Os frigoríficos e conxeladores, como equipos de almacenamento a baixa temperatura para uso doméstico e comercial, experimentaron iteracións continuas na selección de refrixerantes centradas na "adaptabilidade da eficiencia da refrixeración" e os "requisitos regulamentarios ambientais". Os tipos e características principais nas diferentes etapas están moi aliñados coas necesidades do equipo.
Uso convencional temperán: aplicación de refrixerantes CFC con "alta eficiencia pero alta nocividade"
Desde a década de 1950 ata a de 1990, o R12 (diclorodifluorometano) foi o refrixerante máis utilizado. En canto á adaptabilidade dos equipos, as propiedades termodinámicas do R12 adaptábanse perfectamente ás necesidades de almacenamento a baixa temperatura: cunha temperatura de evaporación estándar de -29,8 °C, podía cumprir facilmente os requisitos de temperatura dos compartimentos de conservación de produtos frescos dos frigoríficos (0-8 °C) e dos compartimentos de conxelación (por debaixo de -18 °C). Ademais, tiña unha estabilidade química extremadamente forte e unha excelente compatibilidade cos tubos de cobre, as carcasas de aceiro e os aceites lubricantes minerais do interior dos frigoríficos, polo que raramente causaba corrosión ou atascos nas tubaxes, e podía garantir a vida útil dos equipos durante máis de 10 anos.
O R12 ten un valor ODP de 1,0 (un punto de referencia para o potencial de esgotamento da capa de ozono) e un valor GWP de aproximadamente 8500, o que o converte nun forte gas de efecto invernadoiro. Coa entrada en vigor do Protocolo de Montreal, o uso global do R12 en conxeladores de nova produción foi prohibido gradualmente desde 1996. Actualmente, só algúns equipos antigos aínda teñen residuos deste tipo de refrixerantes e enfróntanse ao dilema de non ter fontes alternativas durante o mantemento.
Fase de transición: limitacións da «substitución parcial» por refrixerantes HCFC
Para cubrir a eliminación gradual do R12, o R22 (difluoromonoclorometano) utilizouse brevemente nalgúns conxeladores comerciais (como os conxeladores de pequenas tendas de conveniencia). A súa vantaxe reside en que o seu rendemento termodinámico é próximo ao do R12, sen necesidade de modificacións significativas no deseño do compresor e da tubaxe do conxelador, e o seu valor ODP redúcese a 0,05, o que debilita significativamente a súa capacidade para destruír a capa de ozono.
Non obstante, as deficiencias do R22 tamén son obvias: por unha banda, o seu valor de GWP é duns 1810, aínda pertencente a gases de efecto invernadoiro, o que non se axusta á tendencia de protección ambiental a longo prazo; por outra banda, a eficiencia de refrixeración (COP) do R22 é inferior á do R12, o que levará a un aumento do consumo de enerxía de aproximadamente un 10 % a un 15 % cando se use en frigoríficos domésticos, polo que non se converteu na corrente principal dos frigoríficos domésticos. Coa eliminación global acelerada dos refrixerantes HCFC en 2020, o R22 basicamente retirouse da aplicación no campo dos frigoríficos e conxeladores.
I. Refrixerantes principais actuais: adaptación específica para cada escenario de HFC e tipos de baixo GWP
Actualmente, a selección de refrixerantes para frigoríficos no mercado mostra as características de "diferenciación entre o uso doméstico e o comercial e equilibrio entre a protección ambiental e o custo", dividida principalmente en dous tipos principais, adaptándose ás necesidades funcionais dos diferentes equipos:
1. Conxeladores pequenos: “dominio estable” dos refrixerantes
O R134a (tetrafluoroetano) é o refrixerante máis común para os frigoríficos actuais (especialmente os modelos cunha capacidade inferior a 200 L), representando máis do 70 %. As súas principais vantaxes de adaptación reflíctense en tres aspectos: en primeiro lugar, cumpre os estándares de protección ambiental, cun valor ODP de 0, eliminando completamente o risco de danos na capa de ozono e cumprindo os requisitos básicos das normativas ambientais globais; en segundo lugar, o seu rendemento termodinámico é axeitado, cunha temperatura de evaporación estándar de -26,1 °C, que, xunto co compresor de alta eficiencia do frigorífico, pode alcanzar de forma estable a temperatura do compartimento de conxelación de -18 °C a -25 °C, e a súa eficiencia de refrixeración (COP) é un 8 %-12 % superior á do R22, o que pode reducir o consumo de enerxía do equipo; en terceiro lugar, ten unha seguridade fiable, pertencente aos refrixerantes da clase A1 (non tóxicos e non inflamables), mesmo se se produce unha pequena fuga, non causará riscos de seguridade para o ambiente familiar e ten unha boa compatibilidade coas pezas de plástico e o aceite lubricante do compresor dentro do frigorífico, cunha baixa taxa de fallo.
Ademais, algúns frigoríficos domésticos de gama media-alta usan R600a (isobutano, un hidrocarburo), un refrixerante natural cun valor ODP de 0 e un valor GWP de só 3, cun rendemento ambiental moito mellor que o R134a, e a súa eficiencia de refrixeración é entre un 5 % e un 10 % superior á do R134a, o que pode reducir aínda máis o consumo de enerxía. Non obstante, o R600a pertence aos refrixerantes de clase A3 (altamente inflamables) e, cando a súa concentración volumétrica no aire alcanza o 1,8 % e o 8,4 %, explota ao expoñerse a unha chama aberta. Polo tanto, o seu uso só se limita a frigoríficos domésticos (a cantidade de carga está estritamente limitada a 50 g-150 g, moito menor que a dos equipos comerciais), e o frigorífico debe estar equipado con dispositivos de detección de fugas (como sensores de presión) e compresores a proba de explosións, cun custo entre un 15 % e un 20 % superior ao dos modelos R134a, polo que non se popularizou por completo.
2. Conxeladores comerciais / grandes frigoríficos: «Penetración gradual» de refrixerantes de baixo GWP
Os conxeladores comerciais (como os conxeladores das illas de supermercado) teñen requisitos máis elevados en canto á "protección ambiental" e á "eficiencia de refrixeración" dos refrixerantes debido á súa gran capacidade (normalmente máis de 500 L) e á súa elevada carga de refrixeración. Actualmente, as opcións principais divídense en dúas categorías:
(1) Mesturas de HFC: «Adaptación a alta carga» do R404A
O R404A (unha mestura de pentafluoroetano, difluorometano e tetrafluoroetano) é o refrixerante principal para conxeladores comerciais de baixa temperatura (como os conxeladores de conxelación rápida a -40 °C), representando arredor do 60 %. A súa vantaxe é que o seu rendemento de refrixeración en condicións de baixa temperatura é excepcional: a unha temperatura de evaporación de -40 °C, a capacidade de refrixeración é entre un 25 % e un 30 % maior que a do R134a, o que pode satisfacer rapidamente as necesidades de almacenamento a baixa temperatura dos conxeladores; e pertence aos refrixerantes de clase A1 (non tóxicos e non inflamables), cunha cantidade de carga de ata varios quilogramos (superior á dos frigoríficos domésticos), sen preocuparse polos riscos de inflamabilidade, adaptándose ao funcionamento a alta carga de grandes conxeladores.
Non obstante, as deficiencias na protección ambiental do R404A foron gañando importancia gradualmente. O seu valor de GWP (Gase de Potenciación Ambiental) é tan alto como 3922, pertencente a gases de efecto invernadoiro. Actualmente, a Unión Europea e outras rexións emitiron regulamentos para restrinxir o seu uso (como a prohibición do uso de refrixerantes cun GWP > 2500 en conxeladores comerciais de nova produción despois de 2022). Polo tanto, o R404A está a ser substituído gradualmente por refrixerantes de baixo GWP.
(2) Tipos de baixo GWP: «Alternativas ambientais» de R290 e CO₂
No contexto das regulacións ambientais máis estritas, o R290 (propano) e o CO₂ (R744) convertéronse en opcións emerxentes para os conxeladores comerciais, adaptándose a diferentes necesidades en diferentes escenarios:
R290 (propano)Úsase principalmente en conxeladores comerciais pequenos (como os conxeladores horizontais das tendas de conveniencia). O seu valor ODP é de 0, o valor GWP é de aproximadamente 3, cunha protección ambiental extremadamente forte; e a súa eficiencia de refrixeración é entre un 10 % e un 15 % superior á do R404A, o que pode reducir o consumo de enerxía operativo dos conxeladores comerciais (os equipos comerciais funcionan durante máis de 20 horas ao día e os custos de consumo de enerxía representan unha alta proporción). Non obstante, o R290 pertence aos refrixerantes de clase A3 (altamente inflamable) e a cantidade de carga debe controlarse estritamente dentro de 200 g (polo que só se limita a conxeladores pequenos). Ademais, o conxelador debe adoptar compresores a proba de explosións, tubaxes antifugas (como tubos de aliaxe de cobre e níquel) e deseños de ventilación e disipación de calor. Actualmente, a súa proporción nos conxeladores das tendas de conveniencia europeas superou o 30 %.
CO₂ (R744)Úsase principalmente en conxeladores comerciais de temperatura ultrabaxa (como conxeladores de mostras biolóxicas a -60 °C). A súa temperatura de evaporación estándar é de -78,5 °C, o que permite lograr un almacenamento a temperatura ultrabaxa sen un sistema de refrixeración en cascada complexo; e ten un valor ODP de 0 e un valor GWP de 1, cunha protección ambiental irremplazable, e non é tóxico nin inflamable, con mellor seguridade que o R290. Non obstante, o CO₂ ten unha temperatura crítica baixa (31,1 °C). Cando a temperatura ambiente supera os 25 °C, requírese a tecnoloxía de "ciclo transcrítico", o que fai que a presión do compresor do conxelador sexa de ata 10-12 MPa, o que require o uso de tubaxes de aceiro inoxidable de alta resistencia e compresores resistentes á alta presión, cun custo un 30 %-40 % superior ao dos conxeladores R404A. Polo tanto, actualmente úsase principalmente en escenarios con requisitos extremadamente altos de protección ambiental e baixas temperaturas (como conxeladores de investigación médica e científica).
II. Tendencias futuras dos refrixerantes: o baixo GWP e a alta seguridade convértense en direccións fundamentais
En combinación coas regulacións ambientais globais (como o Regulamento da UE sobre os gases fluorados e o plan de implementación do Protocolo de Montreal de China) e as actualizacións tecnolóxicas dos equipos, os refrixerantes para frigoríficos e conxeladores mostrarán tres tendencias principais no futuro:
Frigoríficos domésticosO R600a substitúe gradualmente o R134a: coa madurez das tecnoloxías antifugas e a proba de explosións (como novas tiras de selado e dispositivos automáticos de corte de fugas), o custo do R600a diminuirá gradualmente (espérase que o custo baixe nun 30 % nos próximos 5 anos) e destacaranse as súas vantaxes de alta protección ambiental e alta eficiencia de refrixeración. Espérase que a proporción de R600a nos frigoríficos domésticos supere o 50 % en 2030, substituíndo o R134a como principal produto.
Conxeladores comerciaisDesenvolvemento «dobre» de mesturas de CO₂ e HFO: para conxeladores comerciais de temperatura ultrabaxa (por debaixo de -40 °C), a madurez técnica do CO₂ seguirá mellorando (como os compresores de ciclo transcrítico de alta eficiencia) e o custo diminuirá gradualmente, e espérase que a proporción supere o 40 % en 2028; para conxeladores comerciais de temperatura media (de -25 °C a -18 °C), o R454C (unha mestura de HFO e HFC, cun GWP≈466) converterase no principal produto, cun rendemento de refrixeración próximo ao do R404A e pertencente aos refrixerantes de clase A2L (baixa toxicidade e baixa inflamabilidade), sen restricións estritas sobre a cantidade de carga, equilibrando a protección ambiental e a practicidade.
Estándares de seguridade melloradosDesde a "protección pasiva" ata a "monitorización activa": independentemente do equipamento doméstico ou comercial, os futuros sistemas de refrixeración estarán xeralmente equipados con funcións de "monitorización intelixente de fugas + tratamento automático de emerxencias" (como sensores de fugas láser para frigoríficos domésticos, alarmas de concentración e dispositivos de conexión de ventilación para conxeladores comerciais), especialmente para refrixerantes inflamables como o R600a e o R290, para eliminar posibles riscos de seguridade por medios técnicos e promover a popularización integral dos refrixerantes de baixo GWP.
III. Prioridade da correspondencia de escenarios principais
Para as necesidades dos diferentes usuarios, pódense seguir os seguintes principios á hora de seleccionar refrixerantes para frigoríficos:
Usuarios domésticos: Dáse prioridade aos modelos R600a (equilibrando a protección ambiental e o aforro de enerxía); se o orzamento o permite (200-500 yuans máis que os modelos R134a), débese dar prioridade aos frigoríficos marcados como "refrixerante R600a". O seu consumo de enerxía é entre un 8 % e un 12 % inferior ao dos modelos R134a e son máis respectuosos co medio ambiente; despois da compra, débese prestar atención a evitar que a parte traseira do frigorífico (onde se atopa o compresor) estea preto de chamas abertas e comprobar regularmente a estanqueidade das xuntas da porta para reducir o risco de fugas.
Usuarios comerciais:Escolla segundo as necesidades de temperatura (equilibrando o custo e a protección ambiental): os conxeladores de temperatura media (como os conxeladores das tendas de conveniencia) poden escoller modelos R290, con custos de consumo de enerxía operativos a longo prazo máis baixos; para conxeladores de temperatura ultrabaixa (como os equipos de conxelación rápida), se o orzamento é suficiente, prefírense os modelos de CO₂, que están en liña coa tendencia das regulacións ambientais e evitan o risco de eliminación gradual no futuro; se a sensibilidade aos custos a curto prazo é unha preocupación, pódense escoller modelos R454C como transición, equilibrando o rendemento e a protección ambiental.
Mantemento e substituciónRespectar estritamente o tipo de refrixerante orixinal: ao manter frigoríficos e conxeladores antigos, non substituír arbitrariamente o tipo de refrixerante (como substituír o R134a por R600a), xa que os diferentes refrixerantes teñen diferentes requisitos para o aceite lubricante do compresor e a presión das tubaxes. O uso mesturado pode danar o compresor ou causar fallos na refrixeración. É necesario contactar con profesionais para engadir refrixerantes segundo o tipo marcado na placa de identificación do equipo.
Data de publicación: 29 de agosto de 2025 Visualizacións: