חומרי הקרר במתקני הקירור מוגדרים כנוזל/ים בעלי תכונות כימיות המאפשרות קליטת/גריעת  חום מאזור מטופל (חדר הקירור) והעברתו (שינוע) עד לפליטתו אל מחוץ לאזור זה במסגרת תהליך הקירור.
פעולתם תרמו דינמית ומתבצעת באופן מחזורי בתוך מעגל סגור.
בתהליך הקירור בשיטת הדחיסה והיניקה, הקרר נדחס בלחץ גבוה אל סוללת העיבוי, וכתוצאה משינוי לחץ ונפח, משתנה בהדרגה מצב הצבירה הראשוני שלו מגז בלחץ נמוך לנוזל בלחץ גבוה. התכונות הפיזיקליות של הקרר, מהווים בסיס למימוש התהליך המחזורי של מעגל הקירור.

להלן תיאור סכמתי של התהליך:

>> גריעת חום מהחלל המטופל/המקורר ביחידת המאייד- באמצעות הזרמת אויר מהחלל המטופל על הסוללה ושינוי מצב הצבירה של הקרר מנוזל בלחץ גבוה לגז בלחץ נמוך  >> קליטת החום בקרר- מתבצעת ברובה בשליש האחרון של סוללת המאייד >> פליטת החום הפנימי הנגרע מסוללת העיבוי אל מחוץ למערכת –  הפליטה מתבצעת ביחידת העיבוי החיצונית, באמצעות הזרמת אויר חיצוני על הסוללה, ושינוי מצב צבירת הקרר מגז בלחץ נמוך לנוזל בלחץ ובטמפרטורה גבוהה.

 

במערכות הקירור תנאי הביצוע של חומרי הקרר מוגדר וידוע מראש, זאת במטרה למצות את אפיוני הביצוע של חדר הקירור. על חומרי הקרר לספק את התנאים הבאים:

  1. יכולת צבירה של חום כמוס.
  2. תפקוד יעיל בלחצי רוויה סבירים. (בתהליך האיוד והעיבוי)
  3. יציבות כימית, בתנאי עבודה משתנים.
  4. חומר הקרר לא יתקוף מתכות ואטמים.
  5. חומר הקרר יתפקד במעגל סגור עם חומרים נוספים בעלי תכונות זהות, לדוגמא, שמן הסיכה.
  6. חומר הקרר יאפשר גישה נוחה לאיתור דליפות ממעגל הקירור.
  7. חומר הקרר יתפקד אופטימלית בטמפרטורה קריטית גבוהה מזוח המתקיימת ביחידת העיבוי (במטרה לאפשר את שחרור החום שנקלט בתהליך האיוד אל מחוץ למעגל הקירור)
  8. חומר הקרר לא יהיה דליק ולא בר התפוצצות.
  9. חומר הקרר יורכב מתרכובת לא רעילה. (במידה והינו רעיל עליו להיות בעל ריח לוואי חריף כדי לספק אינידקציה מיידית בעת דליפה)
  10. חומר הקרר יהיה בעל נפח סגולי קטן ככל האפשר.
  11. חומר הקרר יהיה זול וקל לרכישה בשוק החופשי.
  12. חומר הקרר יהיה ידידותי לסביבה. (לאקולוגיה ולכדור הארץ והאטמוספירה)

סוגי קרר, איכותם והתאמתם לדרישות הביצוע 

סוג ואיכות הקרר נקבע בהתאם לאפיוני הביצוע הנדרשים מחדר הקירור, בהתייחסות למבנה הכימי של הקרר ותחומי הטמפרטורה בהם הוא מתפקד אופטימלית. התאמת הקרר לדרישות הביצוע, מהווה נדבך חשוב למיצוי התהליך התרמו דינמי המתבצע במעגל הקירור. לצורך זה מיוצר הקרר מתרכובות של חומרים כימיים המאגדים תכונות פיזקיליות המאופיינות בנתוני הביצוע הבאים:

  • יכולה קליטת טמפרטורה ולחות יחסית
  • יכולת העברה/שינוע חום ולחות יחסית
  • יכולת שחרור/פליטה, במטרה לאפשר ספיחת חום ולחות יחסית מהחלל המטופל ולנייד אותו אל מחוצה למעגל הקירור.

הגזים  שהיו נפוצים בתעשיית הקירור ומיזוג האוויר הינם R22  ו- R502 והם מכילים כלור אשר נמצא כתורם עיקרי לפגיעה בשכבת האוזון. על כן תעשיית הקירור תמכה במאמצים הגלובליים להגן על הסביבה באמצעות שימוש בקררים שאינן מכילים כלור וגורמים רבים החלו לפתח קררים חדשים בעלי תכונות כימיות משופרות העשויים מחומרים פחות מזיקים ואף לא מזיקים. נבחנו 19 סוגי גזים שונים אשר זוהו כפוטנציאלים לחלופה, ומתוכם ישנם 3 קטגוריות בסיסיות של קררים אשר הוגדרו כמועמדות מובילות להחלפת גזי הכלור:

  1. ללחץ גבוה יותר- ישנה תערובת של R32 ו- R125 – אשר יחדיו מהווים את R410A
  2. ללחץ נמוך יותר- חלופה בשם R134a
  3. תערובת של R32 , R125 ו- R134a אשר יחדיו מהווים את  R407C
  4. גז 507R – משמש כגז תחליפי ל-R502 ו- R22 במערכות קרור בהקפאה.
    משמש לקירור בהובלה לרכבים, ומערכות קרור תעשייתי.

עקב שינוי בסוגי הקרר ונטישת שימוש גזי הכלור, על איש המקצוע לוודא את סוגיית הבטיחות בכל המנוגע לקררים החדשים:

  • לחץ- הקררים החדשים עובדים בלחצים גבוהים יותר ולכן יש צורך להתחשב בכך בבחירת ציוד מתאים.
  • תאימות- של החומר ממנו מורכב הציוד. החשש הינו מהרס חומרי הבידוד במנוע, שעלול לגרום מצד אחד לקצר חשמלי, ומצד שני לפגיעה באטמים שעלולה לגרום לדליפה.
  • דליקות- דליפה של קרר עלולה לגרום לשריפה או פיצוץ.
  • רעילות- ישנן מדינות ששקלו לעשות שימוש בגזים רעילים כמו אמוניה. אמנם גזים אחו מציעים ביצועי מערכת טובים יותר, אך הם מסוכנים מאוד.