Els refrigeradors i congeladors, com a equips d'emmagatzematge a baixa temperatura per a ús domèstic i comercial, han experimentat iteracions contínues en la selecció de refrigerants centrades en "l'adaptabilitat de l'eficiència de la refrigeració" i els "requisits normatius ambientals". Els tipus i les característiques principals en les diferents etapes estan molt alineats amb les necessitats de l'equip.
Principal ús inicial: aplicació de refrigerants CFC amb "alta eficiència però alts danys"
Des de la dècada del 1950 fins a la del 1990, l'R12 (diclorodifluorometà) va ser el refrigerant més utilitzat. Pel que fa a l'adaptabilitat dels equips, les propietats termodinàmiques de l'R12 s'adaptaven perfectament a les necessitats d'emmagatzematge a baixa temperatura: amb una temperatura d'evaporació estàndard de -29,8 °C, podia satisfer fàcilment els requisits de temperatura dels compartiments de conservació de la nevera (0-8 °C) i dels compartiments de congelació (per sota de -18 °C). A més, tenia una estabilitat química extremadament forta i una excel·lent compatibilitat amb les canonades de coure, les carcasses d'acer i els olis lubricants minerals de l'interior de les neveres, cosa que rarament causava corrosió o bloquejos de les canonades, i podia garantir la vida útil de l'equip durant més de 10 anys.
L'R12 té un valor ODP d'1,0 (un punt de referència per al potencial de destrucció de la capa d'ozó) i un valor GWP d'aproximadament 8500, cosa que el converteix en un gas d'efecte hivernacle important. Amb l'entrada en vigor del Protocol de Montreal, l'ús global de l'R12 en congeladors de nova producció s'ha prohibit gradualment des del 1996. Actualment, només alguns equips antics encara tenen residus d'aquests refrigerants i s'enfronten al dilema de no tenir fonts alternatives durant el manteniment.
Fase de transició: limitacions de la "substitució parcial" per refrigerants HCFC
Per tal de reduir l'eliminació gradual de l'R12, l'R22 (difluoromonoclorometà) es va utilitzar breument en alguns congeladors comercials (com ara els congeladors de petites botigues de conveniència). El seu avantatge rau en el fet que el seu rendiment termodinàmic és proper al de l'R12, sense necessitat de modificacions significatives en el disseny del compressor i la canonada del congelador, i el seu valor ODP es redueix a 0,05, cosa que debilita significativament la seva capacitat de destrucció de la capa d'ozó.
Tanmateix, les deficiències de l'R22 també són òbvies: d'una banda, el seu valor de GWP és d'uns 1810, que encara pertany als gasos d'efecte hivernacle, cosa que no s'ajusta a la tendència de protecció ambiental a llarg termini; d'altra banda, l'eficiència de refrigeració (COP) de l'R22 és inferior a la de l'R12, cosa que comportarà un augment del consum d'energia d'aproximadament un 10%-15% quan s'utilitza en refrigeradors domèstics, per la qual cosa no s'ha convertit en el corrent principal dels refrigeradors domèstics. Amb l'eliminació global accelerada dels refrigerants HCFC el 2020, l'R22 bàsicament s'ha retirat de l'aplicació en el camp dels refrigeradors i congeladors.
I. Refrigerants principals actuals: adaptació específica per a cada escenari dels HFC i els tipus de baix GWP
Actualment, la selecció de refrigerants per a refrigeradors al mercat mostra les característiques de "diferenciació entre ús domèstic i comercial, i equilibri entre protecció ambiental i cost", dividida principalment en dos tipus principals, que s'adapten a les necessitats funcionals dels diferents equips:
1. Congeladors petits: “domini estable” dels refrigerants
El R134a (tetrafluoroetà) és el refrigerant més utilitzat per als refrigeradors actuals (especialment els models amb una capacitat inferior a 200 L), representant més del 70%. Els seus principals avantatges d'adaptació es reflecteixen en tres aspectes: primer, compleix els estàndards de protecció ambiental, amb un valor ODP de 0, eliminant completament el risc de danys a la capa d'ozó i complint amb els requisits bàsics de les regulacions ambientals globals; segon, el seu rendiment termodinàmic és adequat, amb una temperatura d'evaporació estàndard de -26,1 °C, que, juntament amb el compressor d'alta eficiència del refrigerador, pot aconseguir de manera estable la temperatura del compartiment de congelació de -18 °C a -25 °C, i la seva eficiència de refrigeració (COP) és un 8%-12% superior a la del R22, cosa que pot reduir el consum d'energia de l'equip; en tercer lloc, té una seguretat fiable, pertanyent als refrigerants de classe A1 (no tòxics ni inflamables), fins i tot si es produeix una lleugera fuita, no causarà riscos per a la seguretat de l'entorn familiar i té una bona compatibilitat amb les peces de plàstic i l'oli lubricant del compressor dins de la nevera, amb una baixa taxa de fallades.
A més, alguns refrigeradors domèstics de gamma mitjana-alta utilitzen R600a (isobutà, un hidrocarbur), un refrigerant natural que té un valor ODP de 0 i un valor GWP de només 3, amb un rendiment ambiental molt millor que el R134a, i la seva eficiència de refrigeració és entre un 5% i un 10% superior a la del R134a, cosa que pot reduir encara més el consum d'energia. Tanmateix, el R600a pertany als refrigerants de classe A3 (altament inflamables), i quan la seva concentració volumètrica a l'aire arriba a l'1,8%-8,4%, explotarà quan s'exposa a una flama oberta. Per tant, només es limita a l'ús en refrigeradors domèstics (la quantitat de càrrega està estrictament limitada a 50 g-150 g, molt inferior a la dels equips comercials), i el refrigerador ha d'estar equipat amb dispositius de detecció de fuites (com ara sensors de pressió) i compressors a prova d'explosions, amb un cost entre un 15% i un 20% superior al dels models R134a, per la qual cosa no s'ha popularitzat completament.
2. Congeladors comercials / grans neveres: "Penetració gradual" de refrigerants de baix GWP
Els congeladors comercials (com ara els congeladors de les illes de supermercat) tenen requisits més elevats de "protecció ambiental" i "eficiència de refrigeració" dels refrigerants a causa de la seva gran capacitat (normalment més de 500 L) i l'alta càrrega de refrigeració. Actualment, les opcions principals es divideixen en dues categories:
(1) Mescles de HFC: «Adaptació a alta càrrega» de R404A
El R404A (una barreja de pentafluoroetà, difluorometà i tetrafluoroetà) és el refrigerant principal per a congeladors comercials de baixa temperatura (com ara els congeladors de congelació ràpida de -40 °C), representant aproximadament el 60%. El seu avantatge és que el seu rendiment de refrigeració en condicions de baixa temperatura és excepcional: a una temperatura d'evaporació de -40 °C, la capacitat de refrigeració és entre un 25% i un 30% superior a la del R134a, cosa que pot satisfer ràpidament les necessitats d'emmagatzematge a baixa temperatura dels congeladors; i pertany als refrigerants de classe A1 (no tòxics ni inflamables), amb una quantitat de càrrega de fins a diversos quilograms (superant amb escreix la dels refrigeradors domèstics), sense preocupar-se pels riscos d'inflamabilitat, adaptant-se al funcionament d'alta càrrega dels congeladors grans.
Tanmateix, les deficiències de protecció ambiental del R404A s'han anat fent gradualment prominents. El seu valor de GWP (Green Power Plan) arriba als 3922, que pertanyen als gasos d'efecte hivernacle. Actualment, la Unió Europea i altres regions han publicat regulacions per restringir-ne l'ús (com ara prohibir l'ús de refrigerants amb un GWP > 2500 en congeladors comercials de nova producció després del 2022). Per tant, el R404A s'està substituint gradualment per refrigerants de baix GWP.
(2) Tipus de baix GWP: “Alternatives ambientals” de R290 i CO₂
En el context de les regulacions mediambientals més estrictes, l'R290 (propà) i el CO₂ (R744) s'han convertit en opcions emergents per als congeladors comercials, adaptant-se a diferents necessitats en diferents escenaris:
R290 (propà)S'utilitza principalment en congeladors comercials petits (com ara congeladors horitzontals de botigues de conveniència). El seu valor ODP és de 0, el valor GWP és d'aproximadament 3, amb una protecció ambiental extremadament forta; i la seva eficiència de refrigeració és entre un 10% i un 15% superior a la del R404A, cosa que pot reduir el consum d'energia operatiu dels congeladors comercials (els equips comercials funcionen durant més de 20 hores al dia i els costos de consum d'energia representen una alta proporció). Tanmateix, el R290 pertany a la classe de refrigerants A3 (altament inflamables) i la quantitat de càrrega s'ha de controlar estrictament dins de 200 g (de manera que només es limita a congeladors petits). A més, el congelador ha d'adoptar compressors a prova d'explosions, canonades antifuites (com ara canonades d'aliatge de coure-níquel) i dissenys de ventilació i dissipació de calor. Actualment, la seva proporció en els congeladors de botigues de conveniència europees ha superat el 30%.
CO₂ (R744)S'utilitza principalment en congeladors comercials de temperatura ultrabaixa (com ara congeladors de mostres biològiques a -60 °C). La seva temperatura d'evaporació estàndard és de -78,5 °C, cosa que permet aconseguir un emmagatzematge a temperatura ultrabaixa sense un sistema de refrigeració en cascada complex; té un valor ODP de 0 i un valor GWP d'1, amb una protecció ambiental irreemplaçable, i no és tòxic ni inflamable, amb una millor seguretat que el R290. Tanmateix, el CO₂ té una temperatura crítica baixa (31,1 °C). Quan la temperatura ambient supera els 25 °C, es requereix la tecnologia de "cicle transcrític", cosa que fa que la pressió del compressor del congelador sigui de fins a 10-12 MPa, cosa que requereix l'ús de canonades d'acer inoxidable d'alta resistència i compressors resistents a alta pressió, amb un cost del 30% al 40% superior al dels congeladors R404A. Per tant, actualment s'utilitza principalment en escenaris amb requisits extremadament alts de protecció ambiental i baixes temperatures (com ara congeladors de recerca mèdica i científica).
II. Tendències futures dels refrigerants: el baix GWP i l'alta seguretat esdevenen direccions principals
Combinat amb les regulacions ambientals globals (com ara el Reglament de gasos fluorats de la UE, el pla d'implementació del Protocol de Montreal de la Xina) i les actualitzacions tecnològiques dels equips, els refrigerants per a neveres i congeladors mostraran tres tendències principals en el futur:
neveres domèstiquesR600a substituint gradualment l'R134a: amb la maduresa de les tecnologies antifuites i a prova d'explosions (com ara noves tires de segellat, dispositius automàtics de tall de fuites), el cost de l'R600a disminuirà gradualment (es preveu que el cost baixi un 30% en els propers 5 anys) i es destacaran els seus avantatges d'alta protecció ambiental i alta eficiència de refrigeració. Es preveu que la proporció de R600a en els refrigeradors domèstics superi el 50% el 2030, substituint l'R134a com a principal gas.
Congeladors comercials«Desenvolupament en doble via» de mescles de CO₂ i HFO: per a congeladors comercials de temperatura ultrabaixa (per sota de -40 °C), la maduresa tècnica del CO₂ continuarà millorant (com ara els compressors de cicle transcrític d'alta eficiència) i el cost disminuirà gradualment, i es preveu que la proporció superi el 40% el 2028; per a congeladors comercials de temperatura mitjana (de -25 °C a -18 °C), l'R454C (una barreja d'HFO i HFC, GWP≈466) es convertirà en el principal, amb un rendiment de refrigeració proper al de l'R404A i pertanyent a la classe de refrigerants A2L (baixa toxicitat i baixa inflamabilitat), sense restriccions estrictes sobre la quantitat de càrrega, equilibrant la protecció del medi ambient i la practicitat.
Estàndards de seguretat milloratsDes de la "protecció passiva" fins a la "monitorització activa", independentment de l'equipament domèstic o comercial, els futurs sistemes de refrigerant generalment estaran equipats amb funcions de "monitorització intel·ligent de fuites + tractament automàtic d'emergències" (com ara sensors de fuites làser per a refrigeradors domèstics, alarmes de concentració i dispositius d'enllaç de ventilació per a congeladors comercials), especialment per a refrigerants inflamables com l'R600a i l'R290, per eliminar possibles riscos de seguretat mitjançant mitjans tècnics i promoure la popularització integral dels refrigerants de baix GWP.
III. Prioritat de la coincidència d'escenaris principals
Per a les necessitats dels diferents usuaris, es poden seguir els principis següents a l'hora de seleccionar refrigerants per a refrigeradors:
Usuaris domèstics: es dóna prioritat als models R600a (equilibrant la protecció del medi ambient i l'estalvi d'energia); si el pressupost ho permet (200-500 iuans més que els models R134a), s'ha de donar prioritat als refrigeradors marcats amb "refrigerant R600a". El seu consum d'energia és entre un 8% i un 12% inferior al dels models R134a i són més respectuosos amb el medi ambient; després de la compra, cal parar atenció a evitar que la part posterior del refrigerador (on es troba el compressor) estigui a prop de flames obertes i comprovar regularment l'estanquitat de les juntes de la porta per reduir el risc de fuites.
Usuaris comercials:Trieu segons les necessitats de temperatura (equilibrant el cost i la protecció del medi ambient): els congeladors de temperatura mitjana (com ara els congeladors de botigues de conveniència) poden triar models R290, amb costos de consum d'energia operatiu a llarg termini més baixos; per a congeladors de temperatura ultrabaixa (com ara equips de congelació ràpida), si el pressupost és suficient, es prefereixen els models de CO₂, que estan en línia amb la tendència de les regulacions ambientals i eviten el risc d'eliminació gradual en el futur; si la sensibilitat als costos a curt termini és una preocupació, es poden triar models R454C com a transició, equilibrant el rendiment i la protecció del medi ambient.
Manteniment i substitució: Feu estrictament coincidir el tipus de refrigerant original: quan feu el manteniment de neveres i congeladors antics, no substituïu arbitràriament el tipus de refrigerant (com ara substituir R134a per R600a), ja que els diferents refrigerants tenen requisits diferents per a l'oli lubricant del compressor i la pressió de la canonada. L'ús mixt provocarà danys al compressor o fallades de refrigeració. Cal contactar amb professionals per afegir refrigerants segons el tipus marcat a la placa de l'equip.
Data de publicació: 29 d'agost de 2025 Visualitzacions: