Penggunaan Refrigeran Hidrokarbon sebagai Alternatif Refrigeran Fluorokarbon

Refrigeran fluorokarbon seringkali digunakan dalam AC atau lemari es, jenis refrigeran ini sangat berbahaya bagi lingkungan karena dapat menimbulkan penipisan ozon tertentu. CFC dan HDC memiliki GWP ribuan kali lebih besar dari CO2. Menurut protokol mntreal yang ditandatangani pada tahun 1987, semua refrigeran terhalogenasi akan secara bertahap dihapus di tahun-tahun yang akan datang dan digantikan dengan zat dengan nilai ODP nol dan GWP nol. 

Salah satu upaya untuk menghindari CFC, HCFC, dan HFC adalah dengan menggunakan refrigeran alami seperti hidrokarbon (HCs). Mereka memiliki nol ODP dan GWP yang sangat rendah. 

Hidrokarbon dapat digunakan sebagai komponen individual, campuran berbagai hidrokarbon, dan komponen campuran yang mengandung refrigeran halokarbon. Refrigeran hidrokarbon terjadi secara alami, tidak mahal, dan dapat mencakup hampir semua aplikasi pendinginan yang ada.

Hidrokarbon tidak hanya baik untuk lingkungan, tetapi juga bisa menjadi konduktor panas yang lebih efisien daripada refrigeran fluorokarbon].Kelemahan utama dari refrigeran ini adalah mereka potensi mudah terbakar dan bahaya keamanan lainnya. Namun, kelemahan tersebut dapat diabaikan untuk biaya HC minimal, sedangkan tindakan pencegahan keamanan dipertimbangkan dalam peralatan pendingin volume besar

Hidrokarbon sebagai alternatif refrigeran

Hidrokarbon adalah zat alami yang diperoleh dari distilasi, terdiri dari karbon dan hidrogen. Hidrokarbon digunakan secara luas sebagai zat pendingin sejak tahun 1867, tetapi masalah teknis dan keamanan yang berbeda membuat mereka keluar dari pasar ketika CFC diperkenalkan pada tahun 1930-an. 

Saat ini dengan permasalahan yang dihasilkan dari refrigeran yang tidak ramah lingkungan, hidrokarbon dipertimbangkan kembali sebagai pilihan alternatif. Beberapa jenis hidrokarbon memiliki karakteristik kimia dan termodinamika yang berbeda, namun mereka memiliki sifat lingkungan yang sama; nol ODP dan GWP sangat rendah. Hidrokarbon memiliki sifat termodinamika yang sangat baik dengan sifat fisik dan kimia yang sesuai yang sangat hemat energi. 

Refrigeran hidrokarbon tidak terbakar secara spontan saat bersentuhan dengan udara. Tiga hal yang harus diperhatikan: i) pelepasan hidrokarbon, ii) hidrokarbon perlu bercampur dengan proporsi udara yang tepat, dan iii) sumber pengapian dengan energi lebih besar dari 0,25 milijoule atau permukaan dengan suhu melebihi 440oC harus hadir. Jika salah satu dari ketiga elemen ini dihilangkan, pembakaran tidak dapat terjadi. Oleh karena itu, hidrokarbon aman digunakan jika ditangani dengan benar dan dipasang sesuai petunjuk pabrik. Perlu diketahui bahwa jutaan ton hidrokarbon digunakan dengan aman setiap tahun di seluruh dunia untuk memasak, memanaskan, menyalakan kendaraan, propelan aerosol, dan lain-lain.

Hasil penelitian yang dilakukan El-Morsi (2015) menunjukkan bahwa R600 memiliki COP dan efisiensi eksergetik tertinggi, sedangkan LPG komersial memiliki efisiensi terendah. Dibandingkan dengan R134a, COP untuk R134a lebih tinggi  10% dari LPG . Selain itu, efisiensi exergetic lebih tinggi sebesar 5%. Namun LPG tidak mahal, tersedia dalam jumlah besar dan berdampak sangat rendah terhadap lingkungan karena GWP dan ODP yang rendah. Penelitian Khalid (2014) menunjukkan  R290 sebagai alternatif yang lebih baik untuk R22. Sistem R290 membutuhkan lebih sedikit muatan yang mengurangi emisi langsung refrigeran dan menurunkan konsumsi daya.

Pencampuran dua atau lebih refrigeran HC murni dengan sifat yang berbeda memberikan kesempatan untuk menyesuaikan sifat ke nilai yang diinginkan yang paling diinginkan. Chao (2014) mempelajari kinerja dan kelayakan penggunaan campuran hidrokarbon sebagai refrigeran alternatif dalam kulkas kecil R134a.  Rasio massa campuran refrigeran HC, R290 dan R600a, adalah 65% dan 35% (HC1), 50% dan 50% (HC2), dan 0% dan 100% (HC3) Hasil uji pull-down tanpa beban menunjukkan bahwa massa muatan optimal untuk semua refrigeran HC adalah 40% dari R134a. Semua refrigeran hidrokarbon menghasilkan konsumsi listrik yang lebih rendah, rasio ontime yang lebih rendah, dan faktor energi (EF) yang lebih tinggi daripada R134a.

Mehdi (2013) menguji studi kelayakan substitusi dua refrigeran hidrokarbon (R436A dan R600a) sebagai pengganti R134a di kulkas rumah tangga. Kompresor tipe HFC (dirancang untuk R134a) dan kompresor tipe HC (dirancang untuk R600a) digunakan. Hasil menunjukkan bahwa konsumsi energi berkurang sebesar 14% dan 7% saat bekerja dengan kompresor tipe HFC yang masing-masing diisi dengan jumlah optimal R436A dan R600a, dibandingkan dengan lemari es dasar. Di sisi lain, ketika kompresor diganti dengan tipe HC, konsumsi energi berkurang sebesar 14,6% dan 18,7% menggunakan jumlah optimal masing-masing R436A dan R600a, sebagai zat pendingin sehubungan dengan lemari es dasar.