Niekontrolowana emisja czynników chłodniczych może stwarzać wiele niebezpieczeństw. Przy zastosowaniu prawidłowo działających systemów ciągłej kontroli ewentualnych wycieków, urządzenia chłodnicze i klimatyzacyjne mogą być eksploatacyjnie bezpieczne. Są to czujnikowe systemy wczesnego ostrzegania, które przy odpowiednich stężeniach w powietrzu, alarmują sygnalizacją świetlno – dźwiękową, włączają automatycznie instalację wyciągową, lub wyłączają sprężarki z ruchu, zamykając jednocześnie odpowiednie zawory.

Każda instalacja chłodnicza i klimatyzacyjna niezależnie od prawidłowości wykonania jest potencjalnym źródłem wycieku czynnika roboczego. Zarówno syntetyczne, jak i naturalne czynniki chłodnicze stwarzają niebezpieczeństwo w przypadku wycieku, który także przyczynia się do zmian parametrów pracy układu chłodniczego na mniej korzystne, bardziej energochłonne. Niebagatelne są również koszty kar nakładanych za emisję do atmosfery czynników będących gazami cieplarnianymi i niszczącymi ozon. Prawidłowo działające systemy wykrywające niekontrolowane wycieki często mogą zapobiec poważniejszym awariom.

Niebezpieczeństwa wynikające z niekontrolowanej emisji czynników chłodniczych

Czynniki naturalne i ich krótka charakterystyka:
- czynnik R717 – amoniak (NH₃) jest toksyczny i łatwopalny, posiada charakterystyczny, ostry zapach, który jest łatwo wyczuwalny w powietrzu przy jeszcze bezpiecznym stężeniu w atmosferze;
- czynnik R744 – dwutlenek węgla (CO₂) wywiera działanie narkotyczne i duszące w wysokich stężeniach;
- węglowodory: R290 – propan (C₃H₈), R1270 – propen (C₃H₆), R600a – izobutan (C₄H₁₀) są łatwopalne i wybuchowe.

Powyższe czynniki naturalne stwarzają zagrożenia lokalne, natomiast syntetyczne (CFC, HCFC, HFC) niszczą warstwę ozonową Ziemi poprzez reakcje katalityczne chloru, fluoru, bromu i ich związków, które przekształcają cząsteczki ozonu w tlen oraz zwiększają efekt cieplarniany gromadząc się w atmosferze gazów cieplarnianych, które odbijają ciepło emitowane z Ziemi z powrotem na jej powierzchnię. Szkodliwość czynników chłodniczych powodujących niszczenie warstwy ozonowej oraz tworzenie efektu cieplarnianego (tabela 1), wyraża się za pomocą wskaźników:
- ODP (potencjał niszczenia warstwy ozonowej) jest odnoszony do cząsteczki chloru dla której ODP = 1,
- GWP (potencjał tworzenia efektu cieplarnianego) – odnosi się do cząsteczki CO₂ dla której GWP = 1.

Syntetyczne czynniki chłodnicze, powszechnie uważane za całkowicie bezpieczne dla osób znajdujących się w zasięgu instalacji freonowych, mogą stać się potencjalnie bezpośrednim zagrożeniem zdrowia i życia ich użytkowników, wynikającym z nieszczelności. Dla przykładu, sytuacja taka może zaistnieć dla systemów bezpośredniego chłodzenia powietrza w układach klimatyzacyjnych, w których do jednostki zewnętrznej podłączonych jest wiele jednostek wewnętrznych. W rozbudowanych instalacjach załadunek freonu może sięgać kilkudziesięciu kilogramów. Niebezpieczeństwo polega na tym, że ulatniający się freon, może tak skutecznie wyprzeć tlen z atmosfery pomieszczenia, że prawidłowe oddychanie może stać się niemożliwe. W konsekwencji człowiek przebywający w takiej atmosferze może stracić przytomność i udusić się. Zagrożenie nie będzie postrzegane przez człowieka, ponieważ freony są gazami o słabym eterycznym zapachu, bez smaku i barwy.

Systemy wykrywające niekontrolowane wycieki czynników chłodniczych (...)

Czujniki kontroli stężeń czynników chłodniczych w powietrzu (...)

Wpływ temperatury na pracę czujnika (...)

Kolejno czujnik półprzewodnikowy, elektrochemiczny oraz katalityczny.

Podsumowanie

System skutecznie zabezpieczający obiekty przemysłowe, pomieszczenia chłodnicze i klimatyzowane przed wystąpieniem niebezpiecznych stężeń czynnika w powietrzu, powinien być urządzeniem pomiarowo – sterującym, zapewniającym ciągłą kontrolę odpowiednich stężeń oraz generowanie sygnałów decyzyjnych i wykonawczych. W przypadku wykrycia wycieku system powinien automatycznie zadziałać prewencyjnie, zapobiegając powstaniu stężenia niebezpiecznego dla zdrowia i życia ludzi, zapobiec powstaniu stężenia dolnej granicy wybuchowości oraz załączyć wentylację awaryjną.
Systemy wczesnego ostrzegania powinny być wyposażone w czujniki wykrywające odpowiednie stężenia czynnika chłodniczego w powietrzu i w zależności od ich wielkości automatycznie uruchamiać działania prewencyjne.
Zagrożenia, jakie niosą ze sobą czynniki chłodnicze, są w znacznym stopniu zminimalizowane dzięki zastosowaniu odpowiednich środków technicznych i organizacyjnych. W praktyce systemy kontroli posiadają różną jakość. Należy zadbać oto, aby stosować sprawdzone w działaniu, automatycznie działające, odpowiednio skalibrowane.
Istotnym warunkiem prawidłowego działania alarmowych systemów detekcji jest bezwzględne przestrzeganie harmonogramów kalibracji i serwisowania wykonywanych przez wyspecjalizowane firmy. Niestosowanie się do tego powoduje, że w krytycznym momencie awarii, posiadany system może nie zareagować prawidłowo.
Obowiązująca legislacja nie zawsze wymaga stosowania kontroli wycieków czynnika roboczego, ale odpowiedzialny właściciel powinien widzieć potrzebę montażu systemów wykrywających nawet niewielkie emisje z instalacji, choćby dlatego, że zmieniają one parametry pracy całej instalacji i zwiększają energochłonność.
Problem nie dotyczy kwestii tylko zubożenia warstwy ozonowej i globalnego ocieplenia, ale zapobiegania bezpośrednim zagrożeniom zdrowia i życia użytkowników. Stosowane czynniki mogą charakteryzować się toksycznością, łatwopalnością lub innymi cechami groźnymi dla użytkownika lub innych osób, znajdujących się w zasięgu oddziaływania tych instalacji. Dotyczy on szczególnie zagadnień bezpieczeństwa instalacji chłodniczych i klimatyzacyjnych wprowadzanych do budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej.

LITERATURA
[1] Praca zbiorowa: Zatrucia gazami – kompendium prewencji diagnostyki i terapii. Instytut Medycyny Pracy, Łódź.
[2] Strona internetowa: www.eurammon.com
[3] STĘPLEWSKA U., SENDER W., PRZYBYSZ Ł.: Syntetyczne czynniki chłodnicze. Cukiernictwo i Piekarstwo. 4/2011. 42–47.
[4] STĘPLEWSKA U., MAĆKOWIAK K., KULETA P.: System kontroli wycieków amoniaku z instalacji chłodniczych. Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna. 5/2007. 38–43.
[5] http://www.image.micros.com.pl/_icon_auto/rys.cz%20 g-a.jpg
[6] http://www.directindustry.com/prod/dr-a-kuntze/electrochemical- hydrogen-sulfide-h2s-sensors-14331-372833. html
[7] http://www.directindustry.com/prod/figaro-engineering/ catalytic-flammable-gas-sensors-29357-280459.html
[8] http://fuentek.net/technologies/tech-sensors.php

AUTOR : mgr inż. Urszula STĘPLEWSKA, mgr inż. Wojciech SENDER,
mgr inż. Magdalena WRÓBELJĘDRZEJEWSKA
– IBPR-S w Warszawie, oddział Chłodnictwa i Jakości Żywności w Łodzi,
Pracownia Techniki i Instalacji Chłodniczych