Branża chłodnicza przechodzi transformację. Obowiązujące prawo ogranicza stosowanie czynników chłodniczych o wysokim potencjale niszczenia warstwy ozonowej (ODP) lub przyczyniających się do powstawania efektu cieplarnianego (GWP). W konsekwencji firmy coraz częściej korzystają z naturalnych czynników chłodniczych – takich jak amoniak, CO₂ i węglowodory – w celu ograniczenia negatywnego wpływu człowieka na środowisko.

Przejście na naturalne czynniki przynosi szereg nowych wyzwań, z którymi mierzy się branża chłodnicza, zwłaszcza w kwestii smarowania. Mając na uwadze fakt, że chłodnictwo jest pod tym względem jednym z najbardziej złożonych sektorów, poniżej przedstawiamy niektóre wyzwania oraz tłumaczymy, jak właściwy wybór środków smarnych może pomóc firmom w pokonaniu tych trudności.

Dwutlenek węgla najlepszy?
Główną zaletą CO₂ są jego specyficzne właściwości jako czynnika chłodniczego. Jego potencjał ODP wynosi 0, a GWP ma wartość 1. Zalety i przewaga CO₂ stają się jasne, gdy porównamy
go z fluorowęglowodorami (HFC), których GWP waha się od 4,1 do 4,800. Istnieją również korzyści dodatkowe:

• Wielkość: instalacje chłodnicze CO₂ są mniejsze od układów wykorzystujących HFC. Dzięki temu mogą być projektowane w różnych konfiguracjach, w tym bezpośredniego odparowania i układach z pompą obiegową;
• Koszt: CO₂ ma doskonałe właściwości przenoszenia ciepła, co oznacza, że przeciętna inwestycja w system może zwrócić się w ciągu trzech lat;
• Bezpieczeństwo: systemy CO₂ mają niską toksyczność i są niepalne.

Wyzwania CO₂ w roli czynnika chłodniczego
Systemy wykorzystujące CO₂ jako czynnik chłodniczy stoją przed istotnymi wyzwaniami – zwłaszcza w zakresie smarowania. Główne problemy powstają wskutek wysokich ciśnień roboczych i rozpuszczalności, która występuje zarówno w systemach kaskadowych podkrytycznych, jak i w transkrytycznych oraz wysokociśnieniowych układach chłodniczych opartych na CO₂.

Wysokie wartości ciśnienia roboczego (ciśnienie spoczynkowe od 50 do 130 barów) i temperatur zwiększają obciążenia i naprężenia łożysk oraz innych ruchomych części w porównaniu z układami HFC. To wszystko potwierdza istnienie szczególnych wymagań w zakresie smarowania. Co więcej, CO₂ jest łatwiej rozpuszczalny od HFC, więc nie można w takich układach stosować tradycyjnych środków smarnych. Na szczęście istnieją oleje syntetyczne, opracowane specjalnie dla branży chłodniczej, które dobrze tolerują wysoką rozpuszczalność CO₂. Pomagają również chronić przed niedostatecznym smarowaniem, co może powodować zwiększone zużycie łożysk i części oraz wzrost kosztów utrzymania. Niewystarczające smarowanie może również powodować niewłaściwe uszczelnienie i utratę kompresji, niższą wydajność sprężania, wzrost kosztów eksploatacji i zużycia energii.

Amoniak jako czynnik chłodniczy
Amoniak, drugi obok CO₂ „naturalny” czynnik chłodniczy, ma długą historię w branży. W latach dwudziestych XX w. był stopniowo wycofywany z użycia, a jego miejsce zajęły chlorofluorowęglowodory (CFC). Amoniak najbardziej zyskał na popularności, w porównaniu z innymi czynnikami, w 2015 roku i podobnie jak CO₂, ma własną listę zalet i wyzwań.

Zalety amoniaku
Dzięki GWP i ODP równym zeru, amoniak jest jednym z najbardziej przyjaznych czynników chłodniczych dla środowiska. Ma również termodynamiczne właściwości przenoszenia ciepła, które pozwalają na użycie sprzętu o mniejszych powierzchniach wymiany ciepła, obniżając koszty produkcji. Amoniak w większości krajów jest również tańszy od HFC, a jednocześnie od 3% do nawet 10% bardziej wydajny, co pomaga zmniejszyć rachunki za energię.

Jeśli chodzi o smarowanie, niskie ciśnienie pary amoniaku zmniejsza zużycie oleju i konieczność dolewek. Niska rozpuszczalność zapobiega zmianom lepkości oleju, co umożliwia pracę w szerokim zakresie temperatur.

Wyzwania amoniaku
Pomimo że układy chłodnicze na amoniaku pracują przy niższych ciśnieniach, w porównaniu z układami CO₂, nadal wymagają one poświęcenia dużej uwagi ciśnieniu podczas obsługi. Jest to szczególnie ważne ze względu na toksyczną naturę amoniaku. Jest on również łatwopalny, co w połączeniu z jego toksycznością oznacza konieczność pracy wysokokwalifikowanego zespołu specjalistów.

Amoniak nie miesza się z większością olejów, co może zmniejszyć wydajność smarowania. Z kolei wysoka temperatura robocza może zmniejszyć wydajność olejów mineralnych, czego można uniknąć dzięki przejściu na oleje syntetyczne.

Środki smarne nowej generacji
Aby przezwyciężyć problemy związane z smarowaniem układów pracujących na naturalnych czynnikach chłodniczych, ExxonMobil wprowadził dwa nowe produkty. Mobil Gargoyle Arctic™ 68 NH – najbardziej zaawansowany olej mineralny używany do układów chłodniczych pracujących na amoniaku oraz Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE – syntetyczny olej do smarowania układów z czynnikiem CO₂.

• ƒƒMobil Gargoyle Arctic™ 68 NH przeznaczony jest do dużych przemysłowych sprężarek tłokowych i śrubowych. Został opracowany, aby poprawić wydajność systemu i przynieść ekonomiczne korzyści dzięki wydłużeniu okresów między wymianami oleju przy jednoczesnym zachowaniu lepszego przepływu oleju w szerokim zakresie temperatur.
• Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE dedykowany jest do smarowania sprężarek chłodniczych pracujących na CO₂. Zapewnia doskonałą ochronę przed zużyciem oraz stabilność chemiczną i termiczną. Specjalnie opracowany skład pozwala utrzymać doskonałą płynność w niskich temperaturach, lepszą kontrolę lepkości oraz umożliwia poprawę wydajności układu chłodniczego w porównaniu z olejami mineralnymi.

Więcej informacji o środkach smarnych marki Mobil oraz usługach ExxonMobil dla przemysłu można uzyskać w Dziale Pomocy Technicznej ExxonMobil (bezpłatna infolinia 0 800 44 11 603 lub Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć. ) oraz na stronach www.mobil.pl i www.mobilindustrial.com.

Alessandro DI MAIO
– Industrial Product Technical Advisor
– EAME, ExxonMobil