Węglowodory

Właściwości ogólne

W roli czynników chłodniczych powszechnie wykorzystuje się następujące węglowodory:

propan (R290),
izobutan (R600a),
propylen (R1270).

Wiele innych węglowodorów, na przykład mieszaniny zawierające etan, propan lub butan, wykorzystuje się również jako czynniki chłodnicze.

Propan był przedmiotem dyskusji od końca lat 80. jako zamiennik CFC, a w szczególności R22 (HCFC). Poza wysoką palnością, R290 ma bardzo podobne właściwości do R22. Czynnik ten był długo wykorzystywany w chłodnictwie i dlatego jest interesującym kandydatem. Jednakże jego łatwopalność ograniczyła jego zastosowanie. Izobutan (R600a) został wprowadzony do urządzeń gospodarstwa domowego w niektórych częściach świata już na początku procesu stopniowego wycofywania CFC, natomiast R290 został wprowadzony później jako zamiennik R134a, R22 lub R404A w szerokim spektrum urządzeń.

Efektywność

Węglowodory posiadają doskonałe właściwości termodynamiczne i pod tym względem, w przypadku większości zastosowań, są równie dobre lub nawet lepsze od czynników chłodniczych HFC lub HCFC.

Bezpieczeństwo

Węglowodory są wysoce łatwopalne i trzeba z nimi postępować ostrożnie. Jeśli używa się ich w sposób odpowiedzialny, nadają się do wielu zastosowań w chłodnictwie i klimatyzacji. Aby zapewnić bezpieczeństwo, wprowadzono różne międzynarodowe, regionalne oraz krajowe normy i przepisy dotyczące zastosowania węglowodorów. Węglowodory mogą stwarzać zagrożenie wybuchem tylko wtedy, gdy ich stężenie mieści się pomiędzy dolną i górną granicą palności. Obecnie w szybkim tempie opracowywane są normy w zakresie bezpieczeństwa, co jest niezbędne, aby móc w pełni wykorzystać potencjał tych czynników chłodniczych. Główne normy to IEC 60335-2-40, IEC 60335-2-89, ISO 5149 i EN378.

Jeśli przestrzega się norm bezpieczeństwa, stężenie wyciekającego czynnika chłodniczego nie przekracza dolnej granicy palności (LFL), w której może dojść do zapłonu, nawet w ekstremalnych sytuacjach. Niezbędne środki ostrożności i konstrukcja systemu zależą od ilości stosowanego czynnika chłodniczego. Ogólnie rzecz biorąc, należy unikać źródeł zapłonu wewnątrz instalacji. Większość węglowodorów jest nietoksyczna, a głównym zagrożeniem dla bezpieczeństwa jest ich łatwopalność, jednakże węglowodory w postaci lotnej są cięższe od powietrza i wypierają powietrze z płuc.

		R600a		R290
Dolna granica palności (LFL)	1,8%	ok. 38 g/m³	2,1%	ok. 38 g/m³
Górna granica palności (UFL)	8,5%	ok. 203 g/m³	9,5%	ok. 171 g/m³
Temperatura samozapłonu	494°C
Dolne i górne granice palności

Prace instalacyjne i konserwacyjne mogą być wykonywane wyłącznie przez upoważniony personel, który posiada uprawnienia do instalacji i konserwacji układów chłodniczych zawierających łatwopalne czynniki chłodnicze.

Wpływ na środowisko

Węglowodory zaliczają się do grupy naturalnych czynników chłodniczych oraz mają zerowy potencjał ODP i znikomy wskaźnik GWP. Z zasady węglowodory są produktem ubocznym przemysłu petrochemicznego.

Ciśnienie i temperatura

Właściwości chłodnicze węglowodorów, takie jak ciśnienie, spręż i temperatura tłoczenia są pod wieloma względami podobne do właściwości HCFC lub HFC.

Właściwości chemiczne

Najczęściej stosowane węglowodory (propan i izobutan) są kompatybilne ze standardowymi olejami i materiałami stosowanymi z HFC. Wyjątkiem jest propen (propylen), który nie jest kompatybilny z neoprenem. W związku z tym do tego czynnika chłodniczego należy stosować specjalne uszczelki o-ring.

Aspekty ekonomiczne

Względny koszt instalacji wykorzystującej węglowodory w dużym stopniu zależy od zastosowania. W instalacjach domowych i małych instalacjach komercyjnych koszt systemu jest podobny do kosztu systemu wykorzystującego HFC. W komercyjnych i przemysłowych instalacjach chłodniczych systemy wykorzystujące HC są zwykle stosunkowo drogie ze względu na potrzebę stosowania obudów przeciwwybuchowych dla urządzeń elektrycznych, chociaż w przypadku agregatów chłodniczych umieszczonych na zewnątrz, dodatkowy koszt związany z zapewnieniem bezpieczeństwa jest mniejszy.

Typowe zastosowania

Typowe zastosowania węglowodorów to:

Chłodziarki i zamrażarki w gospodarstwach domowych
Chłodziarki do napojów
Zamrażarki do lodów i zamrażarki komercyjne
Chłodziarki komercyjne
Chłodziarki do piwa
Dozowniki napojów
Osuszacze
Pompy ciepła
Instalacje chłodnicze w supermarketach (w połączeniu z chłodzeniem pośrednim lub w wysokim stopniu układów kaskadowych z CO₂)
Małe klimatyzatory