You dont have javascript enabled! Please enable it!

Koudemiddel

Onderwerpen:

  • Koudemiddel: functie en werking
  • GWP (Global Warming Potential)
  • Veelgebruikte koudemiddelen in motorvoertuigen
  • Moleculaire samenstelling
  • Onderhoud met een aircovulstation

Koudemiddel: functie en werking
Koudemiddelen spelen een cruciale rol in aircosystemen door warmte van de verdamper naar de condensor te transporteren. Hierbij ondergaat het koudemiddel twee faseveranderingen: in de verdamper verandert het van vloeibaar naar gas en in de condensor van gas naar vloeibaar. Dit proces zorgt ervoor dat de opgenomen warmte effectief naar de buitenlucht wordt afgegeven.

In de auto-industrie worden verschillende soorten koudemiddelen gebruikt, elk met specifieke eigenschappen die de keuze bepalen. Belangrijke factoren zijn onder andere:

  • Kookpunt: Belangrijk voor de faseverandering in het systeem.
  • Kostprijs: Beïnvloedt de economische haalbaarheid.
  • Milieueffecten: Impact op het milieu, zoals ozonafbraak en broeikaseffect.
  • Regelgeving: Wet- en regelgeving die het gebruik van bepaalde koudemiddelen beperkt of verbiedt.

GWP (Global Warming Potential):
Het GWP (Global Warming Potential) wordt vastgesteld door wetenschappelijke organisaties zoals het IPCC, die geavanceerde klimaatmodellen gebruiken om de invloed van gassen op de aardopwarming te berekenen. Het GWP meet de opwarmingscapaciteit van verschillende gassen in vergelijking met die van koolstofdioxide (CO₂), waarvoor het GWP op 1 is ingesteld. Dit helpt bij het maken van milieuvriendelijke keuzes en het beperken van de uitstoot van gassen met een hoog GWP.

Het GWP geeft aan hoeveel meer opwarming een gas veroorzaakt ten opzichte van CO₂ over een periode van 100 jaar. Bijvoorbeeld, het GWP van R12 is 10.900, wat betekent dat één kilogram R12 dezelfde opwarmingseffecten heeft als 10.900 kilogram CO₂. Dit komt overeen met de uitstoot van een benzineauto die 68.000 km rijdt met een verbruik van 1 op 15. De GWP van R744 bedraagt 1, omdat dit koudemiddel gelijk is aan CO₂ en dus wordt vergeleken met zichzelf.

In de volgende paragraaf worden de meest toegepaste koudemiddelen in voertuigen beschreven, waarbij de GWP een belangrijke rol heeft gespeeld bij de overstap naar nieuwere koudemiddelen.

Veelgebruikte koudemiddelen in motorvoertuigen:
In de automotive-sector vinden we momenteel R134a, R1234yf en het nieuwere R744 koudemiddel. R12 komen we hoogstens bij klassieke voertuigen tegen.

  • R12 werd vroeger veel gebruikt in airconditioningssystemen van voertuigen. Het is een koudemiddel dat bestaat uit koolstofatomen (C), chlooratomen (Cl) en fluoratomen (F), met de scheikundige formule CCl₂F₂. R12 behoort tot de groep van CFK’s (chloorfluorkoolwaterstoffen), ook wel aangeduid als CFK12. Vanwege de schadelijke invloed op de ozonlaag (GWP van 10.900) is R12 sinds 1 januari 1995 verboden.
  • R134a werd geïntroduceerd in 1992 als vervanger van R12. Dit koudemiddel bevat HFK’s (halogeen-fluorkoolwaterstoffen) en is minder schadelijk voor het milieu. R134a bevat geen chloor, wat het een milieuvriendelijker alternatief maakt. De formule van R134a is C₂H₂F₄, en het wordt ook wel aangeduid als HFK134a of tetrafluorethaan. De kleine letter ‘a’ in de naam duidt op variaties in chemische structuren met dezelfde atomaire samenstelling. Hoewel R134a de ozonlaag niet aantast, heeft het een hogere GWP-waarde (Global Warming Potential) van 1430. Dit betekent dat het een significant broeikaseffect heeft, hoewel het minder schadelijk is dan R12.
  • R1234yf is een hydrofluor-olefine (HFO) en vervangt R134a sinds 1 januari 2011. Het heeft een veel lagere GWP-waarde van 4, wat betekent dat het broeikaseffect van R1234yf ongeveer 300 keer lager is dan dat van R134a. Ondanks deze lagere GWP-waarde is het broeikaseffect van R1234yf nog steeds ongeveer vier keer hoger dan dat van CO₂ (R744). R1234yf is licht ontvlambaar en zijn chemische formule is C₃H₂F₄. Het voldoet aan de F-gassen regelgeving, maar het brandgevaar is iets groter in vergelijking met andere koudemiddelen.
  • R744 (CO₂), beter bekend als kooldioxide (CO₂), is een milieuvriendelijk koudemiddel met een GWP-waarde van slechts 1, wat het een aantrekkelijk alternatief maakt voor andere koudemiddelen zoals R134a en R1234yf. De moleculaire structuur van R744 is veel kleiner dan die van R1234yf. Dit koudemiddel werkt bij hoge drukken tot 140 bar, wat speciale systeemontwerpen vereist, omdat conventionele systemen meestal niet geschikt zijn voor zulke drukniveaus. R744 heeft uitstekende thermodynamische eigenschappen, waardoor het efficiënt grote hoeveelheden warmte kan verplaatsen met een klein volume. Dit resulteert in compacte en efficiënte systemen. Het wordt steeds vaker gebruikt in commerciële en industriële koelsystemen, evenals in voertuigairconditioning, maar ook in elektrische voertuigen met een warmtepomp.

Moleculaire samenstelling:
Internationaal worden koudemiddelen aangeduid met een “R”, wat staat voor “Refrigerant” (koelmiddel). De cijfers na de “R” geven de moleculaire samenstelling van het koudemiddel aan. De betekenis van de cijfers is als volgt:

  1. Het eerste cijfer na de “R” geeft het aantal koolstofatomen minus één aan. Als er geen eerste cijfer is, is het aantal koolstofatomen 1.
  2. Het tweede cijfer geeft het aantal waterstofatomen plus één aan.
  3. Het derde cijfer geeft het aantal fluoratomen aan.

Chlooratomen worden niet vermeld in de R-code. Hieronder worden de moleculaire samenstellingen van de vier koudemiddelen getoond die we in de voertuigentechniek tegenkomen.

R12:
De chemische formule voor R12 is CCl₂F₂, wat betekent dat het molecuul bestaat uit één koolstofatoom, geen waterstofatomen, twee fluoratomen en twee chlooratomen. De chlooratomen worden niet vermeld in de R-code, maar zijn wel onderdeel van de moleculaire structuur.

  • Eerste cijfer (1): Geeft het aantal koolstofatomen minus één aan (C₁ – 1 = 0). Als er geen eerste cijfer is, betekent dit dat het aantal koolstofatomen 1 is.
  • Tweede cijfer (1): Aantal waterstofatomen minus één (H₀ – 1 = -1, dus 0 waterstofatomen)
  • Derde cijfer (2): Aantal fluoratomen (F₂)

R134a:
Chemische formule: C₂H₂F₄, wat betekent dat het molecuul bestaat uit twee koolstofatomen, twee waterstofatomen en vier fluoratomen. Dit koudemiddel bevat geen chlooratomen.

  • Eerste cijfer (1): Aantal koolstofatomen minus één (C₂ – 1 = 1)
  • Tweede cijfer (3): Aantal waterstofatomen plus één (H₂ + 1 = 3)
  • Derde cijfer (4): Aantal fluoratomen (F₄)
  • a: Geeft de specifieke isomeer van tetrafluoroethaan aan, namelijk 1,1,1,2-tetrafluoroethaan

R1234yf:
De chemische formule voor R1234yf is C₃H₂F₄, wat betekent dat het molecuul bestaat uit drie koolstofatomen, twee waterstofatomen en vier fluoratomen. Dit koudemiddel bevat geen chlooratomen.

  • Eerste cijfer (1): Geeft aan dat het molecuul een dubbele binding bevat
  • Tweede cijfer (2): Aantal koolstofatomen minus één (C₃ – 1 = 2)
  • Derde cijfer (3): Aantal waterstofatomen plus één (H₂ + 1 = 3)
  • Vierde cijfer (4): Aantal fluoratomen (F₄)
  • y: Geeft de positie van de dubbele binding aan en de specifieke structuur van het molecuul
  • f: Identificeert de specifieke isomeer van tetrafluoropropene, namelijk 2,3,3,3-tetrafluoropropene

R744 (CO₂):
R744 is een speciale aanduiding voor koolstofdioxide (CO₂). De chemische formule voor R744 is CO₂, wat betekent dat het molecuul bestaat uit één koolstofatoom en twee zuurstofatomen. Dit koudemiddel bevat geen waterstofatomen of fluoratomen.

  • Eerste cijfer (7): De “7” duidt aan dat het een anorganisch koudemiddel betreft. Voor anorganische verbindingen worden de cijfers niet op dezelfde manier geïnterpreteerd als voor organische koudemiddelen
  • Tweede cijfer (4): In dit specifieke geval is de “744” gewoon een gestandaardiseerde code en heeft niet dezelfde betekenis als bij organische koudemiddelen. Het geeft simpelweg aan dat het CO₂ is.
  • Derde cijfer (4): Zie de uitleg van het tweede cijfer

Onderhoud met een aircovulstation:
Voor het leeghalen en vullen van het aircosysteem is een aircovulstation nodig. Dit apparaat controleert ook of het systeem vrij is van lekkages. Na het leeghalen worden het koudemiddel en de compressorolie gewogen. Dit geeft inzicht in hoeveel het systeem de laatste maanden of jaren is leeggelopen. Een goed functionerend systeem mag elk jaar maximaal 10% leeglopen. Bij lekkages kan dit percentage echter veel sneller toenemen. Als het aircosysteem nooit onderhoud heeft gekregen (waarmee we bedoelen het systeem leeghalen en vullen), kan het na enkele jaren (bijvoorbeeld tot 8 jaar) zo leeg raken dat het niet meer goed functioneert. Dit kan leiden tot schade aan de aircocompressor. Met wat geluk kan het systeem weer functioneren door het opnieuw te vullen. Het is daarom aan te bevelen om elke 2 à 4 jaar onderhoud aan het systeem uit te laten voeren.

Een aircocontrole is niet hetzelfde als onderhoud. Soms wordt bij een controle alleen de luchttemperatuur gemeten en wordt de conclusie getrokken of het systeem goed werkt. Vraag bij onderhoud daarom duidelijk of het systeem wordt leeggehaald en gevuld.

Voor meer uitleg over de airconditioning, zie het hoofdstuk airconditioning.

Gerelateerde pagina: