Czynnik chłodniczy to serce systemu HVAC, pochłaniające i uwalniające ciepło, dzięki czemu nasze domy i budynki są chłodne latem i ciepłe zimą. Ten „sok”, który przepływa przez cykl chłodzenia, występuje w wielu postaciach chemicznych, a każda z nich podlega szczególnym warunkom bezpieczeństwa. W całej historii naukowcy poszukiwali bezpieczniejszych czynników chłodniczych.
Wraz z wynalezieniem nowoczesnej klimatyzacji na początku XX wieku, pomimo ich łatwopalności i toksyczności, zastosowano substancje chemiczne, takie jak amoniak, dwutlenek siarki i chlorek metylu. Wprowadzenie chlorofluorowęglowodorów (CFC) w latach dwudziestych XX wieku znacznie zmniejszyło palność i toksyczność, ale okazało się, że mają one potencjał niszczenia ozonu (ODP), który zagraża życiu na Ziemi. Później odkryto, że kolejna seria zastępczych substancji chemicznych, wodorofluorowęglowodorów (HFC) i wodorochlorofluorowęglowodorów (HCFC), ma potencjał globalnego ocieplenia (GWP), co stanowi kolejne zagrożenie dla życia na Ziemi. Chociaż kwestia palności została w dużej mierze wyeliminowana, branża HVAC ponownie zastanawia się nad dopuszczalnymi granicami palności czynników chłodniczych, ponieważ staramy się w przyszłości stosować chemikalia o niskim lub żadnym ODP lub GWP.
Dlaczego łatwopalne czynniki chłodnicze?
Kongres przyjął w 2020 r. ustawę AIM (American Innovation in Manufacturing), której celem jest stopniowe ograniczenie produkcji HFC o 85 procent w ciągu 15 lat, co stawia część branży HVAC między młotem a kowadłem. Powszechnie stosowane systemy wysokociśnieniowe, takie jak systemy dachowe, systemy dzielone, systemy o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego (VRF) i inne pompy ciepła, nie zawierają łatwo dostępnego, niepalnego alternatywnego czynnika chłodniczego. Zgodnie z normą 34 ASHRAE (Amerykańskie stowarzyszenie inżynierów ds. ogrzewania, chłodzenia i klimatyzacji) klasyfikacja bezpieczeństwa najczęściej stosowanego wysokociśnieniowego czynnika chłodniczego, R-410A, to A1. Jak pokazano na poniższym wykresie, A to najniższa klasa toksyczności, a 1 to najniższa klasa palności. Typowe alternatywy, takie jak R-32 i R-454B, należą do klasy A2L, „niższa palność”.
Instytut Klimatyzacji, Ogrzewania i Chłodnictwa (AHRI) zwrócił się do Agencji Ochrony Środowiska (US EPA) o nałożenie limitu 750 GWP począwszy od 1 stycznia 2025 r. dla nowo wyprodukowanych stacjonarnych urządzeń klimatyzacyjnych i od 1 stycznia 2026 r. dla nowych urządzeń VRF . Da to producentom wystarczająco dużo czasu na wybranie zamiennika R-410A, którego współczynnik GWP wynosi 1924. Przepisy budowlane również muszą zostać zaktualizowane na czas, aby umożliwić stosowanie czynników chłodniczych A2L.
Co to oznacza dla strażaków?
Aby mieć pewność, że strażacy nie będą bardziej narażeni na ryzyko związane z czynnikami chłodniczymi A2L niż A1, firma AHRI nawiązała współpracę z Instytutem Badań nad Bezpieczeństwem Strażaków UL i członkami straży pożarnej, aby przetestować różnice między czynnikami chłodniczymi w rzeczywistych scenariuszach pożarowych. Podczas gdy typowy samochód może zawierać trzy funty czynnika chłodniczego, system klimatyzacji w budynkach mieszkalnych może zawierać 20 funtów czynnika chłodniczego, a w budynku komercyjnym mogą krążyć setki funtów czynnika chłodniczego. Naukowcy chcieli przetestować najgorszy scenariusz pożaru budynku komercyjnego. Jeden z testów mających na celu ilościowe określenie ilości ciepła czynnika chłodniczego dodanego do ognia, zwany „szybkością wydzielania ciepła”, wykazał, że w rzeczywistości była ona wyższa w przypadku R-410A niż w przypadku R-32. Ciepło dodane przez czynnik chłodniczy było mniej więcej takie samo, jak ogień w małym plastikowym koszu na śmieci. Nie zaobserwowano żadnego pożaru błyskawicznego ani deflagracji. W innym teście symulowano zbliżanie się strażaków do pomieszczenia z płonącą klimatyzacją z korytarza i stwierdzono, że porównując A1 i A2L nie było znaczącej różnicy w strumieniu ciepła w korytarzu. Wewnątrz pomieszczenia podstawowy pożar podniósł temperaturę sufitu z otoczenia do około 55 stopni Celsjusza przed uwolnieniem czynnika chłodniczego, która wzrosła od 9 do 18 stopni Celsjusza wraz z uwolnieniem czynnika chłodniczego. Testy te wykazały, że zbliżanie się do pożaru i gaszenie go nie różniły się znacząco w przypadku czynników chłodniczych A2L.
Po ugaszeniu pożaru operacje „remontowe” często obejmują przecięcie ścian, podłóg i sufitów w celu zbadania i powstrzymania potencjalnego rozprzestrzeniania się pożaru. W jednym z testów rozpylono czynnik chłodniczy w płomień, aby zasymulować działanie strażaka powodującego katastrofalne w skutkach przerwanie przewodu, i nie zaobserwowano wizualnie zauważalnej zmiany w wielkości płomienia, niezależnie od użytego czynnika chłodniczego. Aby określić poziom czynnika chłodniczego potrzebny do wywołania dużego płomienia, badacze podpalili połączoną warstwę czynnika chłodniczego około pięciokrotnie przekraczając dopuszczalny limit. W przypadku prawdziwego pożaru okoliczności często przekraczają dopuszczalne normy. Nawet wtedy płomień rozprzestrzeniał się powoli, a w pomieszczeniu nie było kuli ognia ani deflagracji. Eksperymenty wykazały, że zagrożenie związane z czynnikami chłodniczymi A2L nie jest znacząco wyższe niż ryzyko związane z czynnikami chłodniczymi A1, które te czynniki zastępują.
Jakie wnioski można wyciągnąć dla straży pożarnej?
Czynniki chłodnicze stanowią zagrożenie niezależnie od klasy palności, dlatego strażacy powinni założyć, że w przypadku pożaru występują czynniki chłodnicze i łatwopalne. Wyciekający czynnik chłodniczy szybko odparowuje i trudno w ogóle dostrzec opary lub usłyszeć syczenie. Dlatego najlepiej jest jak najszybciej i najskuteczniej przewietrzyć pomieszczenie po ugaszeniu pożaru. Rozpylanie wody na czynniki chłodnicze A1 i A2L może spowodować utworzenie kwasu fluorowodorowego, który jest niebezpieczny w przypadku wdychania lub narażenia na kontakt ze skórą. Strażacy powinni nosić pełne środki ochrony indywidualnej z ochroną dróg oddechowych przez wszystkie fazy reagowania. Nasi strażacy mogą uratować sytuację, podczas gdy czynniki chłodnicze A2L o „niższej palności” uchronią planetę przed globalnym ociepleniem.
