Τα είδη των ψυκτικών αερίων και η νομοθεσία που τα διέπει. Τι μετρά ο δείκτης GWP και ποια είναι η ορθή επιλογή ψυκτικού αερίου ανάλογα με την περίπτωση.
Του Κώστα Καραπιπέρη*
Ο κύκλος Carnot που τόσο αναλυτικά μελετήσαμε όλοι και η πρακτική χρήση του οποίου έλυσε σειρά από προβλήματα ψύξης και θέρμανσης σε δεκάδες εφαρμογές, έμελλε να απασχολήσει την παγκόσμια κοινότητα για πολλές δεκαετίες. Ο λόγος; Αρχικά η «τρύπα του όζοντος»· μετέπειτα η «κλιματική αλλαγή». Αύριο, ποιος ξέρει τι..
Χημικές ουσίες ή μείγματα αυτών μπαίνουν διαρκώς στη ζωή μας για να αντικαταστήσουν κάποιες άλλες, επειδή είναι λιγότερο επιβλαβείς για το περιβάλλον. Την επίπτωση αυτών στο περιβάλλον τη μετράμε σήμερα με το δείκτη GWP (Global Warming Potential, στα ελληνικά Δυναμικό Υπερθέρμανσης Πλανήτη [ΔΥΠ]), ο οποίος δείχνει πόσες φορές πιο βλαβερό από το CO2είναι το προϊόν.
Εκτός από τις ανόργανες ενώσεις (αμμωνία [NH3], διοξείδιο του άνθρακα [CO2] κλπ.), τα υπόλοιπα ψυκτικά μέσα προέρχονται βασικά από το μεθάνιο (CH4) ή το αιθάνιο (C2H6) με αντικατάσταση ατόμων υδρογόνου από άτομα χλωρίου ή φθορίου, ή αποτελούν μείγματα τέτοιων ενώσεων. Οι ενώσεις αυτές λέγονται αλλιώς «αλογονωμένοι υδρογονάνθρακες».
Ανάλογα με τη χημική σύστασή τους, διακρίνονται σε χλωροφθοράνθρακες (CFC, (χημικές ενώσεις άνθρακα με χλώριο και φθόριο), υδροχλωροφθοράνθρακες (HCFC, χημικές ενώσεις άνθρακα με υδρογόνο, χλώριο και φθόριο) και υδροφθοράνθρακες (HFC, χημικές ενώσεις άνθρακα με υδρογόνο και φθόριο).
Τα ψυκτικά ρευστά συμβολίζονται με το λατινικό γράμμα R (από τη λέξη refrigerant = ψυκτικό μέσο), και στη συνέχεια με έναν διψήφιο ή τριψήφιο αριθμό (πιθανόν και με ένα γράμμα του λατινικού αλφαβήτου) που υποδηλώνει τη χημική ένωσή τους.
Η ονομασία ενός ψυκτικού μέσου δίνεται με μια παράσταση της μορφής
R-xyz, όπου:
x είναι ο αριθμός των ατόμων άνθρακα, μειωμένος κατά ένα (C-1).
Y είναι ο αριθμός των ατόμων υδρογόνου, αυξημένος κατά ένα (Η+1).
z είναι ο αριθμός των ατόμων φθορίου.
Από τις προαναφερόμενες ουσίες, όσες έχουν τριψήφιο xyz (ήτοι περιέχουν και αλογόνο), έχουν τεθεί στο «μικροσκόπιο» για την επίδρασή τους στο περιβάλλον, τόσο στο παρελθόν για την «τρύπα του όζοντος» όσο και στο παρόν για την «κλιματική αλλαγή».
Με τη νομοθεσία f-gas ΕΝ 517/2014 διαμορφώνεται σταδιακά μία νέα εικόνα για τα ψυκτικά του μέλλοντος. Πρακτικά, οι χρήστες οφείλουν να μειώσουν τις ποσότητες ισοδυνάμου CO2 (το οποίο έχει να κάνει με τον αριθμό z, τόσο ποσοτικά όσο και ποιοτικά) με δύο τρόπους.
Ο πρώτος είναι με τη χρήση μικρότερης ποσότητας αερίου μέσω ελέγχου των διαρροών και της χρησιμοποίησης ανακυκλωμένων ψυκτικών, ενώ ο δεύτερος με τη μετατροπή εξοπλισμού ή εγκατάσταση νέου με βάση HFC (Rxyz) χαμηλότερου GWP.
Όλα τα παραπάνω είναι ήδη σε εφαρμογή από το 2015, με σταδιακή απόσυρση παλαιών ψυκτικών υγρών.
Την 1η Ιανουαρίου του 2020 η χρήση f-gas με GWP μεγαλύτερο από 2500 (π.χ. R23) θα απαγορεύεται πλήρως για συντήρηση υφιστάμενου εξοπλισμού με φορτίο μεγαλύτερου των 40 τόνων ισοδύναμου CO2.
Την 1η Ιανουαρίου του 2022 θα απαγορευτούν οι ψύκτες και καταψύκτες εμπορικής χρήσης με GWP μεγαλύτερο από 150.
Τέλος, την 1η Ιανουαρίου του 2025 θα απαγορευτούν όλα τα οικιακά συστήματα κλιματισμού χωρητικότητας έως 3 kg με GWP μεγαλύτερο από 750.
Είναι προφανές ότι η πιστοποιημένη εργασία θα πρέπει να βάλει στην καθημερινότητά της το δείκτη GWP τουλάχιστον έως το 2030, και να προτείνει – επιλέγει εξοπλισμό τέτοιο ώστε να επιτυγχάνει το βέλτιστο αποτέλεσμα με την ελάχιστη περιβαλλοντική επιβάρυνση.
Για παράδειγμα, το ευρέως διαδεδομένο R134a στα κλιματιστικά αυτοκινήτων με GWP = 1.430 θα πρέπει να αντικατασταθεί με το R1234yf που έχει GWP = 4, τo R404A που χρησιμοποιείται στη βιομηχανική ψύξη με GWP = 3.922 θα πρέπει να αντικατασταθεί με το R449A που έχει GWP = 1.397, ενώ τo R410A που χρησιμοποιείται στον οικιακό κλιματισμό με GWP = 2.088 θα πρέπει να αντικατασταθεί με το R32 που έχει GWP = 675.
Να διευκρινίσουμε ότι τα παραπάνω παραδείγματα είναι ενδεικτικά, δεδομένου ότι η παγκόσμια βιομηχανία παραγωγής ψυκτικών υγρών εργάζεται καθημερινά για να παρουσιάζει διαρκώς νέα προϊόντα που θα κάνουν τη ζωή μας πιο εύκολη σε βάθος χρόνου.
Το γεγονός όμως ότι βρισκόμαστε σε φάση εντυπωσιακών αλλαγών στις τεχνολογίες και εφαρμογές δημιουργεί την ανάγκη για συνεχή ενημέρωση και εκπαίδευση του τεχνικού προσωπικού, ώστε να βρίσκεται πάντα σε θέση να ανταποκριθεί στις νέες και διαρκώς εξελισσόμενες απαιτήσεις. Οι τεχνολογίες που θα καταφέρουν να σταθούν τελικά στην αγορά θα είναι μάλλον διαφορετικές για κάθε εφαρμογή και χρήση.
Η εκπαίδευση του κάθε ψυκτικού πρέπει να αποσκοπεί στη χορήγηση πιστοποίησης για χρήση f-gas, η οποία είναι απαραίτητη πλέον προϋπόθεση για να μπορεί να προμηθεύεται ψυκτικά για επισκευή και συντήρηση συστημάτων.
Λογικό είναι, μέσα σε ένα τέτοιο περιβάλλον, να είναι σχετικά δύσκολη η κοστολόγηση τεχνολογιών. Η απόφαση για το αν τελικά θα πρέπει να γίνει αντικατάσταση εξοπλισμού ή όχι αποτελεί αντικείμενο τεχνοοικονομικής μελέτης, της οποίας τα δεδομένα δεν είναι σαφή· άρα ο βαθμός δυσκολίας είναι μεγάλος. Η ροή πληροφοριών από τους κατασκευαστές πρέπει να είναι συνεχής, και ο τεχνικός κόσμος οφείλει να απαιτεί την πλήρη ενημέρωση σχετικά με το προϊόν που προμηθεύεται.
Αναφορικά με το μέλλον, έχουν έρθει πάλι στο προσκήνιο ψυκτικά που είχαν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν και είχαν μείνει πίσω σε σχέση με τους χλωροφθοράνθρακες. Ένα από αυτά είναι η αμμωνία, η οποία είναι φθηνή, άμεσα διαθέσιμη και εύκολη σε χρήση, χρήζει όμως ιδιαίτερης αντιμετώπισης γιατί εμφανίζει κάποια επικινδυνότητα.
Το βασικό πλεονέκτημα της αμμωνίας είναι πως είναι απίθανο να βρεθεί υπό περιοριστική νομοθεσία, άρα το γεγονός αυτό αποτελεί εγγύηση για τους χρήστες της, οι οποίοι δεν θα βρεθούν αντιμέτωποι με διαδικασίες αντικατάστασης. Είναι όμως απαραίτητο, για τα θέματα ασφαλείας, να υπάρχει σωστή εκπαίδευση των επαγγελματιών τεχνικών που τη χρησιμοποιούν.
Για τον ίδιο λόγο πρέπει να τηρούνται αυστηροί κανονισμοί και προδιαγραφές ασφαλείας σε εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν αμμωνία, π.χ. ανιχνευτές αερίου και συστήματα εξαερισμού. Το «κλειδί» για τη δυναμική επιστροφή της αμμωνίας είναι η ελάττωση της ποσότητας που χρειάζεται προκειμένου να επιτευχθεί το ψυκτικό φορτίο και οι ασφαλέστερες σχεδιαστικές προσεγγίσεις.
Έντονες είναι οι ενδείξεις πως θα αυξηθούν οι εφαρμογές υβριδικών συστημάτων αμμωνίας – διοξειδίου του άνθρακα και ότι θα ενταθεί η έρευνα σε αυτό το πεδίο. Η τοξικότητα της αμμωνίας οδήγησε στη λογική του δευτερεύοντος ψυκτικού ρευστού, όπου η αμμωνία περιορίζεται σε μικρή ποσότητα ψύχοντας σε έναν εναλλάκτη ένα δεύτερο ακίνδυνο ρευστό όπως είναι η γλυκόλη, το οποίο κατόπιν κυκλοφορεί στους χώρους που απαιτούν ψύξη.
Η μέθοδος αυτή είχε βασικούς περιορισμούς στις θερμοκρασίες και είναι ενεργειακά ακριβότερη, μειονέκτημα που ήρθε να εξαλείψει το διοξείδιο του άνθρακα με τα κλιμακωτά συστήματα. Έτσι, το διοξείδιο του άνθρακα θα είναι πιθανώς αυτό που θα κυκλοφορεί στους χώρους που συντελείται η ψύξη ως δευτερεύον ρευστό.
Όπως και να έχει, εμείς συνεχίζουμε να εργαζόμαστε ακολουθώντας την τεχνολογία, με σεβασμό στο περιβάλλον που θα μεγαλώσουν τα παιδιά μας.
*Ο κ. Κώστας Καραπιπέρης είναι χημικός μηχανικός ΕΜΠ και τεχνικός διευθυντής της Revival A.E.
