Na przełomie IX i XX wieku naturalne czynniki chłodnicze były powszechnie stosowane w dużych układach chłodniczych głównie w przemyśle spożywczym przy produkcji napoi. W przemyśle wymagającym niskiej temperatury szczególne zastosowanie miał amoniak i dwutlenek węgla.

W późniejszych latach czynniki te zostały wyparte przez czynniki syntetyczne: początkowo przez chlorofluorowęglowodory (CFC), następnie przez wodorochlorofluorowęglowodory (HCFC), a po odkryciu niszczącego wpływu zawartych w nich cząsteczkach chloru na warstwę ozonową – przez hydrofluorowęglowodory (HFC). „Wyeliminowanie” cząsteczek chloru nie zlikwidowało całkowicie negatywnego wpływu hydrofluorowęglowodorów na środowisko naturalne – cząsteczki fluoru znajdujące się w HFC wpływają na ocieplanie klimatu na Ziemi (tzw. efekt cieplarniany).

Następstwem tego są ponowne narodziny i tzw. „come back” naturalnych czynników chłodniczych. Naturalne czynniki chłodnicze nie mają lub mają bardzo ograniczony wpływ na warstwę ozonową i efekt cieplarniany. Z tego powodu trwają intensywne prace nad wcieleniem ich do jak największej ilości układów chłodniczych. Obecnie są one szeroko stosowane w małych instalacjach , takich jak pompy ciepła, małe układy chłodzenia i systemy do obiektów handlowych – szczególnie typy HC są popularne w małych instalacjach. Do najpopularniejszych czynników występujących w przyrodzie należą:
• amoniak R717
• dwutlenek węgla R744
• propan R290
• izobutan R600a
• propylen R1270
• etan R170

Amoniak R717
Nieorganiczny związek chemiczny o silnie drażniącym zapachu, trujący, wywołujący intensywne łzawienie, charakteryzujący się ostrym alkalicznym smakiem, bezbarwny, palny (przy stężeniach w powietrzu powyżej 3,5%). Ponieważ amoniak nie działa na żelazo i jego stopy, stal jest podstawowym materiałem konstrukcyjnym stosowanym w urządzeniach, które z nim współpracują. Bezwonny amoniak powoduje korozję metali, wilgotny atakuje cynk, miedź i jej stopy, dlatego też materiałów tych nie stosuje się do budowy sprężarek i aparatów. Wada ta wyklucza również amoniak z zastosowań do sprężarek hermetycznych, ze względu na korozyjne działanie na uzwojenia silnika elektrycznego. R717 nie jest agresywny w stosunku do tworzyw sztucznych stosowanych w urządzeniach chłodniczych.

Woda rozpuszcza się w amoniaku we wszystkich warunkach występujących w urządzeniach chłodniczych. Rutynowe zabezpieczenia przed przedostaniem się jej do obiegu w czasie montażu lub podczas eksploatacji najzupełniej wystarczają do uniknięcia jakichkolwiek problemów związanych z zawilgoceniem instalacji.

Amoniak rozpuszcza się w olejach mineralnych w śladowych ilościach. W związku z tym praktycznie nie uwzględnia się tej właściwości, co oznacza przyjęcie założenia, że w sprężarce występuje jedynie olej czysty, bez amoniaku.

NH₃ posiada wiele zalet – jedną z nich jest wysokie ciepło parowania – z tego względu stosuje się go głównie w dużych instalacjach i urządzeniach. Dzięki osiąganym wartościom ciepła parowana ilość wymaganego czynnika krążącego w instalacji jest dużo mniejsza niż w przypadku innych czynników chłodniczych. Amoniak posiada małą gęstość, co wpływa w znacznym stopniu na wymiary rurociągów, elementów konstrukcyjnych oraz straty ciepła w nich występujące. Dodatkową zaletą jest także wysoki współczynnik wydajności chłodniczej.

Zastosowanie amoniaku:
• browarnictwo,
• ubojnie i przetwórstwo mięsa,
• rybołówstwo i przetwórstwo ryb,
• przechowalnictwo produktów chłodzonych i mrożonych,
• transport morski żywności chłodzonej i mrożonej,
• mleczarstwo i przetwórstwo nabiału, w tym produkcja tłuszczów roślinnych,
• chłodzenie wody w procesach przemysłowych,
• handel hurtowy i detaliczny,
• klimatyzacja przemysłowa.

Dwutlenek węgla R744 (...)

Propan R290 (...)

Izobutan R600a (...)

Propylen R1270 (C₃H₆) (...)

Etan R170 (C2H6)
Organiczny związek chemiczny z grupy alkanów. Występuje w przyrodzie jako jeden ze składników gazu ziemnego. Jest gazem bezbarwnym, bezwonnym i palnym (z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową) – cięższy od powietrza, nierozpuszczalny w wodzie, bierny chemicznie.

Zastosowanie etanu (postać czysta lub mieszaniny):
• przemysł chemiczny – produkcja polietylenu,
• monitoring jakości powietrza i środowiska,
• chemia analityczna,
• synteza chemiczna,
• elektronika i półprzewodniki,
• obróbka cieplna i powierzchniowa metali,
• tkaniny i tekstylia,
• chłodnictwo i klimatyzacja.

Podsumowanie
Wymogi Unii Europejskiej dotyczące rezygnacji i eliminacji zastosowań chlorofluorowęglowodorów spowodowały konieczność podjęcia badań i poszukiwań nowych rozwiązań technologicznych i zamienników. Nowe czynniki chłodnicze muszą spełniać nie tylko kryteria termodynamiczne, chemiczne i fizyczne, ale również podstawowe kryteria bezpieczeństwa dla środowiska naturalnego. Współczesne badania ukierunkowane są na tzw. czynniki naturalne, które nie zawierają chloru i w związku z tym nie powodują niszczenia warstwy ozonowej. Wpływ tych czynników na efekt cieplarniany również jest marginalny. Jakkolwiek żaden z naturalnych czynników nie spełnia w 100% wszystkich wymagań proekologicznych zastosowanie ich w urządzeniach jest wynikiem kompromisu pomiędzy ich zaletami i wadami.

Literatura
[1] Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła, praca zbiorowa pod redakcją Z. Boncy, Masta 2004.
[2] Dorota SKRZYNIOWSKA, Renata SIKORSKA-BACZEK: Czynniki naturalne jako proekologiczne w instalacjach klimatyzacyjnych inżynierii środowiska. Czasopismo Techniczne. Politechnika Krakowska. 2007.
[3] PĄCZEK Robert, PASZKOWSKI Paweł: Węglowodory – własności cieplne – względy bezpieczeństwa ich użytkowania – wykorzystanie w technice chłodniczej, klimatyzacji i pompach ciepła. Seminarium z Chłodnictwa. Gdańsk, 2010.
[4] Magdalena PIETRUCZUK, Piotr PISIAK: Amoniak własności cieplne, bezpieczeństwo i ograniczenia jego stosowania, obszary wykorzystania w technice chłodniczej. SiUCHiKl. Politechnika Gdańska.
[5] www.cbs.grundfos.com/GPL_Poland/lexica/AC_Natural_refrigerants.html
[6] www.linde-gaz.pl/pl/products_and_supply/.../natural.../index.html
[7] www.linde-gaz.pl/pl/products_and_supply/.../hydrocarbons.html
[8] www.eurammon.com/sites/default/.../eurammon_iiar_statement_pl.pd...
[9] Bitzer, Refrigerant report 16, Propylen R1270 jako czynnik alternatywny wobec propanu
[10] The Linde Group. Karta charakterystyki wersja 07. Propen(propylen)
[11]. The Linde Group. Karta charakterystyki wersja 1.0. Etan.