Սառնարանների համար սառնագենտների տեսակների միջև տարբերությունների հասկացումը

Ժամանակակից սառնարանային սարքավորումները կարևոր են սննդի պահպանման համար, սակայն այնպիսի սառնագենտներ, ինչպիսիք են R134a-ն, R290-ը, R404a-ն, R600a-ն և R507-ը, զգալիորեն տարբերվում են կիրառմամբ: R290-ը սովորաբար օգտագործվում է սառնարանային ըմպելիքների պահարաններում, մինչդեռ R143a-ն հաճախ օգտագործվում է փոքր գարեջրի պահարաններում: R600a-ն սովորաբար նախատեսված է մասնագիտացված սառեցման սարքավորումների համար:

Սառնագենտները սառնարանային համակարգերի կենսական նշանակություն ունեն, քանի որ թույլ են տալիս սառնարաններին կլանել ջերմությունը և պահպանել զով ներքին ջերմաստիճան։ Սակայն, ոչ բոլոր սառնագենտներն են ստեղծված հավասար. դրանց քիմիական կազմը, շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը, անվտանգության պրոֆիլները և կատարողականը զգալիորեն տարբերվում են։ Եվրոպայի և Հյուսիսային Ամերիկայի սպառողների, տեխնիկների և ոլորտի մասնագետների համար այս տարբերությունները հասկանալը կարևոր է, հատկապես ջերմոցային գազերի արտանետումները կրճատելու և օզոնային շերտը պաշտպանելու խիստ կարգավորիչ ճնշումների պայմաններում։

Սառնագենտների հիմնական գնահատման չափանիշներ

Մինչև առանձին տեսակների մեջ խորանալը, կարևոր է սահմանել սառնարանային համակարգերի կիրառման համար ամենակարևոր չափանիշները: Այս չափանիշները համընդհանուր ճանաչում ունեն HVAC/R (Ջեռուցում, Օդափոխություն, Օդորակում, Սառնարան) ոլորտում և ձևավորում են կարգավորող որոշումները գլոբալ մակարդակով.

• Օզոնային շերտի քայքայման պոտենցիալ (ODP): Չափանիշ, որը ցույց է տալիս, թե որքանով է նյութը վնասում օզոնային շերտը: Չափանիշը R11-ն է (այժմ արգելված սառնագենտ), որի ODP-ն 1 է: 0 գնահատականը նշանակում է, որ սառնագենտը չունի օզոնային շերտի քայքայման ազդեցություն:
• Գլոբալ տաքացման պոտենցիալ (GWP). Նյութի կլիմայի փոփոխության մեջ ունեցած ներդրման չափանիշ 100 տարվա ընթացքում՝ համեմատած ածխաթթու գազի (CO₂, GWP = 1) հետ: GWP-ի ավելի ցածր արժեքները առաջնահերթություն են ստանում այնպիսի կանոնակարգերով, ինչպիսիք են ԵՄ F-Gas Regulation-ը և ԱՄՆ EPA-ի SNAP-ը (Նոր նշանակալի այլընտրանքների քաղաքականություն):
• ASHRAE անվտանգության դասակարգում. Ստանդարտ (ASHRAE 34-2022), որը գնահատում է սառնագենտները ըստ դյուրավառության (դաս 1՝ չդյուրավառ; դաս 2L՝ թեթևակի դյուրավառ; դաս 2՝ դյուրավառ; դաս 3՝ շատ դյուրավառ) և թունավորության (դաս A՝ ցածր թունավորություն; դաս B՝ բարձր թունավորություն): Սառնարանային սառնագենտների մեծ մասը դասվում է A դասի:
• Ջերմադինամիկական կատարողականություն. Ներառում է սառեցման արդյունավետությունը (COP կամ կատարողականության գործակից, որտեղ ավելի բարձր = ավելի արդյունավետ), աշխատանքային ճնշումը (պետք է համապատասխանի սառնարանի կոմպրեսորի դիզայնին) և ջերմաստիճանի տիրույթը (հարմար է միջին ջերմաստիճանի սառնարանների կամ ցածր ջերմաստիճանի սառցախցիկների համար):
• Համատեղելիություն. Աշխատում է սառնարանի կոմպրեսորի քսանյութերի (օրինակ՝ հանքային յուղ, պոլիէթիլենային յուղ) և նյութերի (օրինակ՝ կնիքներ, խողովակներ) հետ՝ համակարգի վնասումից խուսափելու համար։

Անհատական ​​սառնագենտի վերլուծություն

Յուրաքանչյուր սառնագենտ ունի յուրահատուկ ուժեղ կողմեր ​​և սահմանափակումներ, ինչը այն հարմար է դարձնում որոշակի օգտագործման դեպքերի համար՝ կենցաղային սառնարաններից մինչև առևտրային սառցարաններ: Ստորև ներկայացված է յուրաքանչյուր տեսակի մանրամասն վերլուծությունը:

1. R134a (Տետրաֆտորէթան)

Քիմիական տեսակ՝ մաքուր հիդրոֆտորածխածին (HFC)

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը՝

• ODP: 0 (օզոնային անվտանգ)
• Ընդհանուր ջերմային հոսք՝ 1,430 (ըստ IPCC վեցերորդ գնահատման զեկույցի, 100-ամյա հորիզոն)
• ASHRAE անվտանգության դաս՝ A1 (չհրկիզվող, ցածր թունավոր)
• Աշխատանքային ճնշում՝ միջին (համեմատած այլ սառնագենտների հետ)
• Համատեղելիություն՝ Աշխատում է POE (պոլիոլային էսթեր) կամ PAG (պոլիալկիլենգլիկոլ) քսանյութերի հետ։

Արդյունավետություն և կիրառություններ.

R134a-ն ի հայտ եկավ 1990-ականներին՝ որպես R12-ի (բարձր օքսիդացնող օքսիդային դիֆուզիոն գործոնով CFC, որն այժմ արգելված է Մոնրեալի արձանագրությամբ) փոխարինող): Այն դարձավ կենցաղային սառնարանների, փոքր ըմպելիքների սառնարանների և շարժական սառնարանների հիմնական բաղադրիչ՝ իր չհրկիզվող բնույթի և առկա համակարգերի հետ հեշտ ինտեգրման շնորհիվ: Դրա սառեցման արդյունավետությունը (COP) միջին է՝ բավարար է սառնարանի ստանդարտ ջերմաստիճանների համար (2–8°C թարմ խցիկի համար, -18°C սառցարանների համար), բայց ավելի ցածր է, քան բնական սառնագենտները, ինչպիսին է R600a-ն:

Կարգավորող և շրջակա միջավայրի կարգավիճակ.

Չնայած R134a-ն անվտանգ է օզոնի համար, դրա բարձր ԳԼՊ-ն հանգեցրել է սահմանափակումների Եվրոպայում և Հյուսիսային Ամերիկայում: ԵՄ F-Գազերի կանոնակարգի (EC No 517/2014) համաձայն, R134a-ի օգտագործումը նոր սառնարանային սարքավորումներում աստիճանաբար նվազեցվել է 2020 թվականից ի վեր, և նախատեսվում է հետագա կրճատումներ: Այն շարունակում է տարածված լինել հին սառնարաններում, բայց նոր մոդելներում այն ​​փոխարինվում է ցածր ԳԼՊ-ով այլընտրանքային տարբերակներով:

Խնդիրներ՝ Բարձր ԳՏՊ-ն սահմանափակում է երկարաժամկետ կենսունակությունը, ավելի ցածր արդյունավետություն ունի, քան բնական սառնագենտները։

2. R600a (իզոբութան)

Քիմիական տեսակ՝ մաքուր ածխաջրածին (HC, «բնական սառնագենտ»՝ ստացված նավթից/գազից)

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը՝

• ODP: 0 (օզոնային անվտանգ)
• ՀՆԱ՝ 3 (կլիմայի վրա աննշան ազդեցություն՝ առկա ամենացածրերից մեկը)
• ASHRAE անվտանգության դաս՝ A3 (բարձր դյուրավառ, ցածր թունավորություն)
• Աշխատանքային ճնշում՝ ցածր (պահանջվում են ցածր ճնշման համակարգերի համար նախատեսված կոմպրեսորներ)
• Համատեղելիություն՝ Աշխատում է հանքային յուղի կամ ալկիլբենզոլային (AB) քսանյութերի հետ (ոչ թե POE/PAG):

Արդյունավետություն և կիրառություններ.

R600a-ն այժմ գերիշխող սառնագենտն է ժամանակակից կենցաղային սառնարաններում Եվրոպայում և Հյուսիսային Ամերիկայում: Դրա բարձր սառեցման արդյունավետությունը (COP 5–10%-ով ավելի բարձր, քան R134a-ն) նվազեցնում է էներգիայի սպառումը՝ համապատասխանեցնելով այն ԵՄ էներգետիկ պիտակի և ԱՄՆ ENERGY STAR® ստանդարտներին: Դրա ցածր GWP-ն նաև այն լիովին համապատասխանում է խիստ արտանետումների կանոնակարգերին:

Անվտանգության և տեղադրման նկատառումներ՝

Դյուրավառությունը R600a-ի հիմնական խնդիրն է: Ռիսկը մեղմելու համար արտադրողները սահմանափակում են դրա լիցքավորման չափը սառնարաններում (սովորաբար ≤150 գրամ) և օգտագործում են պայթյունապաշտպան բաղադրիչներ (օրինակ՝ կնքված կոմպրեսորներ, կայծ չառաջացնող էլեկտրական մասեր): Տեխնիկներին անհրաժեշտ է մասնագիտացված վերապատրաստում՝ արտահոսքերը կարգավորելու համար, քանի որ R600a-ի խտացված գոլորշին դյուրավառ է:

Դժվարություններ. Բարձր դյուրավառությունը պահանջում է անվտանգությանը կենտրոնացած նախագծում և կառավարում. անհամատեղելի է POE/PAG յուղերի հետ։

3. R290 (պրոպան)

Քիմիական տեսակ՝ մաքուր ածխաջրածին (HC, բնական սառնագենտ)

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը՝

• ODP: 0 (օզոնային անվտանգ)
• GWP: 3 (նույնը, ինչ R600a-ն, ծայրահեղ ցածր կլիմայական ազդեցություն)
• ASHRAE անվտանգության դաս՝ A3 (բարձր դյուրավառ, ցածր թունավորություն՝ մի փոքր ավելի դյուրավառ, քան R600a-ն, ավելի ցածր բռնկման էներգիայով)
• Աշխատանքային ճնշում՝ միջին-ցածր (R600a-ից բարձր, R134a-ից ցածր)
• Համատեղելիություն՝ Աշխատում է հանքային յուղի կամ AB քսանյութերի հետ։

Արդյունավետություն և կիրառություններ.

R290-ը առաջարկում է բացառիկ սառեցման արդյունավետություն. դրա COP-ը 10-15%-ով ավելի բարձր է, քան R134a-ն, ինչը այն դարձնում է իդեալական էներգաարդյունավետ սառնարանային սարքավորումների համար: Այն օգտագործվում է փոքր և միջին կենցաղային սառնարաններում, մինի-սառնարաններում և որոշ առևտրային ցուցադրական սառնարաններում (որտեղ լիցքավորման չափերը սահմանափակ են): ԵՄ-ի նման տարածաշրջաններում այն ​​ավելի ու ավելի է ընդունվում որպես R134a-ի ուղղակի փոխարինող նոր մոդելներում:

Անվտանգության և կարգավորման կարգավիճակը.

Ինչպես R600a-ն, R290-ի դյուրավառությունը պահանջում է խիստ անվտանգության միջոցառումներ՝ լիցքավորման սահմանափակումներ (≤150 գրամ կենցաղային սառնարանների համար), արտահոսքի հայտնաբերման համակարգեր և սառնարանի ներսում չայրվող նյութեր: Այն լիովին համապատասխանում է ԵՄ F-Gas կանոնակարգին և ԱՄՆ EPA SNAP-ին, առանց փուլային կրճատման ծրագրերի՝ ցածր GWP-ի պատճառով:

Դժվարություններ՝ R600a-ի համեմատ ավելի բարձր դյուրավառություն, արտադրության ընթացքում պահանջում է ավելի խիստ անվտանգության ստուգումներ։

4. R404a (R125, R134a, R143a խառնուրդ)

Քիմիական տեսակ՝ գրեթե ազեոտրոպ HFC խառնուրդ (մի քանի HFC-ներ խառնված՝ մեկ սառնագենտի հատկությունները ընդօրինակելու համար)

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը՝

• ODP: 0 (օզոնային անվտանգ)
• Գոլորշիացված ջերմային սպառում (ԳՏՊ): 3,922 (չափազանց բարձր՝ կլիմայի վրա ամենաշատ ազդեցություն ունեցող սառնագենտներից մեկը)
• ASHRAE անվտանգության դաս՝ A1 (չհրկիզվող, ցածր թունավոր)
• Աշխատանքային ճնշում՝ բարձր (օպտիմիզացված ցածր ջերմաստիճանի համակարգերի համար)
• Համատեղելիություն՝ աշխատում է POE քսանյութերի հետ։

Արդյունավետություն և կիրառություններ.

R404a-ն մի ժամանակ ոսկե ստանդարտ էր առևտրային սառնարանային համակարգերի համար, այդ թվում՝ սառնարանային խցիկների, սուպերմարկետների ցուցափեղկերի և -20°C-ից մինչև -40°C ջերմաստիճանում աշխատող արդյունաբերական սառնարանների համար: Դրա բարձր սառեցման հզորությունը և ցածր ջերմաստիճաններում կայունությունը այն դարձնում էին իդեալական այս կիրառությունների համար:

Կարգավորող և շրջակա միջավայրի կարգավիճակ.

R404a-ի գերբարձր ԳՏՊ-ն հանգեցրել է դրա գրեթե լիակատար դուրսբերմանը Եվրոպայում և Հյուսիսային Ամերիկայում: ԵՄ F-Gas կարգավորման համաձայն՝ դրա օգտագործումը նոր սարքավորումներում արգելվել է 2020 թվականին, և դրա ներմուծումը/արտահանումը խիստ սահմանափակված է: ԱՄՆ-ում EPA-ն R404a-ն ներառել է «բարձր ԳՏՊ ունեցող նյութի» ցանկում և պահանջում է փոխարինում ցածր ԳՏՊ ունեցող այլընտրանքներով (օրինակ՝ R452A, R513A) նոր համակարգերում: Այն մնում է հին առևտրային սառնարաններում, բայց փուլ առ փուլ դուրս է բերվում օգտագործումից արդիականացման միջոցով:

Մարտահրավերներ՝ անբարենպաստ ԳՏԱ; ցածր էներգաարդյունավետություն՝ համեմատած ժամանակակից այլընտրանքների հետ; զգալիորեն նպաստում է կլիմայի փոփոխությանը։

5. R507 (R125 և R143a խառնուրդ)

Քիմիական տեսակ՝ Ազեոտրոպ HFC խառնուրդ (խառնուրդներ, որոնք եռում/խտանում են մեկ ջերմաստիճանում, ինչպես մաքուր սառնագենտը)

Հիմնական տեխնիկական բնութագրերը՝

• ODP: 0 (օզոնային անվտանգ)
• GWP: 3,985 (գրեթե նույնական է R404a-ին, գերբարձր)
• ASHRAE անվտանգության դաս՝ A1 (չհրկիզվող, ցածր թունավոր)
• Աշխատանքային ճնշում՝ բարձր (մի փոքր ավելի բարձր, քան R404a-ն)
• Համատեղելիություն՝ աշխատում է POE քսանյութերի հետ։

Արդյունավետություն և կիրառություններ.

R507-ը R404a-ի մտերիմ ազգականն է, որը նախատեսված է ցածր ջերմաստիճանի առևտրային սառնարանային համակարգերի համար (օրինակ՝ խորը սառցարաններ, սառեցված սննդի ցուցափեղկեր), որտեղ պահանջվում է -30°C-ից մինչև -50°C ջերմաստիճանում կայուն սառեցում: Դրա ազեոտրոպ բնույթը նշանակում է, որ այն չի բաժանվում բաղադրիչների արտահոսքի ժամանակ, պարզեցնելով սպասարկումը, ինչը առավելություն է գրեթե ազեոտրոպ խառնուրդների, ինչպիսին է R404a-ն, համեմատած:

Կարգավորող և շրջակա միջավայրի կարգավիճակ.

Ինչպես R404a-ն, R507-ի բարձր ԳԼՊ-ն հանգեցրել է խիստ կանոնակարգերի: ԵՄ F-Gas կանոնակարգը 2020 թվականին արգելել է դրա օգտագործումը նոր սարքավորումներում, իսկ ԱՄՆ EPA-ն այն SNAP-ի համաձայն դասել է որպես «մտահոգիչ նյութ»: Այն առևտրային կիրառություններում փոխարինվում է ցածր ԳԼՊ-ով այլընտրանքներով, ինչպիսիք են R448A-ն (ԳԼՊ = 1,387) և R449A-ն (ԳԼՊ = 1,397):

Մարտահրավերներ՝ չափազանց բարձր ԳԼՊ; երկարաժամկետ կենսունակություն չկա համաշխարհային արտանետումների կանոնների համաձայն; սահմանափակված է ժառանգական համակարգերով։

Տարբեր սառնագենտների գների միտումները տարբեր են։ Սա միտումների գրաֆիկն է 2025 թվականի հունիսի դրությամբ։

Սառնագենտների համեմատական ​​​​ակնարկ

Ստորև բերված աղյուսակը ամփոփում է հինգ սառնագենտների միջև եղած հիմնական տարբերությունները՝ ընդգծելով դրանց պիտանիությունը որոշակի օգտագործման դեպքերի համար։

Կարգավորման միտումներ և արդյունաբերության փոփոխություններ

Համաշխարհային սառնագենտների շուկան առաջնորդվում է երկու գերակա նպատակներով՝ օզոնային շերտը քայքայող նյութերի վերացում (հասել են սառնագենտների մեծ մասի համար) և ջերմոցային գազերի արտանետումների կրճատում (ներկայիս ուշադրության կենտրոնում): Եվրոպայում և Հյուսիսային Ամերիկայում կանոնակարգերը արագացնում են անցումը ցածր GWP տարբերակների.

• ԵՄ F-Gas կանոնակարգ. Պարտադիր է մինչև 2030 թվականը HFC-ների սպառման 79%-ով կրճատում (2015 թվականի մակարդակի համեմատ) և արգելում է բարձր GWP (Global Waterproofing) պարունակող սառնագենտների օգտագործումը նոր սառնարանային սարքավորումներում:
• ԱՄՆ EPA SNAP. Ցածր ԳՏՊ պարունակող սառնագենտները (օրինակ՝ R600a, R290, R452A) թվարկում է որպես «ընդունելի» կիրառությունների մեծ մասի համար և արգելում է բարձր ԳՏՊ պարունակող տարբերակների (օրինակ՝ R404a, R507) օգտագործումը նոր համակարգերում:

Սպառողների համար սա նշանակում է.

• Նոր կենցաղային սառնարանները գրեթե բացառապես կօգտագործեն R600a կամ R290 (ցածր GWP-ի և բարձր արդյունավետության պատճառով):
• Առևտրային սառնարանային համակարգը կանցնի ցածր ԳՏՊ խառնուրդների (օրինակ՝ R448A, R454C) կամ բնական սառնագենտների, ինչպիսին է CO₂-ը (R744)՝ խոշոր համակարգերի համար։
• R134a, R404a կամ R507 օգտագործող հին սառնարանները պետք է պատշաճ կերպով հեռացվեն կամ վերափոխվեն՝ կանոնակարգերին համապատասխանելու համար:

Սառնարանի համար ճիշտ սառնագենտի ընտրությունը կախված է չորս գործոնների հավասարակշռությունից՝ շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը (ODP/GWP), անվտանգությունը (դյուրավառություն/թունավորություն), կատարողականությունը (արդյունավետություն/ճնշում) և կանոնակարգերի համապատասխանությունը: Ժամանակակից կիրառությունների մեծ մասի համար՝

• R600a-ն և R290-ը կենցաղային սառնարանների համար լավագույն ընտրություններն են, որոնք առաջարկում են գերցածր GWP և բարձր արդյունավետություն (անվտանգության միջոցառումներով՝ դյուրավառությունը կանխելու համար):
• R404a-ն և R507-ը հնացած են նոր համակարգերի համար և սահմանափակվում են հին առևտրային սարքավորումներով մինչև դրանց վերանորոգումը կամ փոխարինումը։
• R134a-ն անցումային տարբերակ է, որն աստիճանաբար հանվում է բնական սառնագենտների օգտին։

Քանի որ կանոնակարգերը խստանում են, իսկ տեխնոլոգիաները զարգանում են, արդյունաբերությունը կշարունակի առաջնահերթություն տալ բնական սառնագենտներին և ցածր GWP խառնուրդներին՝ ապահովելով սառնարանային համակարգերի արդյունավետությունը և կայունությունը երկարաժամկետ հեռանկարում: Տեխնիկական աշխատողների և սպառողների համար այս տարբերությունների մասին տեղեկացված լինելը կարևոր է պատասխանատու և համապատասխան որոշումներ կայացնելու համար:

Աղբյուրներ՝ ASHRAE ձեռնարկ—Սառնարան (2021), IPCC վեցերորդ գնահատման զեկույց (2022), ԵՄ F-Գազի կանոնակարգ (EC No 517/2014), ԱՄՆ EPA SNAP ծրագիր (2023):