Zamiana czynnika R1234yf na R134a

Fot. NRF, Magneti Marelli

Oferowane na rynku stacje do obsługi klimatyzacji działają z obydwoma typami czynników

Od czasu wprowadzenia przez UE Dyrektywy 2006/40/EC w sprawie fluorowatych gazów cieplarnianych dyskusja w branży motoryzacyjnej na temat zamiany czynnika R134a przez R1234yf lub CO2 rozgrzewa do czerwoności fora internetowe mechaników i użytkowników samochodów. Po obu stronach barykady są mocne argumenty: aspekty środowiskowe - z jednej, i koszty, jakie muszą ponosić właściciele pojazdów - po przeciwnej.

Dlaczego Unia Europejska i rządy krajów spoza Unii podjęły tak kontrowersyjną decyzję? Pobieżnie wyliczono, że emisje fluorowatych gazów cieplarnianych w 2005 roku spowodowały wprowadzenie do atmosfery ok 90 mln ton ekwiwalentu CO_².

GWP (Global Warming Potential – Potencjał tworzenia efektu cieplarnianego) został opracowany, aby umożliwić porównanie wpływu różnych gazów na globalne ocieplenie w odniesieniu do emisji 1 tony dwutlenku węgla. CO₂ ma GWP równy 1.
R134a, inaczej nazywany HFC134a (HydroFluoroCarbon), też jest gazem fluorowatym o bardzo dużym potencjale cieplarnianym GWP = 1430. Dla porównania R1234yf ma GWP = 4.

GWP stosowanego do roku 1994 czynnika chłodniczego R12 wynosiło 10900, a dodatkowo zawierał on freon, bezpośrednio wpływający na niszczenie warstwy ozonowej. Zamiana R12 na R134a również wiązała się z dużym zamieszaniem na rynku i podobnymi problemami, z jakimi borykamy się obecnie przy przechodzeniu na R1234yf.

Ekonomiczny aspekt wycofywania z rynku motoryzacyjnego czynnika R134a i zamiana na R1234yf wywołuje silny opór ze strony właścicieli samochodów. Mechanicy, chcąc podążać za oczekiwaniami klientów, podejmują się podmiany czynnika R1234yf na R134a.

Proceder ten najjaskrawiej widoczny jest w krajach mniej rozwiniętych, gdzie koszt przeglądu lub naprawy układu klimatyzacji ma znaczący wpływ na domowy budżet właściciela pojazdu. Średnio licząc, koszt przeglądu układu klimatyzacji w przypadku czynnika R1234yf może być nawet dziesięciokrotnie droższy. Sam czynnik chłodniczy R1234yf jest około kilka razy droższy od R134a.

Czy tak popularna podmiana R1234yf na R134a jest legalna?

Fot. 1. Butla z czynnikiem R1234yf

Od 01 stycznia 2017 r. wszystkie nowe samochody rejestrowane w Unii Europejskiej muszą posiadać instalację klimatyzacji z czynnikiem chłodniczym, którego wartość współczynnika GWP nie przekracza 150. Czynnik HFO1234yf wprowadzono jako zamiennik dla HFC134a z uwagi na niski wskaźnik ocieplenia klimatu GWP=4 i bardzo szybki rozpad w atmosferze (maksymalnie 11 dni), przez co oddziaływanie na ocieplenie klimatu jest znacznie mniejsze.

Fot. 2. Tabliczka znamionowa Škoda Kodiaq 2021

Fot. 3. Tabliczka znamionowa Toyota RAV4 2015

Zgodnie z Dyrektywą 2008/99/EC, wprowadzanie do środowiska gazu o dużym potencjale cieplarnianym jest przestępstwem wobec środowiska naturalnego. Za nielegalną substancję zgodnie z Dyrektywą 2006/40/EC uważa się czynnik chłodniczy R134a w instalacji klimatyzacji samochodowej zaprojektowanej dla czynnika R1234yf. Grozi za to kara grzywny, a w szczególnie rażących przypadkach nawet kara pozbawienia wolności.

Należy w tym miejscu zaznaczyć, że zarówno warsztat, jak i właściciel pojazdu, będący faktycznie właścicielem instalacji chłodniczej, są zagrożeni karą pieniężną.

Jakie zagrożenia dla układu A/C z tego wynikają?
Z termodynamicznego punktu widzenia czynniki R134a i R1234yf są bardzo do siebie podobne, co w części pokazują zdjęcia manometrów z ciśnieniami parowania i skroplenia. Jak widać na niebieskim manometrze (fot. 4), ciśnienie parowania jest nieco wyższe przy R1234yf. Powoduje to, że R1234yf ma lepszą sprawność objętościową sprężarki, a ona sama będzie miała mniejszy stopień sprężania. Jest to niewątpliwie sytuacja korzystna dla sprężarki.

Fot. 4. Manometr niskiego i wysokiego ciśnienia dla czynników R134a i R1234yf

Jednak czynnik R1234yf ma około 20% mniejsze utajone ciepło parowania od czynnika R134a. Wydajność chłodnicza R1234yf jest też średnio o 9% niższa od R134a. A sam współczynnik wydajności COP (Coefficient of Peerfformance) – jest niższy o około 7%.
Dlatego tam, gdzie zastosowano czynnik R1234yf, jest go o około 20% więcej niż w podobnej klimatyzacji z R134a (fot. 5). A dla zmniejszenia różnic w COP stosuje się w układach z R1234yf wewnętrzne wymienniki ciepła IHX (Internal Heat Exchanger).

Fot. 5. Wewnętrzny wymiennik ciepła do czynnika R1234yf

Jak widać z powyższego opisu, czynniki R134a i R1234yf nie są identyczne, a ich zamiana będzie zawsze skutkowała szybszą degradacją układu klimatyzacji, co w konsekwencji doprowadzi do kosztownej naprawy.

Układy klimatyzacji samochodowej są precyzyjnie zestrojone z odpowiednim czynnikiem i jego masą. Każda ingerencja będzie prowadziła do zaburzenia jego pracy, nawej jeżeli te mankamenty nie są widoczne natychmiast.

Zamiana R1234yf na R134a rodzi też następny ważny problem – mieszanie się różnych czynników chłodniczych w instalacjach klimatyzacji. Będą one następnie „ściągane” do butli z bardzo drogim R1234yf. Czyli, chcąc obniżyć koszty przeglądu klimatyzacji, paradoksalnie sami narazimy się na kosztowne serwisowanie maszyn do klimatyzacji, a ponadto nie zadbamy o utrzymanie w czystości butli z gazem.