Работа автомобильного кондиционера, его размеры и устройство во многом зависят от вида рабочего вещества, циркулирующего в его контуре. Это вещество или, как его принято называть, холодильный агент, (сокращенно — хладагент), совершает в холодильной установке обратный круговой процесс, в результате которого теплота от охлаждаемого тела передается в окружающую среду.

   Вещества, применяемые в качестве хладагентов, должны соответствовать необходимым термодинамическим, физико-химическим и другим требованиям.

   К термодинамическим требованиям относят:

   — низкую нормальную температуру кипения хладагента, что дает возможность избежать вакуума в испарителе;
   — сравнительно низкое давление конденсации, что позволяет облегчить конструкцию кондиционера;
— высокие значения теплоты парообразования и объемной холодопроизводительности.

   Температура замерзания должна быть значительно ниже рабочей температуры кипения, с тем, чтобы исключить возможность замерзания хладагента в испарителе.

   В промышленных холодильных установках одним из наиболее широко применявшихся ранее хладагентов являлся аммиак. В бытовых абсорбционных холодильниках он использовался в смеси с водой, играющей роль абсорбента. Данный хладагент небезопасен для здоровья человека, поэтому в бытовых и автомобильных климатических системах не применяется.

   С начала прошлого века появилась большая группа новых хладагентов — фреонов, которые представляют собой фтористые и хлористые производные предельных насыщенных углеводородов (метана, этана), известные под аббревиатурой CFC (Cheloro Fluro Carbon).

   С 1980 г. в результате исследований озонового слоя Земли было отмечено вредное воздействие на него хладагентов группы CFC. В связи с этим был разработан ряд новых хладагентов, принадлежащих главным образом к двум категориям химических соединений: фтор — и хлорсодержащим углеводородам с  низкой озоноразрушающей активностью и не содержащим атомов хлора фторуглеводородам HFC (озонобезопасные гидрофторуглеводороды).

Хладагенты R12 и R134a

   Хладагент R12 — дихлорфторметан, хладагент группы CFC, бесцветный газ, практически без запаха, в 4,18 раза тяжелее воздуха, невзрывоопасен, негорюч, но при температурах свыше +400°С разлагается с образованием хлористого и фтористого водорода, ядовит, температура кипения — 29,8°С. R12 растворяет различные органические вещества и лаковые покрытия, обладает хорошей взаиморастворимостью с маслом, образуя однородную смесь. В Европейских странах с 1995 года продажа хладагента R12 запрещена, а с июля 1998 года запрещена и заправка систем этим хладагентом.

   В большинстве современных автомобильных климатических установок используется хладагент R134a.

   Хладагент R134a — (тетрафторэтан) бесцветный газ, масса которого составляет 0,65 кг, температура кипеня -26,2°С. Фторуглеводородные соединения (FKW) не воздействуют отрицательно на окружающую среду.

   На рисунке ниже представлена диаграмма состояния хладагента R134a в автомобильной климатический установке. В зависимости от требуемой холодопроизводительности для конкретного автомобиля абсолютные величины соответствующим образом меняются. По данному графику определяется, сколько энергии необходимо для протекания такого процесса (теплота испарения, теплота конденсации), чтобы обеспечить требуемую холодопроизводительность.

   Между собой данные хладагенты не совместимы, поэтому при переходе с R12 на R134a климатическая система подлежит переоборудованию.

Хладагент R1234YF

   Появление на рынке данного хладагента обусловлено не инновационными технологиями и лучшими характеристиками, а заботой об экологии и борьбе с глобальным потеплением. После вступления в силу в 2011 году стандарта EG/706/2007 ограничивающего  величину коэффициента глобального потепления, климатические установки всех новых автомобилей должны использовать хладагент с коэффициентом глобального потепления (GWP) не выше 150. У R1234YF так называемый коэффициент глобального потепления (GWP=4) в 357 раз ниже, чем у хладагента R134a (GWP=1430). Во всем остальном, новое вещество уступает проверенному временем R134a по многим параметрам — он естественно дороже и на много, пожароопасен, имеет более низкую удельную массовую холодопроизводительность и более низкий холодильный коэффициент.

Сравнительная таблица некоторых показателей хладагентов R134a и R1234YF

Хладагент R404a

   R404a — это смесь хладагентов относящаяся к группе гидрофторуглеродов (ГФУ) и обладает нулевым озоноразрушающим потенциалом (ODP=0), но достаточно высоким коэффициентом глобального потепления (GWP=3922). Данный хладагент нашел применение в рефрижераторном транспорте, в системах кондиционирования легковых автомобилей не используется.

Воздействие хладагентов на озоновый слой

   Как известно озоновый слой защищает поверхность Земли от ультрафиолетового излучения. Под воздействием ультрафиолетового излучения озон (О₃) расщепляется в молекулу кислорода (О₂) и атом кислорода (О). В ходе другой реакции атом кислорода снова присоединяется к молекуле кислорода образуя озон. Этот процесс происходит в стратосфере, в озоновом слое, находящемся на высоте от 20 до 50 км.

   Составной частью хладагента R12 является хлор (Cl). При попадании в атмосферу этого хладагента молекула R12, которая легче воздуха, поднимаясь на верх, достигает озонового слоя. Под воздействием ультрафиолетовых лучей хлор высвобождается из молекулы хладагента и отрицательно реагирует с озоном, при этом происходит разрушение озонового слоя.

   Следует отметить, что солнечное излучение отражается от поверхности Земли в виде инфракрасного излучения, некоторые газы находящиеся в тропосфере, прежде всего это CO₂, отражают это излучение обратно в сторону поверхности Земли. В результате исследований стало известно, что данный процесс приводит к изменению климата (потеплению), так называемому «парниковому эффекту».

   Так для сравнения: 1 кг хладагента R12 способствует возникновению парникового эффекта в той же мере как 4000 т CO₂. При этом хладагент R134a только в незначительной степени способствует образованию парникового эффекта, а воздействия на озоновый слой отсутствуют вовсе.