R134a kullanılan otomobil klima sisteminde r1234yf'nin, sıvı hattına eklenen bir ısı değiştiricisi ile deneysel olarak incelenmesi

Günümüz otomobil klima sistemlerinde yaygın olarak R134a (GWP=1430) soğutucu akışkanı kullanılmaktadır. R134a'nın ozon tabakasına zararı bulunmamasına rağmen küresel ısınmaya etkisi büyüktür. Bu sebepten dolayı kullanımını kısıtlama çalışmaları yürütülmektedir. Avrupa Parlamentosu (AP) ve Konseyinin 2006/40/EC yönergesine göre 2017'den itibaren GWP değeri 150'den yüksek olan soğutucu akışkanları kullanan otomobillerin satışının engellenmesi planlanmıştır. Bu yönerge bir planlama dahilinde uygulamaya koyulmuştur. Aynı şekilde AP ve Konseyinin 517/2014 sayılı yönergesi ile 2022'den itibaren R134a'nın kullanımının yasaklanması kararlaştırılmıştır. R134a'ya alternatif soğutucu akışkan düşük GWP değerine sahip ve otomobil klima sistemlerinde kullanılmaya başlanan R1234yf'dir (GWP=4). R1234yf'nin termo-fiziksel özellikleri R134a'ya oldukça yakındır. Fakat R134a yerine R1234yf klima sistemde hiçbir değişiklik yapılmadan kullanıldığında sistem performansı daha düşük elde edilmektedir. Bu çalışmada R134a için tasarlanmış otomobil klima sisteminde R1234yf'nin performansının sıvı hattına eklenen ısı değiştiricisi (IHX) ile arttırılması hedeflenmiştir. Bu kapsamda Yalova Üniversitesi İklimlendirme Laboratuvarında temelde buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi olan deneysel otomobil klima sistemi kurulmuş ve çeşitli ölçüm cihazları ile donatılmıştır. Deney düzeneğinde sırasıyla R134a ve R1234yf test edildikten sonra R1234yf sıvı hattına eklenen çift borulu ısı değiştiricisi ile aynı koşullarda tekrar test edilmiştir. Deneyler sabit -10°C buharlaşma sıcaklığında yoğuşma sıcaklığı artırılarak, sabit 40°C yoğuşma sıcaklığında buharlaşma sıcaklığı artırılarak, son olarak sırasıyla 27°C ve 35°C'de sabit tutulan buharlaştırıcı ve yoğuşturucu hava akımı giriş sıcaklıklarında kompresör devri artırılarak yapılmıştır. Elde edilen deneysel veriler ışığında enerji ve ekserji analizleri yapılmış ve performans parametrelerine ulaşılmıştır. Sonuçlar karşılaştırmalı olarak grafikler halinde verilmiştir. Isı değiştiricisi kullanılmayan deneylerde R134a'nın soğutma kapasitesi R1234yf'den %17,87, STK değeri %11,02 daha fazla olarak hesaplanmıştır. Isı değiştiricisi ile birlikte R1234yf'nin soğutma kapasitesi %9,2, STK değeri %5,47 artmıştır. Kompresörde harcanan güç değeri en fazla sistemde R134a kullanıldığında görülmüştür. R134a'yı sırasıyla R1234yf+IHX ve R1234yf takip etmiştir. Sistemde en fazla ekserji R1234yf ısı değiştiricisi ile birlikte kullanıldığında yok olmuştur. Çift borulu ısı değiştiricisinin etkinliği ortalama %16 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak R1234yf'nin performansı otomobil klima sisteminde hiçbir değişiklik yapılmadan kullanıldığında R134a'dan düşük olduğu, sıvı hattında ısı değiştiricisi kullanılması ile performansının arttığı, fakat R134a'yı geçemediği gözlemlenmiştir.