Chiller
Ga lạnh và ô nhiễm môi trường

Chu trình làm lạnh là 1 chu trình nhiệt động khép kín và ga lạnh chính là chất trung chuyển để thực hiện các quá trình làm việc trao đổi nhiệt lượng: bốc hơi - nén khí - ngưng tụ - giãn khí. Thời kỳ phát triển ban đầu kỹ nghệ lạnh người ta sử dụng nhiều nhất ga Ammoniac, NH3. Ga Ammoniac có năng lượng bốc hơi hay ngưng tụ cao, nhưng có một số nhược điểm trong kỹ thuật. Ammoniac ăn mòn đồng và các kim loại khác và chỉ sắt thép là vật liệu chịu đựng được, không hòa tan được dầu nhớt. Vì vậy cho máy lạnh chạy bằng ga Ammoniac, tất cả các bộ phận của máy lạnh phải làm từ sắt thép: dàn lạnh, máy nén, van tiết lưu, bình ngưng và ống nối, các bộ phận điều chỉnh như áp kế, nhiệt kế v.v. Ngoài ra nếu chu trình khép kín bị hở, Ammoniac có thể trộn với không khí thành 1 hỗn hợp gây nổ, chưa kể đến đặc tính độc hại và bốc mùi rất hôi với 1 lượng rất nhỏ (Vì vậy mà dân gian còn gọi Ammoniac là nước đái quỷ). Hơn nữa vì Ammoniac không hòa tan được dầu nhớt, nên máy nén phải được thiết kế một bộ phận tách dầu để bảo đảm việc bôi trơn máy nén. Do đó máy lạnh chạy bằng ga lạnh Ammoniak thiết kế khó khăn hơn, giá thành cũng cao hơn, tuy nhiên hiện nay vẫn còn sử dụng nhiều ở các nhà máy sản xuất nước đá với công suất lạnh rất lớn. Vì những nhược điểm nên sau này người ta đã sử dụng các hóa chất hữu cơ thuộc họ Methan, CxHy, có kết nối bão hòa với các nguyên tử Chlor hay Fluor làm ga lạnh, vì những ưu điểm sau đây:
An toàn, không gây nên hỗn hợp nổ, không độc hại. Thậm chí ga lạnh loại này cũng còn gọi là chất chống nổ, chống cháy.
Bền vững trong quá trình làm lạnh khép kín, không bị biến chất.
Dễ hòa tan dầu nhớt, tiện lợi hơn cho thiết kế máy nén.
Không tác dụng cũng không ăn mòn các kim loại mềm nên có thể sử dụng hợp chất đồng, nhôm v.v. cho các bộ phận làm lạnh như van tiết lưu, dàn lạnh, bình ngưng, áp kế, nhiệt kế, ống nối.
Thường có áp suất bốc hơi cao hơn áp suất không khí bên ngoài, để chống hiện tượng không khí có thể thâm nhập vào chu trình lạnh.
Có áp suất ngưng tụ không cao quá, để tạo thuận lợi thiết kế các bộ phận, linh kiện lạnh.
Có nhiệt năng bốc hơi, ngưng tụ cao
| Tên quốc tế ga lạnh | Thành phần hóa học | Nhiệt độ bốc hơi ở áp suất 1 bar (°C) | Hệ số RODP | Hệ số GWP | Tuổi thọ trên tầng khí quyển (năm) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| R11 | CCl3F | 23,8 | 1 | 4.000 | 50 |
| R12 | CCl2F2 | -29,8 | 1 | 8.500 | 100 |
| R13 | CClF3 | -81,5 | 1 | 11.700 | 600 |
| R113 | C2Cl3F3 | 47,6 | 1,07 | 5.000 | 90 |
| R114 | C2Cl2F4 | 3,6 | 0,8 | 9.300 | 300 |
| R115 | C2ClF5 | -38 | 0,5 | 9.300 | 1.700 |
| R500 | R12 + R152 | -33,5 | 0,74 |  |  |
| R502 | R22 + R115 | -45,6 | 0,33 |  |  |
| R22 | CHClF2 | -40,8 | 0,05 | 1.700 | 1,3 |
| R123 | C2HCl2F3 | 27,1 | 0,02 | 93 | 1,4 |
| R23 | CHF3 | -82 | 0 | 11.700 |  |
| R32 | CH2F2 | -51,8 | 0 | 650 | 5,6 |
| R125 | C2HF5 | -48,5 | 0 | 2.800 | 33 |
| R134a | C2H2F4 | -26,5 | 0 | 1.300 | 15,6 |
| R143a | C2H3F3 | -47,4 | 0 | 3.800 | 48 |
| R152a | C2H4F2 | -24,7 | 0 | 140 | 1,8 |
| R717 | NH3 (Ammoniac) | -33,4 | 0 |  |  |
| R744 | CO2 | -78,5 | 0 | 1 | 100 |
Các tính chất cơ bản của ga lạnh và hệ số ô nhiễm môi trường
Tên quốc tế ga lạnh có chữ R ở đầu chữ, viết tắt từ tiếng Anh "Refrigerant", có nghĩa là ga lạnh. Các ga lạnh kể trên tuy khá bền vững, nhưng khi bị thải ra ngoài không khí gây ô nhiễm môi trường vì những hiệu ứng sau:
Các ga lạnh có chứa nguyên tử Chlor (Cl) khi bay lên tầng thượng tầng không khí cao sẽ bị tia cực tím của mặt trời phân hủy. Các ion Cl đơn tính phát sinh (Cl-, nguyên tử Cl có dư 1 electron) sẽ phá hủy tầng Ozon theo cơ chế sau: Trên thượng tầng không khí khi tia nắng mặt trời rọi thẳng vào không khí, có cường độ ánh sáng mạnh nhất, tia cực tím tác động vào phân tử O2, sẽ tách ra 2 ion O-. Ta sẽ có phản ứng hóa học tạo ra Ozon (O3).- O2 + O- ↔ O3. Chất Ozon không bền vững, lại tự tách ra O2 và O-. Phản ứng thuận nghịch này cho thấy tầng Ozon chỉ tạm thời tạo ra khi có tác dụng của tia cực tím mặt trời, và cũng chính tầng Ozon này ngăn chặn phần lớn tia cực tím xuống mặt đất. Tia cực tím có năng lượng cao có tác động xấu với hệ sinh vật. Khi có sự hiện diện của các ion Cl-, có cường thế âm tính hơn, khả năng cạnh tranh với ion O- cao hơn, phản ứng tạo ra Ozon bị kềm chế và ta có hiện tượng thủng tầng Ozon. Hệ số RODP, viết tắt từ tiếng Anh, Relative Ozon Depletion Potential, tạm dịch là hệ số hủy diệt tầng Ozon khi so sánh với ga lạnh R11. Xem trong bảng ta thấy hệ số này cao chỉ cho các ga lạnh có chứa nguyên tử Chlor, trong khi các ga khác, không có chứa Chlor, hệ số này bằng 0. Vì thế các nước kỹ nghệ như châu Âu đã cấm sử dụng ga lạnh R12. hạn chế sử dụng ga R22. Việc này cũng là đề tài tranh cãi trong kỹ nghệ lạnh, vì hầu hết ga lạnh dùng trong kỹ nghệ lạnh là nằm trong chu trình khép kín, ít thải ra ngoài. Trong khi số lượng các ga lạnh dùng trong các bình xịt tóc, keo, sơn bị thải ra môi trường rất lớn.
Hiệu số GWP, viết tắt từ tiếng Anh, Global Warming Potential, tạm dịch là hiệu suất nóng dần lên của trái đất qua hiện tượng nhà kính khi so sánh tương đối với khí CO2. Hệ số này khá cao của hầu hết các ga lạnh hiện đại. Hiện nay người ta cố gắng tìm ra các ga lạnh thay thế, ít gây ô nhiễm môi trường, nhưng vẫn chưa có các bước tiến bộ có tính đột phá.