Keywords:

Giriş: Avrupa Birliği yönetmelikleri, küresel ısınma potansiyeli (GWP) 150’nin üzerinde olan soğutucu akışkanların araç iklimlendirme sistemlerinde kullanımını kademeli olarak yasaklanmaktadır. R134a’nın (GWP) değeri 1300’dür. R134a’nın alternatiflerinden biri olan R1234ze(E)’nin GWP değeri çok düşük (4) ve yanıcılık değerleri ise ihmal edilebilecek seviyededir. Bu sebeplerden dolayı R1234ze(E) soğutucu akışkanı, yüksek GWP değerine sahip R134a’nın yerine direk olarak kullanılabilir. Bu çalışmada R134a ile çalışan bir otomobil klima sisteminde, düşük GWP değerine sahip R1234ze(E) soğutucu akışkanının R134a’nın yerine direk kullanılması durumunda şarj miktarı deneysel olarak belirlenmiştir. Bu amaçla kurulan deneysel otomobil klima sisteminde R134a gazının standart çalışma koşullarındaki miktarı esas alınarak, R1234ze(E)’nın şarj miktarı soğutma tesir katsayısına (STK) bağlı olarak belirlenmiştir. Deneyler düşük şarj miktarlarında R134a ile aynı çalışma koşullarında 450 g’dan başlayarak 50 g artışlarla 700 g’a kadar R1234ze(E)’nin şarj edilmesiyle gerçekleştirilmiş. Her şarj miktarı için sistem STK değeri hesaplanarak en yüksek STK değerinin elde edildiği şarj miktarı belirlenmiştir. Amaç: Bu çalışmada düşük küresel ısınma potansiyeline sahip R1234ze(E) soğutucu akışkanının R134a kullanılan bir otomobil klima sisteminde direk kullanılması durumunda şarj miktarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Kapsam: Deneysel otomobil klima sisteminde R1234ze(E) kullanılması durumunda elde edilen soğutma kapasitesi, kompresör gücü ve STK değerleri farklı şarj miktarlarında kıyaslanmıştır. Sınırlılıklar: Deneyler, hava akımı sıcaklıkları evaporatörde 27°C ve kondenserde 35°C’de sabit tutularak, 1750 d/d sabit kompresör hızında gerçekleştirilmiştir. Sisteme şarj edilen R1234ze(E) soğutucu akışkanı miktarı 450 g’dan başlayarak 50 g artışla 700 g’a kadar yükseltilmiştir. Yöntem: Deneysel sistem, otomobillerde kullanılan mekanik sıkıştırmalı soğutma sistemi bileşenlerinden oluşturulmuştur. Evaporatör ve kondenser kanallarında devir ayarlı fanlar ve sabit sıcaklıkta hava akımlarını sağlayacak kontrollü elektrikli ısıtıcılar kullanılmıştır. Sistem bağlantı elemanı olarak bakır borular kullanılmış, sistem buhar ve sıvı hatları yalıtım malzemesi ile sarılarak ısıl kayıplar engellenmiştir. Sistemde basınç ölçümü dijital manifold, sıcaklık ölçümleri K tipi ısıl çiftler ve kütlesel debi ölçümü Coriolis debimetre ile gerçekleştirilmiştir. Soğutucu akışkan sıcaklıkları her bir sistem elemanının giriş ve çıkışlarından ölçülmüştür. Sıcaklık verileri anlık olarak veri toplama sistemi ile bilgisayara aktarılmıştır. Basınç ölçümleri ise deneysel sistemin 4 noktasından iki farklı dijital manifold ile gerçekleştirilmiştir. Soğutucu akışkanların termofiziksel özellikleri ve entalpileri REFPROP 9.1 programı ile sağlanmıştır (Lemmon et al.,2014). Değişen şarj miktarlarında en yüksek STK değerinin elde edildiği şarj miktarı belirlenmiştir. Bulgular: R1234ze(E)’nin buhar yoğunluğu R134a’dan % 4,3 daha düşüktür. Düşük buhar yoğunluğu nedeniyle deneysel sistemde R1234ze(E) kullanılması durumunda kompresörden sisteme sevk edilen soğutucu akışkan miktarı azalmaktadır, düşük akışkan debisi kompresör gücünün ve soğutma kapasitesinin azalmasına sebep olmaktadır. Akışkan şarj miktarının kütlesel debiye olan etkisi kompresörde harcanın güç ve soğutma kapasitesi göz önüne alındığında şarj miktarının en uygun STK değerinin elde edildiği durumda belirlenmelidir. Sisteme şarj edilen soğutucu akışkan miktarı arttığında kompresör gücünün arttığı fakat artan kompresör gücünün yanında soğutma kapasitesinde gerçekleşen artışın yeterli olmadığı tespit edilmiştir. Sisteme şarj edilen akışkan miktarı STK değerleriyle beraber değerlendirildiğinde 550 – 600 g şarj miktarı arasında R1234ze(E) soğutucu akışkanının STK değerinin maksimum olduğu görülmüştür. Sonuç: Sistem kompresör gücünün şarj miktarının yükselmesiyle sürekli arttığı fakat STK’nın 550 g’da 4,34 ve 600 g’da 4,4 olduğu görülmüştür. Sistemde R1234ze(E) soğutucu akışkanı kullanılması durumunda en uygun şarj miktarının 550 – 600 g aralığında olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak düşük GWP ve yanıcılık değerine sahip Avrupa Birliği yönetmeliklerine uygun R1234ze(E) soğutucu akışkanı uygun şarj miktarı belirlendiğinde R134a ile kıyaslanabilir sonuçlar vermiştir. Yazar Notu: Bu çalışma Türkiye Bilimsel Ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) Tarafından Desteklenmiştir. Proje Numarası: 216M437.

Anahtar Kelimeler: R1234ze(E), soğutma kapasitesi, Şarj, STK