Az autóklíma-szervizek egyik visszatérő kérdése, hogy mi történik, ha egy R1234yf hűtőközegre tervezett rendszerbe R134a kerül. Ennek oka legtöbbször a két hűtőközeg jelentős árkülönbsége, illetve az a tévhit, hogy "mindkettő csak hűtőgáz", ezért felcserélhetők.

A válasz azonban nem ilyen egyszerű.

Érdekes módon a tudományos szakirodalomban jelenleg nem található olyan publikáció, amely egyértelműen bizonyítaná, hogy az R134a önmagában kompresszorhibát okoz egy R1234yf rendszerben. Ugyanakkor számos kutatás foglalkozik azzal, hogy az R1234yf milyen kölcsönhatásban áll a kompresszorolajjal, és ezek eredményei jól megmagyarázzák, miért növekedhet a meghibásodás kockázata, ha a rendszer nem a tervezett hűtőközeggel üzemel.

A kompresszort valójában nem az olaj keni

Ez elsőre meglepően hangzik, de egy autóklíma kompresszorában nincs külön olajszivattyú vagy nyomókenési rendszer. A kenőanyag szállítását maga a hűtőközeg végzi.

A működés során a PAG kompresszorolaj egy része mikroszkopikus olajköd formájában együtt áramlik a hűtőközeggel a teljes körfolyamaton keresztül. Az olaj végighalad a kondenzátoron, a szárítószűrőn, az expanziós szelepen és az elpárologtatón, majd visszatér a kompresszorba. A kompresszor megfelelő kenése tehát attól függ, hogy a hűtőközeg mennyire hatékonyan képes az olajat folyamatosan keringtetni.

Ez a jelenség a hűtéstechnikában oil return néven ismert, és a rendszer megbízható működésének egyik legfontosabb feltétele.

A hűtőközeg és az olaj nem független egymástól

A PAG olaj nem egyszerűen "úszik" a hűtőközegben. A két anyag között folyamatos fizikai kölcsönhatás zajlik: a hűtőközeg részben oldódik az olajban, az olaj pedig részben elegyedik a hűtőközeggel.

Ez az egyensúly meghatározza többek között:

• az olaj tényleges viszkozitását,
• az olajcseppek méretét,
• az olaj visszaszállításának hatékonyságát,
• valamint a kompresszorban kialakuló kenőfilm vastagságát.

A járműgyártók ezért nem egyszerűen egy viszkozitási osztályt írnak elő, hanem egy adott hűtőközeg–olaj párost validálnak minden kompresszorhoz.

Mit mutatnak a tudományos vizsgálatok?

Az International Journal of Refrigeration folyóiratban megjelent kutatás (Bobbo és munkatársai) az R1234yf és különböző PAG olajok kölcsönhatását vizsgálta.

A kutatók megállapították, hogy:

• az R1234yf oldhatósága eltér az R134a rendszerétől,
• az olaj és a hűtőközeg elegyedése hőmérsékletfüggő,
• bizonyos üzemi körülmények között részleges folyadékfázis-szétválás is kialakulhat,
• emiatt az olaj szállítása és visszatérése kedvezőtlenebb lehet.

Ezért fejlesztettek ki az R1234yf rendszerekhez speciális, úgynevezett Double Capped PAG (DC-PAG) olajokat, amelyek jobb kompatibilitást biztosítanak az új hűtőközeggel.

Miért jelenthet problémát az R134a?

Az R134a és az R1234yf nyomás–hőmérséklet karakterisztikája hasonló, de nem azonos. Emellett eltér:

• a gőzsűrűség,
• a párolgáshő,
• az entalpiaviszony,
• valamint az olajjal való kölcsönhatás.

Ezek a különbségek módosíthatják a kompresszor által szállított tömegáramot, az expanziós szelep üzemi pontját és az olaj visszatérésének hatásfokát. A rendszer kívülről akár megfelelően működőnek is tűnhet, miközben belső tribológiai viszonyai már eltérnek attól, amire a kompresszort tervezték.

Mit jelent ez a gyakorlatban?

A rendelkezésre álló tudományos eredmények alapján nem állítható, hogy az R134a-val történő feltöltés minden esetben kompresszorhibához vezet. Az azonban kijelenthető, hogy a rendszer ilyenkor már nem a gyártó által validált termodinamikai és tribológiai állapotban működik.

Tartós nagy terhelés – például nyári autópályás használat, magas külső hőmérséklet vagy hosszú üzemidő – esetén ez növelheti az olaj-visszatérés romlásának, a kenőfilm elvékonyodásának és ezáltal a kompresszor fokozott kopásának valószínűségét.

Összegzés

A hűtőközeg kiválasztása nem csupán környezetvédelmi vagy jogszabályi kérdés. A kompresszor, a PAG olaj, a hűtőközeg és a klímarendszer szabályozása egyetlen összehangolt rendszert alkot. Ennek bármely elemének megváltoztatása módosíthatja a rendszer működését és hosszú távú megbízhatóságát.

Ezért minden jármű esetében célszerű a gyártó által előírt hűtőközeget és kompresszorolajat alkalmazni. A klímarendszer élettartamát nemcsak a megfelelő töltettömeg, hanem a hűtőközeg és a kenőanyag kompatibilitása is alapvetően meghatározza.

Forrás: Bobbo, S. et al.: Solubility of HFO-1234yf in PAG lubricants, International Journal of Refrigeration, 2013.