Külmikud ja sügavkülmikud kui koduseks ja äriliseks kasutamiseks mõeldud madala temperatuuriga hoiuseadmed on näinud pidevaid muutusi külmaainete valikus, mis keskenduvad "külmutustõhususe kohandatavusele" ja "keskkonnanõuetele". Peamised tüübid ja omadused eri etappides on suuresti kooskõlas seadmete vajadustega.
Varajane peavoolusuund: CFC-külmutusagensite kasutamine „kõrge efektiivsuse, aga suure kahjulikkusega”
1950. aastatest kuni 1990. aastateni oli R12 (diklorodifluorometaan) absoluutselt peamine külmaaine. Seadmete kohandatavuse osas vastasid R12 termodünaamilised omadused ideaalselt madalatemperatuurse säilitamise vajadustele – standardse aurustumistemperatuuriga -29,8 °C vastas see kergesti külmikute värskena hoidmise sahtlite (0–8 °C) ja sügavkülmikute sahtlite (alla -18 °C) temperatuurinõuetele. Lisaks oli sellel äärmiselt tugev keemiline stabiilsus ja suurepärane sobivus külmikutes olevate vasktorude, teraskestade ja mineraalsete määrdeõlidega, põhjustades harva korrosiooni või torude ummistusi ning tagades seadmete kasutusea enam kui 10 aastaks.
R12 ODP väärtus on 1,0 (osoonikihti kahandava potentsiaali võrdlusnäitaja) ja GWP väärtus on ligikaudu 8500, mis teeb sellest tugeva kasvuhoonegaasi. Montreali protokolli jõustumisega on R12 kasutamine uutes sügavkülmikutes alates 1996. aastast järk-järgult keelatud. Praegu on vaid mõnes vanas seadmes selliseid külmutusagenseid alles ning hoolduse ajal on tegemist alternatiivsete allikate puudumise probleemiga.
Üleminekuetapp: HCFC-külmutusagensitega osalise asendamise piirangud
R12 järkjärgulise kaotamise sillaks kasutati R22 (difluoromonoklorometaani) kunagi lühikest aega mõnes kaubanduslikus sügavkülmikus (näiteks väikeste toidupoodide sügavkülmikutes). Selle eeliseks on see, et selle termodünaamiline jõudlus on lähedane R12 omale, ilma et oleks vaja sügavkülmiku kompressori ja torustiku konstruktsiooni oluliselt muuta, ning selle osoonikihti kahandava potentsiaali väärtus väheneb 0,05-ni, mis nõrgendab oluliselt selle osoonikihti kahandavat võimet.
Siiski on ka R22 puudused ilmsed: ühelt poolt on selle globaalse soojenemise potentsiaali väärtus umbes 1810, mis kuulub endiselt kõrge kasvuhoonegaaside hulka, mis ei vasta pikaajalisele keskkonnakaitse trendile; teiselt poolt on R22 külmutustõhusus (COP) madalam kui R12-l, mis toob kodumajapidamises kasutatavates külmikutes kasutamisel kaasa energiatarbimise suurenemise umbes 10–15% võrra, seega pole see kodumajapidamises kasutatavate külmikute peavooluks muutunud. HCFC-külmutusagensite kiirendatud ülemaailmse järkjärgulise kaotamisega 2020. aastal on R22 külmikute ja sügavkülmikute valdkonnas praktiliselt kasutusest kõrvaldatud.
I. Praegused peamised külmaained: HFC-de ja madala globaalse soojenemise potentsiaaliga tüüpide stsenaariumipõhine kohandamine
Praegu turul olevate külmikute külmutusagensi valik näitab "kodumajapidamise ja ärikasutuse eristamist ning keskkonnakaitse ja kulude tasakaalu", mis jaguneb peamiselt kahte peamist tüüpi, kohandudes erinevate seadmete funktsionaalsete vajadustega:
1. Väikesed sügavkülmikud: külmutusagensite „stabiilne domineerimine”
R134a (tetrafluoroetaan) on tänapäevaste külmikute (eriti alla 200-liitrise mahutavusega mudelite) kõige levinum külmaaine, moodustades üle 70%. Selle peamised kohandamise eelised kajastuvad kolmes aspektis: esiteks vastab see keskkonnakaitsestandarditele, ODP-väärtusega 0, mis kõrvaldab täielikult osoonikihi kahjustamise ohu ja vastab ülemaailmsete keskkonnanormide põhinõuetele; teiseks on selle termodünaamiline jõudlus sobiv, standardse aurustumistemperatuuriga -26,1 °C, mis koos külmiku suure efektiivsusega kompressoriga suudab stabiilselt saavutada sügavkülmiku temperatuuri -18 °C kuni -25 °C, ning selle jahutustõhusus (COP) on 8–12% kõrgem kui R22-l, mis aitab vähendada seadme energiatarbimist; kolmandaks on sellel usaldusväärne ohutus, kuuludes A1-klassi külmaainete hulka (mittetoksiline ja mittesüttiv), isegi väikese lekke korral ei põhjusta see perekeskkonnale ohtu ning sobib hästi külmiku plastdetailide ja kompressori määrdeõliga, madala rikkemääraga.
Lisaks kasutavad mõned keskmise ja kõrgema klassi kodumajapidamises kasutatavad külmikud R600a (isobutaan, süsivesinik) – looduslikku külmutusagensi, mille ODP-väärtus on 0 ja GWP-väärtus vaid 3, mis on palju keskkonnasõbralikum kui R134a-l ning mille külmutustõhusus on 5–10% kõrgem kui R134a-l, mis aitab veelgi vähendada energiatarbimist. R600a kuulub aga A3-klassi külmutusagensi hulka (väga tuleohtlik) ja kui selle mahukontsentratsioon õhus ulatub 1,8–8,4%-ni, plahvatab see lahtise leegiga kokkupuutel. Seetõttu on selle kasutamine piiratud ainult kodumajapidamises kasutatavates külmikutes (laadimiskogus on rangelt piiratud 50–150 g-ni, mis on palju madalam kui kommertsseadmetel) ning külmik peab olema varustatud lekkevastaste seadmetega (näiteks rõhuanduritega) ja plahvatuskindlate kompressoritega, mille hind on 15–20% kõrgem kui R134a mudelitel, seega pole see veel täielikult levinud.
2. Kommertssügavkülmikud / suured külmikud: madala globaalse soojenemise potentsiaaliga külmutusagensite „järkjärguline levik“
Kommertssügavkülmikutel (näiteks supermarketite sügavkülmikusaared) on oma suure mahutavuse (tavaliselt üle 500 liitri) ja suure külmutuskoormuse tõttu kõrgemad nõuded külmaainete „keskkonnakaitsele” ja „külmutustõhususele”. Praegu jagunevad peamised valikud kahte kategooriasse:
(1) HFC-de segud: R404A „kõrge koormuse kohandamine”
R404A (pentafluoroetaani, difluorometaani ja tetrafluoroetaani segu) on peamine külmaaine kaubanduslikes madalatemperatuurilistes sügavkülmikutes (näiteks -40 °C kiirkülmutussügavkülmikutes), moodustades umbes 60%. Selle eeliseks on see, et selle jahutusvõime madalatel temperatuuridel on silmapaistev – aurustumistemperatuuril -40 °C on jahutusvõimsus 25–30% suurem kui R134a-l, mis suudab kiiresti rahuldada sügavkülmikute madalatemperatuurilised säilitusvajadused; ja see kuulub A1-klassi külmaainete hulka (mittetoksiline ja mittesüttiv), mille täitekogus on kuni mitu kilogrammi (ületab oluliselt kodumajapidamises kasutatavate külmikute oma), ilma et oleks vaja muretseda süttimisohtude pärast, kohandudes suurte sügavkülmikute suure koormusega töötamisega.
Siiski on R404A keskkonnakaitsealased puudujäägid järk-järgult esile kerkinud. Selle globaalse soojenemise potentsiaaliga (GWP) väärtus on koguni 3922, mis kuulub kõrge kasvuhoonegaaside hulka. Praegu on Euroopa Liit ja teised piirkonnad kehtestanud eeskirjad selle kasutamise piiramiseks (näiteks keelates alates 2022. aastast uutes kaubanduslikes sügavkülmikutes külmaainete, mille GWP on üle 2500, kasutamise). Seetõttu asendatakse R404A järk-järgult madala GWP-ga külmaainetega.
(2) Madala globaalse soojenemise potentsiaaliga tüübid: R290 ja CO₂ keskkonnasõbralikud alternatiivid
Karmistunud keskkonnanormide taustal on R290 (propaan) ja CO₂ (R744) muutunud üha populaarsemaks valikuks äriliste sügavkülmikute jaoks, kohandudes erinevate vajadustega erinevates stsenaariumides:
R290 (propaan): Kasutatakse peamiselt väikestes kaubanduslikes sügavkülmikutes (näiteks kaupluste horisontaalsetes sügavkülmikutes). Selle ODP väärtus on 0, GWP väärtus on umbes 3, mis tagab äärmiselt tugeva keskkonnakaitse; ja selle jahutustõhusus on 10–15% kõrgem kui R404A-l, mis võib vähendada kaubanduslike sügavkülmikute tööenergiatarbimist (kaubanduslikud seadmed töötavad üle 20 tunni päevas ja energiatarbimise kulud moodustavad suure osa). R290 kuulub aga A3-klassi külmutusagensi hulka (väga tuleohtlik) ja laadimiskogust tuleb rangelt kontrollida 200 g piires (seega on see piiratud ainult väikeste sügavkülmikutega). Lisaks peab sügavkülmik kasutama plahvatuskindlaid kompressoreid, lekkevastaseid torusid (näiteks vask-nikli sulamist torusid) ning ventilatsiooni- ja soojuse hajutamise konstruktsioone. Praegu on selle osakaal Euroopa kaubanduskeskuste sügavkülmikutes ületanud 30%.
CO₂ (R744)Kasutatakse peamiselt ülimadala temperatuuriga kaubanduslikes sügavkülmikutes (näiteks -60 °C bioloogiliste proovide sügavkülmikutes). Selle standardne aurustumistemperatuur on -78,5 °C, mis võimaldab saavutada ülimadala temperatuuriga säilitamist ilma keeruka kaskaadjahutussüsteemita; selle ODP väärtus on 0 ja GWP väärtus 1, mis tagab asendamatu keskkonnakaitse ning on mittetoksiline ja mittesüttiv, olles ohutum kui R290. CO₂-l on aga madal kriitiline temperatuur (31,1 °C). Kui ümbritseva õhu temperatuur ületab 25 °C, on vaja "transkriitilise tsükli" tehnoloogiat, mille tulemuseks on sügavkülmiku kompressori rõhk kuni 10–12 MPa, mis nõuab ülitugevate roostevabast terasest torustike ja kõrgsurvekindlate kompressorite kasutamist, mille maksumus on 30–40% kõrgem kui R404A sügavkülmikutel. Seetõttu kasutatakse seda praegu peamiselt olukordades, kus keskkonnakaitse ja madalad temperatuurid on äärmiselt kõrged (näiteks meditsiiniliste ja teaduslike uuringute sügavkülmikud).
II. Külmutusagensite tulevikutrendid: madal globaalse soojenemise potentsiaal ja kõrge ohutus muutuvad põhisuundadeks
Koos ülemaailmsete keskkonnaalaste regulatsioonidega (näiteks ELi F-gaaside määrus, Hiina Montreali protokolli rakenduskava) ja seadmete tehnoloogiliste uuendustega näitavad külmikute ja sügavkülmikute külmaained tulevikus kolme peamist suundumust:
Kodumajapidamises kasutatavad külmikudR600a asendab järk-järgult R134a – lekke- ja plahvatuskindlate tehnoloogiate (nt uued tihendusribad, automaatsed lekke sulgemisseadmed) küpsemisega väheneb R600a hind järk-järgult (eeldatakse, et hind langeb järgmise 5 aasta jooksul 30%) ning esile tõstetakse selle eeliseid, nagu kõrge keskkonnakaitse ja kõrge jahutustõhusus. Eeldatakse, et R600a osakaal kodumajapidamistes kasutatavates külmikutes ületab 2030. aastaks 50%, asendades R134a peamise külmikuna.
KommertssügavkülmikudCO₂ ja HFO-de segude „kahesuunaline arendus“ – ülimadala temperatuuriga kaubanduslike sügavkülmikute (alla -40 °C) puhul paraneb CO₂ tehniline küpsus jätkuvalt (näiteks suure tõhususega transkriitilise tsükliga kompressorid) ja maksumus väheneb järk-järgult, kusjuures osakaal peaks 2028. aastaks ületama 40%; keskmise temperatuuriga kaubanduslike sügavkülmikute (-25 °C kuni -18 °C) puhul saab peamiseks kasutuseks R454C (HFO-de ja HFC-de segu, GWP≈466), mille jahutusomadused on lähedased R404A omadele ja mis kuulub A2L klassi külmaainete hulka (madal toksilisus ja madal süttivus), ilma rangete piiranguteta täitekogusele, tasakaalustades keskkonnakaitset ja praktilisust.
Täiustatud ohutusstandardidAlates „passiivsest kaitsest“ kuni „aktiivse jälgimiseni“ – olenemata kodumajapidamises või äriseadmetest on tulevased külmaainesüsteemid üldiselt varustatud „intelligentse lekke jälgimise + automaatse hädaolukorra lahendamise“ funktsioonidega (näiteks laserlekkeandurid kodumajapidamises kasutatavatele külmikutele, kontsentratsioonialarmid ja ventilatsiooniühenduse seadmed ärisügavkülmikutele), eriti tuleohtlike külmaainete, näiteks R600a ja R290 puhul, et kõrvaldada võimalikud ohutusriskid tehniliste vahendite abil ja edendada madala globaalse soojenemise potentsiaaliga külmaainete laialdast levikut.
III. Põhistsenaariumide sobitamise prioriteet
Erinevate kasutajate vajaduste rahuldamiseks saab külmikute külmutusagensite valimisel järgida järgmisi põhimõtteid:
Kodutarbijad: Eelistatakse R600a mudeleid (keskkonnakaitse ja energiasäästu tasakaalustamine) – kui eelarve lubab (200–500 jüaani kõrgem kui R134a mudelitel), tuleks eelistada külmikuid, millel on märge „R600a külmutusagens“. Nende energiatarve on 8–12% madalam kui R134a mudelitel ja need on keskkonnasõbralikumad; pärast ostmist tuleks pöörata tähelepanu külmiku tagaosa (kus asub kompressor) lähedale asetamisele lahtisele leegile ja regulaarselt kontrollida uksetihendite tihedust, et vähendada lekkeohtu.
Ärikasutajad:Valige vastavalt temperatuurivajadustele (kulude ja keskkonnakaitse tasakaalustamine) – keskmise temperatuuriga sügavkülmikute (näiteks toidupoodide sügavkülmikute) puhul saab valida R290 mudeleid, millel on madalamad pikaajalised energiakulud; ülimadala temperatuuriga sügavkülmikute (näiteks kiirkülmutusseadmete) puhul, kui eelarve on piisav, eelistatakse CO₂ mudeleid, mis on kooskõlas keskkonnaalaste regulatsioonide suundumustega ja väldivad tulevikus järkjärgulise kaotamise ohtu; kui lühiajaline kulutundlikkus on probleemiks, saab üleminekuks valida R454C mudelid, mis tasakaalustavad jõudlust ja keskkonnakaitset.
Hooldus ja asendamineKasutage rangelt sama külmaainet, mis algsel seadmel – vanade külmikute ja sügavkülmikute hooldamisel ärge vahetage külmaaine tüüpi meelevaldselt (näiteks R134a asendamine R600a-ga), sest erinevatel külmaainetel on kompressori määrdeõli ja torustiku rõhu osas erinevad nõuded. Segatüüpi külmikute segamine kahjustab kompressorit või põhjustab külmutussüsteemi rikkeid. Seadme andmeplaadil märgitud tüüpi külmaainete lisamiseks on vaja pöörduda spetsialistide poole.
Postituse aeg: 29. august 2025 Vaatamisi: