Το R744 (CO2) είναι ένα ψυκτικό ρευστό με δείκτη ODP=0 και GWP=1 ενώ διαθέτει και πολλά πλεονεκτήματα όπως υψηλή λανθάνουσα θερμότητα ατμοποίησης, χαμηλό ειδικό όγκο ενώ δεν είναι εύφλεκτο ή τοξικό. Αυτοί οι λόγοι έχουν οδηγήσει στην ολοένα μεγαλύτερη χρήση του σε πολλές ψυκτικές εγκαταστάσεις. Ένα από τα σημεία που θέλει προσοχή είναι η χρήση του κατάλληλου λιπαντικού.
Γράφει ο Δαλαβούρας Δημήτριος
Μηχανολόγος Μηχανικός ΕΜΠ, MSc, MBA
OPMP ASHRAE Certified
Γενική Ψυκτική ΑΤΕΚΕ
Είδη λιπαντικών
Τα ψυκτικά συστήματα με R744 δεν διαφέρουν στον τρόπο λειτουργίας από τα υπόλοιπα συστήματα συμπίεσης ατμών. Υπάρχουν ωστόσο διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, όπως οι υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες καθώς και διαφορετικοί τύποι συστημάτων όπως cascade, booster, παράλληλης συμπίεσης κτλ που επηρεάζουν την επιλογή του λιπαντικού. Σε γενικές γραμμές τα είδη λιπαντικών που χρησιμοποιούνται είναι τα πολυεστερικά POE, οι πολαλφαολεφίνες PAO και οι πολυαλκυλενογλυκόλες PAG.
Σύγκριση των ειδών λιπαντικού
Όπως και στα υπόλοιπα ψυκτικά κυκλώματα έτσι και σε αυτά που λειτουργούν με R744 η λίπανση του συμπιεστή γίνεται μέσω ενός μείγματος ψυκτικού μέσου και λιπαντικού που είτε εγχύονται απευθείας στις μπιέλες και τους κυλίνδρους είτε μέσω αντλίας με κυκλοφορία λιπαντικού. Σε κάθε περίπτωση αυτό που ζητάμε από το σύστημα λίπανσης είναι η δημιουργία ενός φιλμ προστασίας στα τοιχώματα των κυλίνδρων του συμπιεστή ώστε να μην υπάρχει επαφή μετάλλου με μέταλλο που θα οδηγούσε σε φθορά του συμπιεστή.
Η διαλυτότητα του λιπαντικού στο ψυκτικό ρευστό στο λιπαντικό είναι ανάλογη της πίεσης, που σημαίνει ότι όσο μεγαλώνει η πίεση τόσο αυξάνεται και η διαλυτότητα. Αντίθετα το ιξώδες του λιπαντικού είναι αντιστρόφως ανάλογο της πίεσης, που σημαίνει ότι όσο αυξάνεται η πίεση μειώνεται το ιξώδες του λιπαντικού. Θα πρέπει λοιπόν να ελέγχουμε την συμπεριφορά του λιπαντικού μέσου σε όλο το εύρος πιέσεων λειτουργίας του συστήματος.
Επιπλέον το ιξώδες μεταβάλλεται ανάλογα με τη θερμοκρασία έτσι είναι πιο παχύρευστο όταν είναι κρύο και γίνεται πιο λεπτόρευστο όσο ανεβαίνει η θερμοκρασία. Το ιξώδες που θέλουμε πρέπει να έχει μία ελάχιστη τιμή που θα εξασφαλίζει την προστασία από την φθορά αλλά δεν θέλουμε να είναι πολύ μεγάλο καθώς θα καθυστερούσε η δημιουργία του φιλμ προστασίας στις επιφάνειες που υπάρχει τριβή. Όταν ένας συμπιεστή δεν βρίσκεται σε λειτουργία θα πρέπει μέσω αντιστάσεων να διατηρείται μία ελάχιστη θερμοκρασία λιπαντικού, ενώ ταυτόχρονα με τη θέρμανση αυτή επιτυγχάνουμε την εξάτμιση του ψυκτικού μέσου που έχει αναμειχθεί με το λιπαντικό. Αυτό είναι επίσης σημαντικό καθώς σε διαφορετική περίπτωση αυτή η εξάτμιση θα γινόταν απότομα μέσα στον συμπιεστή κάτι που θα μπορούσε να δημιουργήσει κενά στο προστατευτικό φιλμ που έχει δημιουργηθεί.
Μία σημαντική διαφορά μεταξύ των λιπαντικών POE και των PAG,PAOείναι η διαλυτότητα τους στο R744. Σε γενικές γραμμές στα POE λιπαντικά υπάρχει διαλυτότητα ενώ στα PAG,PAO δεν υπάρχει ανάμιξη. Στο παρακάτω διάγραμμα παρουσιάζεται η διαλυτότητα σε σχέση με τη θερμοκρασία:
Πηγή: Seeton,2000
Η διαλυτότητα των POE λιπαντικών σημαίνει ότι ευνοείται η επιστροφή του λιπαντικού που έχει διαφύγει στο ψυκτικό δίκτυο πίσω στους συμπιεστές. Από την άλλη πλευρά όμως αυτή η εξαιρετική διαλυτότητα των λιπαντικών POE σημαίνει ταυτόχρονα ότι έχουμε μεγαλύτερη μείωση του ιξώδους του λιπαντικού σε τυπικές συνθήκες λειτουργίας ενός transcriticalσυστήματος R744. Για το λόγο αυτό όταν επιλέγονται POE λιπαντικά συνήθως επιλέγεται χαμηλότερη τιμή ιξώδους. Αντίστοιχα τα PAGλιπαντικά παρουσιάζουν χειρότερη συμπεριφορά ως προς την επιστροφή του λιπαντικού από το δίκτυο αλλά μπορούν να επιλεγούν χαμηλότερες τιμές ιξώδους που σημαίνει καλύτερη λιπαντική συμπεριφορά στον συμπιεστή. Το ιδανικό θα ήταν να σχεδιαστεί κάποιο λιπαντικού που να συνδυάζει τις δύο αυτές συμπεριφορές διαθέτοντας υψηλή διαλυτότητα στο R744 όπου συμπαρασύρεται από το ψυκτικό μέσο και να μην υπάρχει μείωση του ιξώδους στις συνθήκες όπου το μείγμα είναι πλούσιο σε λιπαντικό.
Σε μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί φαίνεται ότι τα PAG λιπαντικά παρέχουν καλύτερη προστασία για τους συμπιεστές σε σύγκριση με τα POEεν μέρει γιατί είμαστε αναγκασμένοι να χρησιμοποιήσουμε μεγαλύτερου ιξώδους POE λιπαντικά.
Πηγή: Dees D.
Τα λιπαντικά PAO αντέχουν σε θερμοκρασίες έως τους 175oC, τα POEέως 210oC ενώ τα PAGαντέχουν ακόμα υψηλότερες θερμοκρασίες.
Όλα τα λιπαντικά είναι υδροσκοπικά και για το λόγο αυτό θα πρέπει να αποφεύγουμε πάντα την επαφή τους με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Τα PAO καιPAG λιπαντικά είναι περισσότερο υδροσκοπικά από τα POE. Ωστόσο είναι σημαντικό ότι τα πρώτα σε επαφή με το νερό δεν δημιουργούν οξέα που μπορεί να προκαλέσουν ζημιά στον συμπιεστή σε αντίθεση με τα POE τα οποία υδρολύονται και σχηματίζουν ασθενή οξέα και αλκόολες.
Τέλος είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι τα PAGκαι POE δεν διαλύονται το ένα στο άλλο και δεν θα πρέπει ποτέ να αναμειγνύονται σε ένα ψυκτικό σύστημα.
