Palavat kylmäaineet yleistyvät – miten on turvallisuuden laita?

Palavat kylmäaineet yleistyvät kylmälaitteissa ja lämpöpumpuissa kovaa vauhtia, alkuvaiheessa erityisesti pienissä laitteissa. Onko kylmäaine turvallista, jos se on palavaa? Voiko kotini tai myymäläni palaa sen takia tai jopa räjähtää? Palavien kylmäaineiden käyttö on täysin turvallista, kunhan varmistetaan, ettei niitä sijoiteta liian pieniin tiloihin.

Kotitalousilmalämpöpumpuissa käytetään nykyään R32-kylmäainetta, joka on luokiteltu palavaksi. Huoneilmassa R32:ta pitää olla vähintään 307 grammaa kuutiossa, että syntyy syttyvä seos. Syttymiseen tarvitaan suuri energiamäärä kuten tulitikku tai yli neljän millimetrin suuruinen sähkökipinä. Jos R32 syttyy, se palaa hitaasti eikä synnytä suurta lämpömäärää, joka sytyttäisi muuta palavaa materiaalia tuleen. R32:n syttyminen on hyvin epätodennäköistä.

Propaani syttyy herkästi

Uusissa omakoneellisissa ammattikäyttöön tarkoitetuissa vakiokylmälaitteissa tulee käyttää propaania (R290) kylmäaineena. Tällaisia pistotulppaliitäntäisiä laitteita löytyy muun muassa elintarvikemyymälöistä, ammattikeittiöistä ja ravintoloista.

Kotitalousjääkaapeissa ja -pakastimissa on käytetty palavaa isobutaania kylmäaineena kohta 20 vuotta täysin turvallisesti. Kylmäainetta näissä kodin kylmälaitteissa on hyvin vähän, esim. 20 grammaa. Myös ilmalämpöpumpuissa tullaan ympäristölainsäädännön velvoittamana lähivuosina siirtymään propaanin käyttöön kylmäaineena.

Propaani on palavuutensa suhteen paljon tiukempi aine kuin R32. Sen alempi syttyvyysraja on niinkin alhainen kuin 38 g/m³. Propaani syttyy erittäin herkästi: syttymiseen riittää staattinen kipinä.

Jos propaani syttyy ilmassa, se syttyy rähähdysmäisesti, aiheuttaa paineaallon ja tuottaa niin paljon lämpöenergiaa, että kaikki palava materiaali roihahtaa liekkeihin. Siksi on tärkeää sijoittaa propaanikylmälaitteet ja -ilmalämpöpumput riittävän suuriin tiloihin, jottei syttyvää pitoisuutta kylmäainevuodon yhteydessä muodostu.

Tilakoot määritellään standardeissa

Kansainväliset sähköstandardit määrittelevät, minkä kokoisiin tiloihin tiettyjä kylmäainemääriä saa sijoittaa. IEC 60335-2-89-standardin mukaan tehdastekoisen kaupallisen vakiokylmälaitteen palavan kylmäaineen täytösmäärä ei saa ylittää 13 kertaa kyseisen kylmäaineen alempaa syttyvyysrajaa (13 x LFL) tai 1,2 kg:a, riippuen siitä, kumpi näistä on pienempi. Propaanilla tämä tarkoittaa enimmillään 494 gramman täytöstä, vaikka monesti puhutaan enimmillään 500 gramman täytöksistä. Standardin mukaan näissä kylmälaitteissa pitää olla pysyvä merkintä arvokilvessä, minkä kokoiseen tilaan se saadaan asentaa.

Huonekoko lasketaan kylmäaineen määrän ja kylmäaineen alemman syttymisrajan (LFL) perusteella. Huoneen vähimmäiskoko  (m²) on yhtä suuri kuin kylmäaineen määrä (kg) jaettuna neljäsosalla LFL:stä (kg/m³) kerrottuna 2,2:llä (huoneen oletettu korkeus). Varmuuskertoimena on siis neljä, jolla halutaan varmistaa, ettei edes huoneen lattianrajaan synny syttyvää seosta, sillä kylmäaineet ovat ilmaa raskaampia.

Joten esimerkiksi järjestelmä, jossa on enimmäismäärä eli 494 g R290:ta, vaatisi vähintään lattiapinta-alaa seuraavasti:

0,494 kg / (0,25 x 0,038 kg/m³ x 2,2 m) = 23,6 m²

Propaanikylmälaitteita voidaan siis sijoittaa melko pieniin tiloihin turvallisesti. Samassa tilassa saa olla niin paljon tällaisia kylmälaitteita kuin sinne saadaan mahtumaan. On erittäin epätodennäköistä, että useampi kylmälaite vuotaisi yhtäkkiä koko kylmäainetäytöksensä samaan tilaan. Kylmäainevuodot ovat yleensä pieniä; vain muutama gramma vuorokaudessa.

IEC 60335-2-40-standardi määrittelee ilmastointilaitteiden ja lämpöpumppujen enimmäistäytösmäärät. Kun kylmäainetäytös on pienempi tai yhtä suuri kuin 152 g propaanilla ja 1,842 kg R32:lla, ei huonekoolle ole rajoituksia. Siirrettävillä propaani-ilmastointilaitteilla ja R32-kotitalousilmalämpöpumpuilla ei siis ole tilan koolla mitään rajoituksia. Kun täytösmäärä on tuota suurempi, käytetään monimutkaista kaavaa:

m_max= 2,5 × LFL ^5/4 × h₀ × A ^½

Kaavassa h₀ on korkeuskerroin. Korkeuskertoimena käytetään 1,8 m, kun sisäyksikkö on sijoitettu seinälle. Tuolla kaavalla varmuuskerroin muodostuu pitkälle yli viiden, joten syttyvää pitoisuutta ei voi muodostua.

Standardin mukaan asentamattomassa laitteessa tulee olla varoitusmerkintä pienimmästä lattiapinta-alasta, johon laite saadaan asentaa. R290-ilmalämpöpumpun, jonka täytös on 500 grammaa, minimilattiapinta-alaksi tulee 43,9 m², kun sisäyksikkö on tarkoitus sijoittaa seinälle. Sisäyksikköä ei saa sijoittaa 43,9 m²:ä pienempään tilaan ja tämä pitää myös ilmoittaa asentamattoman laitteen yhteydessä. Laitetta ei siis saa sijoittaa normaalikokoiseen makuuhuoneeseen ilman, että siitä poistetaan ovi, jolloin tila on yhteydessä riittävään suureen tilaan.

Vastaavan täytöksen omaavaa propaanipoistoilmalämpöpumppua ei tämän määrityksen mukaan saa asentaa pieneen kodinhoitohuoneeseen. Se voidaan sijoittaa talon tekniseen tilaan, joka tulkitaan konehuoneeksi. Tällöin täytösmäärällä ei ole tällaista vaatimusta.

R32-ilmalämpöpumppuun ei siis liity mitään kylmäaineen palovaaraa ja propaanilaitteiden yhteydessä tulee varmistua, että tila on riittävän iso.

Kirjoittaja on jäähdytystekniikan diplomi-insinööri 1987 ja Careeria Oy:n kylmätekniikan opettaja.