Một số lưu ý khi thay thế môi chất lạnh CFC bằng HCFC

Tiến trình loại trừ các môi chất lạnh CFC (phụ thuộc A và B) ở tất cả các nước công nghiệp phát triển đã được đề nghị bắt đầu thực hiện trong lĩnh vực làm lạnh gia dụng và đã được tiến hành hoàn tất. Tuy nhiên các công nghệ mới cho lĩnh vực này vẫn chưa được đúc kết đầy đủ và đánh giá thống nhất ngay trong các nước phát triển. Các nước ở Châu Âu đã đề ra những quy tắc nghiêm ngặt nhằm chấm dứt sử dụng các chất HCFC thuộc nhóm 1 phụ lục C như HCFC 22. HCFC123... (các chất phụ lục A và B đã cấm hoàn toàn). Họ tập trung nghiên cứu sử dụng các HFC và hỗn hợp, NH ₃, các chất hydrocarbon theo công nghệ mới có vòng tuần hoàn thứ cấp bảo đảm an toàn độc hại và cháy nổ. Nhưng ở Mỹ vẫn phát triển và sử dụng các chất HCFC như HCFC123, họ cho rằng chúng có ODP rất nhỏ không đáng kể không nên loại trừ, mà xu hướng chung là đi sâu vào kỹ thuật chế tạo và công nghệ cao để tăng COP của thiết bị và làm giảm rò rỉ ra môi trường.

Để có thể tiến hành loại trừ CFC, các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam phải tự đánh giá các công nghệ phù hợp với các điều kiện về khí hậu, về cách làm việc và các điều kiện xã hội... của mình để chọn lựa và tiếp nhận các công nghệ mới được dễ dàng.

Thực tế việc thay thế các môi chất lạnh đã được đề xuất trên vào hệ thống CFC không phải dễ dàng và đơn giản. Nếu dùng các đơn chất HCFC hoặc HFC thay thế vào hệ thống lạnh CFC sẽ nảy sinh khá nhiều vấn đề kỹ thuật, đòi hỏi phải có kỹ thuật thích ứng. Đó là một khó khăn rất lớn đối với các nước có ngành lạnh chỉ mới ở trình độ kỹ thuật ứng dụng như nước ta.

Để cụ thể, chúng ta xét trường hợp dùng các môi chất lạnh chuyển tiếp là đơn chất HCFC22 và HFC134a thay vào hệ thống CFC12 và HCFC123 thay thế vào hệ thống CFC11. Hai môi chất lạnh HCFC22 và HFC134a trong nước ta đều đã quen thuộc.

1. Thay thế CFC12 bằng HCFC22:

- HCFC22 làm việc ở áp suất cao hơn nên phải kiểm tra độ bền của hệ thống cũ;

- HCFC22 có năng suất lạnh riêng thể tích cao hơn CFC12 tới 40%, nên phải thay máy nén và động cơ điện phù hợp, không thể thay thế trực tiếp HCFC22 vào hệ thống CFC12 có năng suất quá lớn. Cũng có thể giảm tốc độ quay đối với hệ thống hở;

- HCFC22 không hoàn toàn tan dầu nên phải chọn loại dầu phù hợp thay thế, phải lắp đặt bộ tách dầu, thay bộ lọc;

- HCFC22 có chế tộ tiết lưu khác với CFC12 nên phải thay van tiết lưu;

- Đối với máy nén có hệ thống bơm dầu bên trong cần xem xét để lắp đặt bộ gia nhiệt để mật độ HCFC22 lỏng và dầu tương đối gấn nhau;

- Khối lượng phân tử của HCFC22 ở mức trung bình nên tương đối phù hợp với máy nén ly tâm. Với các hệ thống điều hòa dùng CFC11 và CFC12 dùng máy nén làm mát bằng nước khi thích ứng HCFC22 cần phải thay thế máy nén và động cơ mới phù hợp.

2. Thay thế CFC12 bằng HFC134a

Do thông số nhiệt động và tính chất vật lý của HFC134a rất tương tự CFC12 nên HFC134a được chọn làm chất thay thế CFC12:

- HFC134a không cháy, tính độc thấp;

- HFC134a phù hợp với hầu hết kim loại, hợp kim, nghĩa là không gây ra tác động hóa học với hệ thống kim loại trong hệ thống sử dụng CFC12;

- HFC134a có khối lượng phân tử cao nên phù hợp với máy nén ly tâm;

- Hệ thống dùng HFC134a có nhiệt độ đầu đẩy máy nén thấp hơn dùng CFC12.

Tuy nhiên HFC134a có một số nhược điểm sau:

- Khi cần làm lạnh tới dưới –10 độ C, hệ thống dùng HFC134a có hiệu suất lạnh thấp, năng suất lạnh của hệ thống bị giảm;

- Để cải thiện hiệu quả làm lạnh cần phải thay đổi chế độ làm việc của bộ tiết lưu;

- Năng suất lạnh thể tích của HFC134a thấp hơn CFC12 khi làm việc ở khu vực nhiệt độ thấp. Nếu thay đổi tỷ số nén sẽ làm năng suất lạnh thể tích càng giảm, bởi vậy không thể dùng HFC134a cho các hệ thống tạo độ lạnh thấp. HFC134a phù hợp với mục đích điều hòa không khí.

- Nhược điểm lớn nhất gây nhiều phiền toái là HFC134a hòa tan ít đầu nhờn, không phù hợp với dầu khoáng mà chỉ phù hợp với dầu tổng hợp polyolester. Dầu polyolester có đặc tính hút ẩm mạnh, có thể hút ẩm trong không khí. Khi bị nhiễm ẩm, dầu polyolester phản ứng với ẩm tạo thành carbon axit tác dụng với kim loại trong hệ thống sinh ra lớp cặn màu đỏ gây tắc đường ống tiết lưu, làm kẹt máy nên rất nguy hiểm. Từ đó dẫn tới việc thử kín hệ thống thổi và vệ sinh hệ thống phải dùng chai nitơ, không thể dùng không khí nén như hệ thống dùng CFC12.

Khi thay thế HFC134a vào hệ thống CFC12 cần phải:

- Thay thế bộ lọc và bộ chỉ thị độ ẩm;

- Thay thế các chi tiết làm kín như các đệm, doăng (hệ thống hở) bằng loại vật liệu chịu dầu ester;

- Điều chỉnh chế độ tiết lưu hoặc thay thế bộ tiết lưu phù hợp;

- Trong các hệ thống lớn dùng máy nén ly tâm cần phải thay đổi công suất động cơ: tốc độ máy nén hoặc động cơ kéo có tốc độ phù hợp để bảo đảm hệ thống hoạt động theo đúng thông số kỹ thuật cho phép.

3. Thay CFC11 bằng HCFC123

- HCFC123 có thể được dùng để thay thế CFC11 trong các hệ thống lạnh máy nén kiểu hở làm mát nước.

- HCFC123 hòa trộn với dầu bôi trơn của hệ thống CFC11 nên không phải thay đầu;

- HCFC123 có tính xâm thực các vật liệu phi kim loại mạnh hơn CFC11. HCFC123 hòa tan mạnh một số chất dẻo và cao su nên có thể làm các chất này trương phồng và thay đổi khả năng chịu lực, nên cần phải thay đổi các doăng đệm kín để tránh rò rỉ;

- Các hệ thống nửa kín có động cơ không guồng gió không phù hợp, cần phải thay thế động cơ. Khi đó giá thành sẽ tăng đáng kể;

- Các máy làm lạnh nước dùng HCFC123 có hiệu quả năng lượng thấp hơn CFC11 khoảng 5% khi cùng điều kiện hoạt động để tạo ra cùng năng suất lạnh như CFC11, lưu lượng khối lượng của HCFC123 cần tăng cao hơn (0-20%), vì vậy kích cỡ máy nén và động cơ phải lớn hơn, sẽ làm giá thành tăng cao.

- HCFC123 là một chất độc, giới hạn nồng độ cho phép đối với nhân viên làm việc hàng ngày 8 tiếng là 10 phần triệu theo khối lượng. Bởi vậy phòng máy phải có thiết bị dò môi chất, hệ thống quạt gió và báo động;

- Trong các hệ thống dùng môi chất CFC11 và HCFC123 do có áp suất thấp, việc giảm phát thải môi chất khi làm sạch không khí khỏi hệ thống là điều quan trọng và khó khăn;

- Hiện tại nhiều hệ thống lạnh làm mát nước kiểu máy nén ly tâm mới sản xuất dùng HCFC123;

- Mặc dù HCFC123 có ODP và GWP khá nhỏ nhưng chúng vẫn lớn hơn 0, nên HCFC123 cũng chỉ là môi chất lạnh chuyển tiếp, chỉ được phép dùng cho tới năm 2040.

Từ trên thấy rằng việc thay thế các môi chất lạnh CFC bằng các môi chất lạnh chuyển tiếp có ODP nhỏ hoặc bằng 0 là không đơn giản. Chính bởi vậy cũng có không ít trường hợp xảy ra ở ĐHKK ô tô, là hệ thống nhỏ, một số cơ sở bảo dưỡng ở nước ta đã thay ngược HFC134a bằng CFC12 cho “thuận tiện”. Đối với các hệ thống lạnh lớn việc thay thế càng trở nên phức tạp đòi hỏi phải có sự trợ giúp của các nhà sản xuất, các chuyên gia để thực hiện kỹ thuật thích ứng. Đó là khó khăn lớn và rất khó khắc phục đối với hầu hết các cơ sở sử dụng hệ thống lạnh trong nước ta. Để thay thế môi chất CFC bằng môi chất an toàn với môi trường cần phải chọn một công nghệ và kỹ thuật phù hợp với trình độ và khả năng của các cơ sở sử dụng hệ thống lạnh của ta.

_________

Tài liệu tham khảo: Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Môi chất lạnh, NXB Giáo dục 1998.