Συστήματα κλιματισμού

Άνοιξη, η εποχή που οι περισσότεροι οδηγοί σκέφτονται να συντηρήσουν το κλιµατιστικό του αυτοκινήτου τους. Στο αφιέρωµά µας παρουσιάζουµε τις αλλαγές που έχουν γίνει στα ψυκτικά ρευστά και στα λιπαντικά που χρησιµοποιούνται, όπου οι βελτιώσεις είναι διαρκείς.

Εδώ και αρκετά χρόνια, το σύστηµα κλιµατισµού (air condition) έχει γίνει ένα απαραίτητο στοιχείο εξοπλισµού για την άνεση, γιατί όχι και την ασφάλεια, κάθε αυτοκινήτου. Δηµιουργεί ένα υγιές, ισορροπηµένο περιβάλλον, καθώς δροσίζει τον αέρα στην καµπίνα, αφαιρεί την υγρασία, καθαρίζει, γενικά, την ατµόσφαιρα, έτσι ώστε ο οδηγός και οι επιβάτες να µετακινούνται ξεκούραστα και πολιτισµένα, σε µία σταθερή, κατά το δυνατόν, θερµοκρασία.

Επειδή, ωστόσο, τα υλικά που χρησιµοποιούνται για τη λειτουργία του συστήµατος επιβαρύνουν µε διάφορους τρόπους το περιβάλλον, έχουν επέλθει µε τον καιρό, σηµαντικές αλλαγές, ώστε το A/C να γίνει πιο «πράσινο», αναφορικά, κυρίως, µε τα χρησιµοποιούµενα χηµικά, το ψυκτικό ρευστό και τα λιπαντικά.

Η τρύπα του όζοντος

Το όζον αποτελεί αλλοτροπική μορφή του οξυγόνου (τριατομικό οξυγόνο – Ο3). Συγκεντρώνεται στα ανώτερα τμήματα της ατμόσφαιρας σχηματίζοντας ένα στρώμα, που βρίσκεται στη στρατόσφαιρα, και έχει διαφορετικό πάχος ανάλογα με την τοποθεσία και την εποχή του χρόνου. Το στρώμα αυτό προστατεύει από την ηλιακή ακτινοβολία, απορροφώντας σημαντικό τμήμα της υπεριώδους ακτινοβολίας.

Τρύπα του όζοντος ονομάζουμε το φαινόμενο κατά το οποίο το στρώμα του όζοντος μειώνεται σε πάχος πέραν του φυσιολογικού. Αυτό έχει αρνητικά αποτελέσματα στην ανθρώπινη υγεία, ενώ αυξάνει τη θερμοκρασία στον πλανήτη και συμβάλλει στο λιώσιμο των πάγων.

Το φαινόµενο αυτό θεωρείται πως δηµιουργήθηκε από υπερβολική χρήση χλωροφθορανθράκων (CFC), που χρησιµοποιούνταν ευρέως ως προωθητικά αέρια και στα κλιµατιστικά.

Οι χλωροφθοράνθρακες περιέχουν χλώριο, το οποίο είναι ιδιαίτερα καταστροφικό για το όζον. Ενδεικτικά, ένα μόριο χλωρίου καταστρέφει μέχρι και 100.000 μόρια όζοντος πριν την αδρανοποίησή του.

Η ύπαρξη της τρύπας του όζοντος παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1982. Η Βρετανική Ομάδα Διερεύνησης της Ανταρκτικής παρουσίασε μία μελέτη, σύμφωνα με την οποία, διαπίστωσαν σοβαρή μείωση του όζοντος σε ποσοστό 40% περίπου μέχρι το 1984, έναντι των περασμένων ετών.

Τον Σεπτέμβριο του 1987 υπεγράφη από 46 χώρες το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, που αποτελεί τη σημαντικότερη πράξη αντιμετώπισης του φαινομένου της τρύπας του όζοντος, μέχρι σήμερα. Στόχος του Πρωτοκόλλου ήταν η σταδιακή εξάλειψη των χλωροφθορανθράκων, ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα.

Ορίστηκε, επίσης, χρονοδιάγραμμα για την αποκατάσταση του όζοντος που είχε, ήδη, καταστραφεί. Όποια χώρα υπογράφει το Πρωτόκολλο, υποχρεούται αυτόματα να διακόψει την παραγωγή και κατανάλωση χλωροφθορανθράκων. Από το καλοκαίρι του 2009 η εφαρμογή του πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ έγινε οικουμενική, καθώς υπέγραψε και η τελευταία από τις 196 χώρες-μέλη του Ο.Η.Ε.

Η τρύπα του όζοντος έχει πλέον σταµατήσει να µεγαλώνει, αλλά ακόµα δεν έχει ξεκινήσει η αποκατάστασή της σε ικανοποιητικούς ρυθµούς. Σύµφωνα µε εκτιµήσεις, τα επίπεδα του όζοντος θα έχουν φτάσει εκείνα της δεκαετίας του ’80 γύρω στο 2075.

Οι συγκεντρώσεις των αερίων

Τα αέρια του θερµοκηπίου είναι περίπου 20 και έχουν όγκο µικρότερο από 1% του συνολικού όγκου της ατµόσφαιρας. Τα σηµαντικότερα είναι οι υδρατµοί (H₂O), το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), το µεθάνιο (CH₄), το υποξείδιο του αζώτου (N₂O), οι χλωροφθοράνθρακες (CFC) και το τροποσφαιρικό όζον (O₃). Κάθε µεταβολή στις συγκεντρώσεις αυτών των αερίων, διαταράσσει το ενεργειακό ισοζύγιο, προκαλεί µεταβολή της θερµοκρασίας και, ως εκ τούτου, κλιµατικές αλλαγές.

Οι υδρατµοί, αν και απορροφούν το 65% της υπέρυθρης ακτινοβολίας, δεν φαίνεται να έχουν επηρεαστεί άµεσα από την ανθρώπινη δραστηριότητα. Αντίθετα, οι συγκεντρώσεις των υπόλοιπων αερίων έχουν µεταβληθεί, µε σηµαντικότερη µεταβολή αυτή του CO₂, που αποτελεί αέριο το οποίο διαφεύγει στην ατµόσφαιρα µε την καύση των ορυκτών καυσίµων.

Το φαινόµενο του θερµοκηπίου

Φαινόμενο του θερμοκηπίου αποκαλείται η διαδικασία, κατά την οποία η ατμόσφαιρα συγκρατεί θερμότητα και συμβάλλει στην αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της γης. Έτσι, επιτυγχάνεται η διατήρηση των θερμοκρασιακών συνθηκών που επικρατούν σε αυτήν.

Η συγκέντρωση μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα (CO2), αλλά και άλλων αερίων, των αερίων του θερμοκηπίου, όπως λέγονται, εξαιτίας των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, εμποδίζει περαιτέρω τη θερμότητα να διαφύγει. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση της θερμοκρασίας στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και τη μετατροπή του πλανήτη σε ένα τεράστιο θερμοκήπιο. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να έχει πολλές αρνητικές συνέπειες για όλο τον πλανήτη.

Η άνοδος της θερµοκρασίας σταδιακά θα προκαλεί αλλαγή στο κλίµα της Γης.

Συγκεκριμένα, οι ζώνες βροχοπτώσεων θα μετακινηθούν από τον Ισημερινό προς το Βορρά. Αυτό σημαίνει πως θα προκληθεί ερημοποίηση του κάτω τμήματος της εύκρατης ζώνης και θα συντελεστούν αλλαγές στα είδη βλάστησης, καθώς και στις γεωργικές και δασικές εκτάσεις. Ακόμη, εξαιτίας της μεταβολής του ρυθμού του υδρολογικού κύκλου, οι υδάτινοι πόροι θα περιοριστούν, ενώ οι ανάγκες άρδευσης και ύδρευσης θα αυξηθούν.

Τον Δεκέµβριο του 1997, υπεγράφη από πολλές χώρες το Πρωτόκολλο του Κιότο, το οποίο βάζει φραγµούς στην αύξηση των εκποµπών των αερίων του θερµοκηπίου. Δεσµεύει όλες τις χώρες, και, κυρίως, τις αναπτυγµένες βιοµηχανικά, να µειώσουν σταδιακά τις εκποµπές των έξι σηµαντικότερων από τα αέρια του θερµοκηπίου.

Τα φθοριούχα αέρια

Τα φθοριούχα αέρια ή F-Gases, όπως συχνά τα αποκαλούμε, είναι μία οικογένεια από αέρια που χρησιμοποιούνται σε πολλές εφαρμογές, με σημαντικότερη αυτή των συστημάτων ψύξης και του κλιματισμού.

Αυτά τα αέρια, μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), το μεθάνιο (CH₄) και το υποξείδιο του αζώτου (N₂O), συμπεριλαμβάνονται στην ομάδα των αερίων του θερμοκηπίου, οι εκπομπές των οποίων ελέγχονται από το Πρωτόκολλο του Κιότο.

Παρόλο που οι εκπομπές των φθοριούχων αντιπροσωπεύουν, σήμερα, μόλις το 2% του συνόλου των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου, η ομάδα αυτή έχει σημαντικά αυξητική τάση, ενώ, ταυτόχρονα, είναι αέρια με πολύ υψηλό δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη (GWP).

Σύµφωνα µε το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, τα τελευταία  χρόνια, συζητείται έντονα η σταδιακή µείωση της παραγωγής και χρήσης των φθοριούχων αερίων.

Να θυμίσουμε ότι στα πρώτα χρόνια εφαρμογής του πρωτοκόλλου, είχε προταθεί η χρήση των HFC ως λύση για το πρόβλημα της τρύπας του όζοντος. Στην πορεία, όμως, ανέκυψε ζήτημα συμμετοχής αυτών των αερίων στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, οπότε τέθηκαν νέοι περιορισμοί. Σήμερα, απαγορεύεται η χρήση φθοριούχων αερίων με GWP μεγαλύτερο του 150 σε κλιματιστικά για επιβατικά αυτοκίνητα και η απαγόρευση είναι υποχρεωτική για όλα τα νέα αυτοκίνητα από το 2017 και μετά.

Από το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ προέκυψε ο Κανονισμός EU 2037/2000 για τις ουσίες που καταστρέφουν το όζον, ο οποίος εξελίχθηκε στον αναθεωρημένο κανονισμό EU 1005/2009. Αντίστοιχα, από το Πρωτόκολλο του Κιότο προέκυψε ο κανονισμός EU 814/2006 F-Gas Regulation και ο αναθεωρημένος EU 517/2014. Σήμερα, οι κανονισμοί αυτοί έχουν ενσωματωθεί στον «Ενεργειακό χάρτη πορείας για το 2050».

Ψυκτικά ρευστά

Ψυκτικό ρευστό ή μέσο ονομάζεται κάθε ρευστό που έχει την ιδιότητα να εξατμίζεται, απορροφώντας θερμότητα και, ταυτόχρονα, έχει χαμηλό σημείο βρασμού σε ατμοσφαιρική πίεση. Ένα ρευστό, για να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό, θα πρέπει να διαθέτει κάποιες φυσικές, χημικές και θερμοδυναμικές ιδιότητες, να είναι ασφαλές και οικονομικό. Ως πρώτο ψυκτικό υγρό χρησιμοποιήθηκε η αμμωνία, το 1865, για βιομηχανική χρήση.

Το ψυκτικό ρευστό διχλωρο-διφθορο-μεθάνιο παρουσιάζεται από την εταιρεία Dupont, το 1930, με την εμπορική ονομασία Φρέον ή R-12. Χρησιμοποιήθηκε για πολλά χρόνια περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο και το όνομά του έγινε συνώνυμο του ψυκτικού ρευστού. Έτσι, σήμερα, πολλοί αποκαλούν όλα τα ψυκτικά ρευστά με τον όρο φρέον.

Κατά καιρούς έχουν χρησιμοποιηθεί αρκετά ψυκτικά ρευστά, ανάλογα με την εφαρμογή. Το κατάλληλο ψυκτικό πρέπει να έχει ιδιότητες όπως:

1. Να μην είναι τοξικό, καθώς θα υπάρχει κίνδυνος από μία απλή διαρροή στο κλιματιστικό κύκλωμα
2. Να μην είναι εύφλεκτο ή εκρηκτικό, διότι σε περίπτωση διαρροής υπάρχει κίνδυνος πυρκαγιάς στην καμπίνα των επιβατών
3. Να έχει χαμηλό σημείο βρασμού
4. Να μην είναι διαβρωτικό
5. Να αναμιγνύεται με λιπαντικά, χωρίς να καταστρέφει τη λιπαντική τους ικανότητα
6. Να είναι ανιχνεύσιμο, σε περίπτωση διαρροής του
7. Να είναι οικονομικό, αλλά και φιλικό προς το περιβάλλον.

Ας δούµε τα σηµαντικότερα από τα ψυκτικά ρευστά που χρησιµοποιούνται στην αυτοκινητοβιοµηχανία.

• Ψυκτικό R12

Μέχρι πριν λίγα χρόνια, στα συστήματα κλιματισμού των αυτοκινήτων χρησιμοποιούσαν το ψυκτικό ρευστό R12 ή διχλωρο-διφθορο-μεθάνιο (CCl2F2).

Το R-12 είναι ψυκτικό ρευστό που περιέχει σε µεγάλο ποσοστό χλώριο και, πλέον,θεωρείται η κύρια αιτία καταστροφής του όζοντος.

Η χρήση του ήταν πολύ ευρεία στα συστήματα κλιματισμού των αυτοκινήτων, λόγω των χαμηλών πιέσεων και της καλής συνεργασίας με τα ελαστικά εξαρτήματα του αυτοκινήτου. Έχει, ήδη, απαγορευτεί η πώληση, αλλά και η χρήση του, παρά τα πολύ καλά θερμοδυναμικά στοιχεία του. Το ψυκτικό R12 έχει τα εξής χαρακτηριστικά:

1. Ατμοποιείται σε ατμοσφαιρική πίεση στους -29,80°C
2. Είναι εύφλεκτο
3. Δεν είναι εκρηκτικό
4. Είναι άοσμο
5. Δεν είναι τοξικό, εκτός αν έρθει σε επαφή με καυτές επιφάνειες και φλόγες
6. Δεν διαβρώνει τα μέταλλα, ούτε τα ελαστομερή
7. Είναι αναμίξιμο με ορυκτέλαια
8. Είναι υγροσκοπικό
9. Είναι βλαβερό για το περιβάλλον
10. Σε αέρια κατάσταση είναι βαρύτερο από τον αέρα, και υπάρχει ο κίνδυνος ασφυξίας κοντά στην επιφάνεια του εδάφους.

Τα λιπαντικά που πρέπει να χρησιμοποιούνται με το R12 είναι τα ορυκτέλαια και αυτό είναι το βασικότερο θέμα που πρέπει να προσεχθεί, όταν πρόκειται να γίνει αντικατάσταση σε παλαιά συστήματα κλιματισμού αυτοκινήτου.

Συστατικό του ψυκτικού R12 είναι το χλώριο. Με την υπεριώδη ακτινοβολία ελευθερώνεται ένα άτομο χλωρίου από το R12, το οποίο ανεβαίνει μέχρι τη στοιβάδα του όζοντος και αντιδρά με το όζον. Τότε, διασπάται το όζον (Ο₃) και προκύπτει ένα μόριο οξυγόνου (Ο₂) και ένα μονοξείδιο του χλωρίου (ClO). Αυτό στη συνέχεια αντιδρά πάλι με το οξυγόνο και ελευθερώνει χλώριο (Cl). Οι αντιδράσεις είναι κυκλικές, αλλά γίνονται με διαφορετική ταχύτητα. Έτσι, αυξάνει το ποσοστό οξυγόνου και μειώνεται το ποσοστό όζοντος. Ένα κιλό R12 αντιστοιχεί σε 4.000 τόνους CO₂, όσον αφορά το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Για τον λόγο αυτό, απαγορεύτηκε η χρήση του ψυκτικού R12 σε ολόκληρη την Ευρώπη, καθώς και στις περισσότερες υπόλοιπες χώρες, και σταμάτησε η παραγωγή του. Συμπερασματικά, το R12 έχει αρνητική συνεισφορά τόσο σε ό,τι αφορά την τρύπα του όζοντος, όσο και στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

• Ψυκτικό R134a

Από το 1990, οι περισσότερες αυτοκινητοβιομηχανίες χρησιμοποιούν το R134a ή C2H2F4 (τετραφθορο-αιθάνιο) ως ψυκτικό για τα συστήματα κλιματισμού. Αυτός ο φθοράνθρακας δεν περιέχει άτομα χλωρίου, σε αντίθεση με το ψυκτικό R12, και δεν είναι βλαβερός για το στρώμα του όζοντος.

Το ψυκτικό ρευστό R134a είναι αποτέλεσμα πολυετών ερευνών από εταιρείες κατασκευής των ψυκτικών μέσων (Dupont, Atochem, ICI, κ.λπ.) και κυκλοφόρησε στο εμπόριο το 1990 προς αντικατάσταση του R12. Οι πρώτες εφαρμογές του ξεκίνησαν από τα συστήματα κλιματισμού αυτοκινήτων και κατόπιν χρησιμοποιήθηκε και σε άλλα ψυκτικά συστήματα.

Είναι ένα ψυκτικό μέσο που περιέχει, κυρίως, υδροφθοράνθρακες και δεν προκαλεί καταστροφή του όζοντος. Ωστόσο, θεωρείται βλαβερό για το περιβάλλον, γιατί συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Τα ψυκτικά R134a και R12 έχουν παραπλήσιες ιδιότητες και αντιδρούν με παρόμοιο τρόπο στη θερμότητα και την πίεση. Τα θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά τους είναι σχεδόν ίδια, με λίγο διαφορετικές πιέσεις στις υψηλές θερμοκρασίες. Το R134a είναι αέριο σε κανονική ατμοσφαιρική πίεση και συμπυκνώνεται μόνο όταν ψυχθεί σε θερμοκρασία μικρότερη των -26°C.

Το ψυκτικό R134a έχει τις εξής ιδιότητες:

1. Δεν αναμιγνύεται με ορυκτέλαια, συνεργάζεται μόνο με συνθετικά λιπαντικά, όπως τα PAG
2. Δεν προκαλεί διάβρωση των μετάλλων
3. Προκαλεί διάβρωση ορισμένων πλαστικών, συνεπώς, πρέπει να χρησιμοποιείτε μόνο τις κατάλληλες τσιμούχες και o-rings για το R134a
4. Είναι υγροσκοπικό και απορροφά εύκολα την υγρασία
5. Είναι εύφλεκτο και εκρηκτικό
6. Δεν είναι άοσμο
7. Δεν είναι τοξικό σε χαμηλές συγκεντρώσεις
8. Σε αέρια κατάσταση είναι βαρύτερο από τον αέρα.

Το R134a προσβάλλει τα διάφορα στεγανωτικά υλικά (φλάντζες, τσιμούχες) του συμπιεστή, που χρησιμοποιούνταν για το R12. Για τον λόγο αυτό, το R134a δεν πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε συμπιεστή που λειτουργούσε με R12. Σε περίπτωση που χρησιμοποιηθεί θα προκαλέσει την καταστροφή του. Επιπλέον, δεν πρέπει να αναμιγνύονται τα ψυκτικά R12 και R134a, καθώς και ο εξοπλισμός συντήρησης, διότι ενδέχεται να προκληθεί ζημιά στα εξαρτήματα του συστήματος κλιματισμού και στις συσκευές που χρησιμοποιούνται.

• Ψυκτικό R-1234yf

Το HFO ή R-1234yf είναι το νέο ψυκτικό ρευστό που προορίζεται να αντικαταστήσει το R134a στα συστήματα κλιματισμού των αυτοκινήτων, για περιβαλλοντικούς λόγους (φαινόμενο θερμοκηπίου). Είναι προϊόν συνεργασίας της Honeywell και της DuPont.

Το ψυκτικό R-1234yf έχει τις εξής ιδιότητες:

1. Είναι 350 φορές λιγότερο επιβλαβές για το περιβάλλον σε σχέση με το R134a
2. Η διάρκεια ζωής του στην ατμόσφαιρα είναι μόνο 11 μέρες
3. Είναι συμβατό σε μεγάλο ποσοστό με τα ήδη υπάρχοντα συστήματα κλιματισμού που χρησιμοποιούν R134a.

• Ψυκτικό R744

Το R744 είναι η τυπική ονοματολογία για το διοξείδιο του άνθρακα ή CO2 που χρησιμοποιείται ως ψυκτικό. Το «7» δείχνει το φυσικό ρευστό, ενώ το «44» αναφέρεται στο βάρος του. Εμφανίζει, σχετικά, χαμηλή αποδοτικότητα, συγκρινόμενο με τα σύγχρονα ψυκτικά ρευστά.

Το R744 είναι φιλικό προς το περιβάλλον, µε µηδενικό δυναµικό εξάντλησης του όζοντος ODP (Ozone Depletion Potential) και ελάχιστο δυναµικό θέρµανσης του πλανήτη GWP (Global Warming Potential).

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι μία ουσία που μπορεί να υπάρχει ως αέριο ή υγρό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό ρευστό υπό υψηλή πίεση. Διαθέτει εξαιρετικές θερμοδυναμικές ιδιότητες και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Διαφέρει, όμως, από τα άλλα ψυκτικά ρευστά στις πιέσεις λειτουργίας.

Χρησιμοποιείται ως ψυκτικό από το 1850, όμως η χρήση του περιορίστηκε μετά τον 2ο παγκόσμιο πόλεμο και προοδευτικά εγκαταλείφθηκε, κυρίως, λόγω των υψηλών πιέσεων λειτουργίας του. Τώρα επανέρχεται λόγω των περιορισμών που επιβάλλονται, γενικά, στα ψυκτικά ρευστά.

Το R744 είναι ακριβό ως σύστημα και το προτιμούν, μέχρι σήμερα, κυρίως, οι γερμανικές αυτοκινητοβιομηχανίες, με σημαντικότερη τη Mercedes-Benz, που απορρίπτει το R-1234yf, για λόγους που αφορούν την  ασφάλεια.

Το ψυκτικό R-744 έχει τις εξής ιδιότητες:

1. Δεν είναι τοξικό
2. Δεν είναι εύφλεκτο
3. Είναι βαρύτερο από τον αέρα
4. Είναι άοσμο και άχρωμο
5. Δεν επηρεάζει την τρύπα του όζοντος
6. Είναι φιλικό προς το περιβάλλον, με δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη (Global Warming Potential) = 1
7. Σε υψηλή συγκέντρωση μπορεί να είναι τοξικό και ενδέχεται να προκαλέσει ασφυξία.

Μείγµατα ψυκτικών

Παράλληλα με την εξέλιξη των ψυκτικών ρευστών για την πρώτη τοποθέτηση, εξελίξεις υπάρχουν και στα ψυκτικά ρευστά για τη δευτερογενή αγορά. Εδώ, το ζητούμενο ήταν και είναι η καλύτερη απόδοση και το χαμηλότερο κόστος. Έτσι, εξελίχθηκαν τα μείγματα, που μπορεί να είναι αζεοτροπικά της σειράς R-500 (R-5xx) ή ζεοτροπικά της σειράς R-400 (R-4xx).

Τα μείγματα διαφόρων συστατικών έχουν, ήδη, μακρά ιστορία στο ψυκτικό εμπόριο. Τα μείγματα ψυκτικών έχουν αναπτυχθεί και παρουσιάζουν ιδιότητες που τα καθιστούν συγκρίσιμες εναλλακτικές λύσεις ως προς τα ρευστά της πρώτης τοποθέτησης.

Μπορούµε να κάνουµε διάκριση µεταξύ τριών κατηγοριών:

Μεταβατικά µείγµατα, που περιέχουν, ως επί το πλείστον, το HCFC-22 ή R22 ως το κύριο συστατικό. Προορίζονται, κυρίως, ως ψυκτικά µέσα για παλαιότερα συστήµατα, µε σκοπό την απαγόρευση χρήσης των R12, R502 και άλλων CFC.

Μείγµατα HFC, που είναι υποκατάστατα των ψυκτικών R502, R22, R13B1 και R503.

Μείγµατα HFO / HFC, µε χαµηλό GWP.

Ένα αζεοτροπικό μείγμα είναι, συνήθως, συνδυασμός δύο ουσιών, που συμπεριφέρεται σαν να ήταν καθαρό υγρό. Συμπεριφέρεται σαν ένα μόνο ψυκτικό, όταν συμπυκνώνεται ή εξατμίζεται, δηλαδή, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή σε μία δεδομένη πίεση.

Για παράδειγμα:

1. Το R-500 είναι ένα αζεοτροπικό μείγμα 73,8% κ.β. R-12 και 26,2% κ.β. του R152a.
2. Το R-502 είναι ένα αζεοτροπικό μείγμα R-22 και R-115.
3. Το R-507 είναι ένα αζεοτροπικό μείγμα HFC των R-143a και R-125.

Από την άλλη, τα συστατικά ενός ζεοτροπικού μείγματος αλλάζουν τη σύνθεσή τους στις φάσεις υγρού και ατμού. Υπάρχει αλλαγή στη γραμμομοριακή τους σύνθεση, κατά τη διάρκεια της ατμοποίησης ή της συμπύκνωσης και, με αυτόν τον τρόπο, δεν συμπεριφέρονται σαν ένα ενιαίο ψυκτικό.

Χαρακτηριστικά αναφέρουμε ότι το R-410A είναι ένα σχεδόν ζεοτροπικό μείγμα R-32 και R-125.

Τα μείγματα ψυκτικών ρευστών βοηθούν στη σταδιακή κατάργηση των CFC, χωρίς να βλάπτουν τα συμφέροντα των τελικών χρηστών. Είναι φθηνότερα από το R134a και άλλες εναλλακτικές λύσεις και εύκολα διαθέσιμα.

Τα μείγματα με βάση το HCFC είναι μία προσωρινή λύση αντικατάστασης CFC που, όμως, κρύβει αρκετούς κινδύνους. Στην αγορά κυκλοφορούν ρευστά επικίνδυνα, σε ό,τι αφορά την αναφλεξιμότητα, ή τα οποία ενδέχεται να προκαλέσουν βλάβη στο αυτοκίνητο.

Η εισαγωγή περισσότερων ψυκτικών στην αγορά δημιουργεί σύγχυση στους τεχνικούς, προκαλώντας περισσότερες περιπτώσεις μόλυνσης από κακή ανάμιξη κατά τη λειτουργία του συστήματος ψύξης.

Κατά τη συντήρηση του κλιµατιστικού υπάρχει, πλέον, ανάγκη ο τεχνικός να διαθέτει εξοπλισµό, που να µπορεί να αναγνωρίσει τι ψυκτικό ρευστό υπάρχει στο κύκλωµα. Αν δεν το κάνει αυτό, µπορεί να καταστρέψει τον σταθµό ανάκτησης του συνεργείου ή και το ίδιο το κύκλωµα του αυτοκινήτου.

Ψυκτικά λάδια

Για τη λίπανση των κινούμενων μερών στο σύστημα κλιματισμού απαιτείται ένα ειδικό λιπαντικό, το ψυκτικό λάδι. Αυτό πρέπει να είναι συμβατό με το ψυκτικό ρευστό, καθώς αναμιγνύεται με αυτό και κυκλοφορούν μαζί στο ψυκτικό κύκλωμα. Παράλληλα, το ψυκτικό λάδι δεν πρέπει να διαβρώνει τα εξαρτήματα στεγανοποίησης του συστήματος.

Η σωστή λίπανση στα συστήματα κλιματισμού των αυτοκινήτων είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή λειτουργία τους και την παρατεταμένη διάρκεια ζωής τους. Η αστοχία του συμπιεστή οφείλεται, συνήθως, σε ακατάλληλη λίπανση.

Ο ρόλος του λιπαντικού στα συστήματα κλιματισμού είναι πολυσύνθετος:

1. Μειώνει την τριβή και τη φθορά
2. Συμβάλλει στη στεγανοποίηση του συμπιεστή και τη βέλτιστη αποδοτικότητά του
3. Βελτιώνει τη στεγανότητα των σωλήνων από ελαστομερές
4. Προστατεύει το κύκλωμα από εσωτερική διάβρωση
5. Ψύχει σε κάποιο βαθμό τον συμπιεστή.

Την εποχή του φρέον (R12) το λιπαντικό ήταν ορυκτέλαιο. Σήμερα, υπάρχει απαίτηση για συνθετικά λιπαντικά.

Η ποσότητα πλήρωσης του ψυκτικού λαδιού διαφέρει ανάλογα με τον κατασκευαστή, αλλά και τον τύπο παρελκομένων σε κάθε αυτοκίνητο.

Τα λιπαντικά είναι περίπλοκα και απαιτητικά, επειδή πρέπει να ληφθούν υπόψη ορισμένες ιδιότητές τους. Αυτές οι ιδιότητες είναι: το ιξώδες, η διαλυτότητα / αναμιξιμότητα του λιπαντικού στο ψυκτικό ρευστό, η χημική και θερμική σταθερότητα του λιπαντικού και η συμβατότητά του με τα διάφορα μέταλλα και ελαστομερή σε εύκαμπτους σωλήνες και υλικά στεγανοποίησης, με τα οποία έρχεται σε επαφή.

Πρέπει, πάντα, να χρησιμοποιούμε τον τύπο ψυκτικού λαδιού που προτείνει ο κατασκευαστής. Από την ανάμιξη των δύο διαφορετικών ειδών λαδιού δημιουργούνται σωματίδια τα οποία φράζουν:

1. Την εκτονωτική βαλβίδα
2. Τα μηχανικά μέρη του συμπιεστή
3. Την εβαπορέτα.

Η έλλειψη σωστής λίπανσης προκαλεί µειωµένη ψύξη στον συµπιεστή, αυξηµένη τριβή και κόλληµα του συµπιεστή.

Έλλειψη ή περιορισμένη λίπανση προκαλείται και από την ανάμειξη του λιπαντικού με άλλες ουσίες, όπως από αυξημένη ποσότητα παράγοντα UV.

Το ιξώδες

Το ιξώδες ενός λιπαντικού είναι μία πολύ σημαντική ιδιότητα. Το σωστό ιξώδες καθορίζεται από τον κατασκευαστή του συμπιεστή. Στο κύκλωμα κλιματισμού μεταβάλλεται σημαντικά, εξαιτίας των μεταβολών της θερμοκρασίας. Στα αυτοκίνητα, το λιπαντικό και το ψυκτικό ρευστό αναμιγνύονται και κινούνται μαζί μέσα στο κύκλωμα. Έτσι:

• Όταν το μείγμα λιπαντικού-ψυκτικού βρίσκεται στον συμπιεστή, το λιπαντικό φτάνει σε υψηλές θερμοκρασίες και γίνεται λεπτόρρευστο. Η τιμή του ιξώδους δεν πρέπει να πέσει τόσο, ώστε να επηρεάσει την αντοχή της λιπαντικής μεμβράνης, διότι θα δημιουργηθεί πρόβλημα υπερβολικής φθοράς στα κινούμενα μέρη του συμπιεστή.

• Στην εβαπορέτα, η θερμοκρασία του λιπαντικού φτάνει σε πολύ χαμηλές τιμές, με αποτέλεσμα να γίνεται παχύρευστο. Το ιξώδες του λιπαντικού δεν πρέπει να αυξάνεται σε σημείο που να διαχωρίζεται από το ψυκτικό ρευστό. Αν συμβεί αυτό, μία ποσότητα λιπαντικού θα παραμείνει στην εβαπορέτα και πιθανά θα οδηγήσει σε έλλειψη λίπανσης στον συμπιεστή.

• Το ιξώδες του λιπαντικού επηρεάζεται από την αναμιξιμότητα ή τη διαλυτότητά του με το ψυκτικό ρευστό. Η καλή αναμιξιμότητα οδηγεί σε μείωση του ιξώδους που μπορεί να προκαλέσει μειωμένη λιπαντικότητα. Αντίθετα, ένα λιπαντικό που δεν είναι αρκετά διαλυτό στο ψυκτικό ρευστό, θα τείνει να διαχωρίζεται στην εβαπορέτα και θα μειώνεται η διαθέσιμη ποσότητά του για λίπανση του συμπιεστή.

• Όταν λέμε «λάδι PAG 46», αυτό σημαίνει πως το λιπαντικό έχει κινηματικό ιξώδες 46 cSt στους 40°C. Αντίστοιχα, «λάδι PAG 100» σημαίνει πως το λιπαντικό αυτό έχει κινηματικό ιξώδες 100 cSt στους 40°C. Σημειώστε και μία ακόμη διαφορά: Το PAG 46 έχει σημείο ανάφλεξης τους 160°C, ενώ το PAG 100 τους 200°C.

Ορυκτέλαια (Mineral)

Το ορυκτέλαιο χρησιμοποιούνταν σαν ψυκτικό λάδι, σε παλιότερα κυκλώματα κλιματισμού με ψυκτικό ρευστό το φρέον R12. Το συναντάμε, δηλαδή, σε αυτοκίνητα που παράχθηκαν μέχρι το 1992. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σαν ψυκτικό λάδι σε αυτοκίνητα με R134a, καθώς δεν είναι συμβατό με αυτό. Διαθέτει χαμηλές ιδιότητες λίπανσης, με χαμηλή ανοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και σημείο βρασμού ~95°C, ενώ εμφανίζει σημαντική μείωση του ιξώδους σε αυξημένες θερμοκρασίες.

Λάδια PAG

Τα ψυκτικά λάδια PAG έχουν σαν βασικό λάδι την πολυαλκυλενογλυκόλη (Poly Alkylene Glycol), από όπου προέρχονται και τα αρχικά. Πρόκειται για το ψυκτικό λάδι που προτιμούν οι περισσότεροι κατασκευαστές αυτοκινήτων. Έχει πολύ καλές ιδιότητες λίπανσης, αλλά είναι αγώγιμο στο ηλεκτρικό ρεύμα και πολύ υγροσκοπικό. Επειδή είναι αγώγιμο, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρικούς συμπιεστές. Στο εμπόριο κυκλοφορούν αρκετοί διαφορετικοί τύποι ανάλογα με το ιξώδες, με συνηθέστερες εκδόσεις στα 46 / 100 / 150. Δεν αναμιγνύεται με άλλα ψυκτικά λάδια, με εξαίρεση τα ΡΟΕ.

Λάδια POE

Τα ψυκτικά λάδια ΡΟΕ έχουν σαν βασικό λάδι τον Εστέρα Πολυόλης (Polyol Ester), από όπου προέρχονται και τα αρχικά. Χρησιμοποιούνται, κυρίως, σε κυκλώματα κλιματισμού με εξαρτήματα χαλκού, όπως, συχνά, συμβαίνει στα επαγγελματικά αυτοκίνητα (φορτηγά και λεωφορεία). Επίσης, θεωρούνται καλή επιλογή για μετατροπές κυκλωμάτων από R12 σε R134a, καθώς στα αυτοκίνητα αυτά υπήρχαν ψυγεία με μπρουντζοκολλήσεις.

Ακόμη, η τεχνολογία αυτή δείχνει να αποδίδει καλά σε κυκλώματα με ηλεκτρικούς συμπιεστές, χάρη στην ιδιότητά τους να μην είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος. Παρουσιάζουν καλή ανάμιξη με λάδια PAG και ορυκτέλαια, ενώ είναι συμβατά με το R134a, καθώς διαλύονται σε αυτό. Επιπλέον, είναι υγροσκοπικά σε μεγάλο βαθμό. Κολλάνε εσωτερικά στους σωλήνες του κυκλώματος κλιματισμού και στους εύκαμπτους σωλήνες από ελαστομερές σε χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ παρέχουν επικίνδυνα χαμηλή ικανότητα λίπανσης σε θερμοκρασίες κάτω από 0°C.

Υβριδικά ψυκτικά λάδια

Στους ηλεκτρικούς και υβριδικούς συμπιεστές χρησιμοποιούνται υβριδικά ψυκτικά λάδια. Σαν βασικό λάδι συνήθως χρησιμοποιείται Εστέρας Πολυόλης (ΡΟΕ) που είναι κακός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος και παρέχει ιδιότητες μονωτή. Οι προδιαγραφές αυτών των ψυκτικών λαδιών, συνήθως, καθορίζονται από τον κατασκευαστή του συμπιεστή. Για παράδειγμα, η εταιρεία DENSO, που κατασκευάζει τέτοιους συμπιεστές, προτείνει ψυκτικά λάδια ND 10, ND 20, όπου ο αριθμός αντιπροσωπεύει το κινηματικό ιξώδες. Ένα από τα μειονεκτήματα αυτών των λαδιών είναι η υγροσκοπικότητά τους. Επιπλέον, δεν πρέπει να αναμιγνύονται με άλλα έλαια. Έστω και 1% προσθήκη άλλου λαδιού, μπορεί να βλάψει σοβαρά τους ηλεκτρικούς και υβριδικούς συμπιεστές.

Λάδια γενικής χρήσης

Στην αγορά κυκλοφορούν λιπαντικά γενικής χρήσης (Universal ή ΡΑΟ 68), που, σύμφωνα με όσους τα προωθούν, μπορούν να χρησιμοποιηθούν παντού. Τα ψυκτικά λάδια ΡΑΟ έχουν σαν βασικό λάδι την Πολύ-Αλφα Ολεφίνη (Poly Aphaolefins Oil), από όπου προέρχονται και τα αρχικά. Τα χαρακτηριστικά τους, όσον αφορά τη λίπανση, μοιάζουν πολύ με αυτά των PAG, ενώ, πλεονεκτούν στο ότι δεν είναι τόσο υγροσκοπικά. Το μεγάλο πρόβλημα, όμως, είναι η αναμιξιμότητα: Δεν αναμιγνύονται εντελώς με τα PAG και δεν μπορούν να δημιουργήσουν ένα ομοιογενές μίγμα μακράς διάρκειας για να εξασφαλίσουν την κατάλληλη λίπανση των μηχανικών τμημάτων του συμπιεστή. Σε μικρό χρονικό διάστημα τα δύο λάδια διαχωρίζονται, γεγονός που θα οδηγήσει σε περιορισμένη λίπανση των στοιχείων εντός του συμπιεστή. Παράλληλα, δημιουργείται πρόβλημα και με το, συνήθως, διαφορετικό ιξώδες. Τα λιπαντικά γενικής χρήσης δεν αναμιγνύονται με το ψυκτικό, όπως το λάδι PAG, με αποτέλεσμα να περιορίζεται η κυκλοφορία του λιπαντικού στο σύστημα και να αστοχούν άλλα εξαρτήματα, όπως η εκτονωτική βαλβίδα ή τα στεγανοποιητικά στοιχεία.

Η επιλογή, λοιπόν, είναι µονόδροµος: Ακολουθείτε πάντα τις οδηγίες του κατασκευαστή του αυτοκινήτου, χρησιµοποιώντας το κατάλληλο λιπαντικό για τον συµπιεστή, τόσο όσον αφορά τη σύσταση, όσο και το ιξώδες.