυκτικών μέσων R600a (ισοβουτάνιο) και R290 (προπάνιο) για αντικαταστάσεις για HCFC και HFCs συνεχίζεται σε όλο τον κόσμο. Τα R600a και R290 έχουν συντελεστές δυναμικού καταστροφής του όζοντος (ODP) μηδέν (0,0) και δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη τρία (3,0), οι οποίοι είναι κατά πολύ χαμηλότεροι των ψυκτικών μέσων που πρόκειται να αντικαταστήσουν. Και οι δύο έχουν αποδεκτά επίπεδα τοξικότητας. Ωστόσο, και τα δύο είναι εύφλεκτα ψυκτικά υγρά. Κανένα από αυτά δεν αποτελείάμεσες αντικαταστάσεις για HCFCs ή HFCs. Υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των R600a και R290 και των ψυκτικών μέσων, που δεν είναι υδρογονάνθρακες HC, οι οποίες πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον χειρισμό, την επεξεργασία και την εφαρμογή.

Το κύριο μειονέκτημα που συζητείται σε σχέση με τη χρήση του R290 είναι ο κίνδυνος που βασίζεται στην αναφλεξιμότητάτου. Αυτό οδηγεί στην αναγκαιότητα πολύ προσεκτικού χειρισμού και προφυλάξεων ασφαλείας. Λόγω της ευφλεκτότητας του προπανίου σε ευρύ φάσμα συγκεντρώσεων είναι απαραίτητες οι προφυλάξεις ασφαλείας, τόσο στην ίδια τη συσκευή όσο και στο εργοστάσιο παραγωγής αλλά και κατά την διάρκεια της εγκατάστασης και επισκευής. Το βασικό κοινό σημείο εκκίνησης είναι ότι τα ατυχήματα πρέπει να έχουν δύο βασικές προϋποθέσεις. Η μια είναι το εύφλεκτο μείγμα συγκέντρωσης αερίου και αέρα και η άλλη είναι η πηγή πρόκλησης της ανάφλεξης από ηλεκτρικούς διακόπτες, ηλεκτροκινητήρες ή υψηλή θερμοκρασία.

Οι κίνδυνοι ελαχιστοποιούνται και η ασφάλεια εξασφαλίζεται μέσω:

• Μείωσης του μείγματος καυσίμου / αέρα διαμέσων, Περιορισμένου ορίου φόρτισης για να αποφευχθεί η επίτευξη του LFL
  Περιορισμός στις διαρροές – π.χ. ελάχιστες μηχανικές συνδέσεις
  Ελαχιστοποίηση κινδύνου συγκέντρωσης – π.χ Υποχρεωτικός εξαερισμός.
• Απομάκρυνσης πηγών ανάφλεξης και θερμότητας
  Απαιτήσεων εφαρμογής και τοποθέτησης.
  Αυστηρών απαιτήσεων κατασκευής για επικίνδυνες περιοχές κατά ΑΤΕΧ και PED – π.χ. ηλεκτρικοί διακόπτες, κινητήρες, χειριστήρια και ελεγκτές
• Απαιτήσεων σήμανσης και προσβασιμότητας.
• Εκπαίδευσης.

Η ογκομετρική χωρητικότητα του R290 είναι περίπου 2,5 έως 3 φορές μεγαλύτερη από εκείνη του R 600a. Επομένως, η επιλογή είτε για R 290 είτε για R 600a θα οδηγήσει σε διαφορές στο σχεδιασμό του συστήματος λόγω των διαφορετικών απαιτούμενων ροών όγκου που απαιτούνται για την ίδια ψύξη. Η ογκομετρική ικανότητα ψύξης είναι μια τιμή που υπολογίζεται από την πυκνότητα του αερίου αναρρόφησης και τη διαφορά της ενθαλπίας κατά την εξάτμιση.

Ιδιότητες Ψυκτικών Ρευστών

Θεωρητική προβολή απόδοσης συμπιεστή προπανίου σε σύγκριση με συμπιεστή R404a ως αντικατάσταση σε εφαρμογή εμπορικής ψύξης.

Συνθήκες κατά ΕΝ12900: -35/40^οC, Return gas Temperature 20^οC, Νo sub cooling

Το R290 έχει την μέγιστη κρίσιμη θερμοκρασία σε σχέση με τα R22, R404a, R407C,R410a, οπότε σε γενικές γραμμές μέγιστη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης, που σημαίνει μεγαλύτερη απόδοση.
Η ποσότητα του ψυκτικού εξαρτάται πάντα από τον τύπο του συστήματος.Το R290 απαιτεί φόρτιση περίπου 40-50% λιγότερου ψυκτικού συγκριτικά με τα R404A και R134a. Σύμφωνα με το πρότυπο EN 60335-2-24, η μέγιστηφόρτιση ψυκτικού μέσου στην περίπτωση R290 είναι 150g για μικρές εφαρμογές εμπορικής ψύξης και οικιακές εφαρμογές.

Το ψυκτικό R290 χρησιμοποιείται συνήθως με POE πολυεστερικό λάδι οπότε η συμβατότητα είναι σχεδόν ταυτόσημη με R134a ή R404A από την πλευρά του λαδιού. Το R290 είναι χημικά ανενεργό στα κυκλώματα ψύξης, επομένως δεν υπάρχουν συγκεκριμένα προβλήματα. Η διαλυτότητα με εστερικό έλαιο είναι αρκετά καλή.

Πίνακας Θερμοκρασίας – Πίεσης
των R290 και R600a έναντι R134a και R404A αντίστοιχα.