Frigoriferi e congelatori, in quanto apparecchiature di stoccaggio a bassa temperatura per uso domestico e commerciale, hanno visto continue iterazioni nella selezione dei refrigeranti, incentrate su "adattabilità dell'efficienza di refrigerazione" e "requisiti normativi ambientali". Le tipologie e le caratteristiche principali nelle diverse fasi sono strettamente allineate alle esigenze dell'apparecchiatura.
Diffusione precoce: applicazione di refrigeranti CFC con “alta efficienza ma elevata nocività”
Dagli anni '50 agli anni '90, l'R12 (diclorodifluorometano) è stato il refrigerante più diffuso in assoluto. In termini di adattabilità alle apparecchiature, le proprietà termodinamiche dell'R12 si adattavano perfettamente alle esigenze di conservazione a bassa temperatura: con una temperatura di evaporazione standard di -29,8 °C, poteva facilmente soddisfare i requisiti di temperatura degli scomparti di conservazione dei prodotti freschi (0-8 °C) e degli scomparti di congelamento (inferiori a -18 °C). Inoltre, presentava un'estrema stabilità chimica e un'eccellente compatibilità con i tubi in rame, i gusci in acciaio e gli oli lubrificanti minerali all'interno dei frigoriferi, causando raramente corrosione o ostruzioni delle tubazioni e garantendo una durata utile delle apparecchiature superiore a 10 anni.
L'R12 ha un valore ODP di 1,0 (un parametro di riferimento per il potenziale di riduzione dell'ozono) e un valore GWP di circa 8500, il che lo rende un forte gas serra. Con l'entrata in vigore del Protocollo di Montreal, l'uso globale dell'R12 nei congelatori di nuova produzione è stato gradualmente vietato a partire dal 1996. Attualmente, solo alcune vecchie apparecchiature presentano ancora residui di tali refrigeranti e si trovano ad affrontare il dilemma di non avere fonti alternative durante la manutenzione.
Fase di transizione: Limitazioni della “sostituzione parziale” con refrigeranti HCFC
Per colmare l'eliminazione graduale dell'R12, l'R22 (difluoromonoclorometano) è stato in passato utilizzato brevemente in alcuni congelatori commerciali (come quelli dei piccoli supermercati). Il suo vantaggio risiede nel fatto che le sue prestazioni termodinamiche sono prossime a quelle dell'R12, senza la necessità di modifiche significative al compressore e alla progettazione delle tubazioni del congelatore, e il suo valore di ODP è ridotto a 0,05, indebolendo significativamente la sua capacità di ridurre l'ozono.
Tuttavia, anche i difetti dell'R-22 sono evidenti: da un lato, il suo GWP è di circa 1810, rientrando ancora tra i gas serra ad alto impatto, il che non è in linea con la tendenza a lungo termine in materia di tutela ambientale; dall'altro, l'efficienza frigorifera (COP) dell'R-22 è inferiore a quella dell'R-12, il che comporterà un aumento del consumo energetico di circa il 10%-15% se utilizzato nei frigoriferi domestici, quindi non è diventato il prodotto di uso comune per i frigoriferi domestici. Con l'eliminazione graduale e accelerata a livello globale dei refrigeranti HCFC nel 2020, l'R-22 è sostanzialmente uscito dall'uso nel settore dei frigoriferi e dei congelatori.
I. Refrigeranti tradizionali attuali: adattamento specifico degli HFC e dei tipi a basso GWP in base allo scenario
Attualmente, la selezione del refrigerante per i frigoriferi sul mercato mostra le caratteristiche di "differenziazione tra uso domestico e commerciale, ed equilibrio tra tutela ambientale e costi", principalmente suddivisi in due tipologie principali, adattandosi alle esigenze funzionali delle diverse apparecchiature:
1. Piccoli congelatori: “dominanza stabile” dei refrigeranti
L'R134a (tetrafluoroetano) è il refrigerante più diffuso negli attuali frigoriferi (in particolare nei modelli con capacità inferiore a 200 litri), rappresentando oltre il 70%. I suoi principali vantaggi di adattamento si riflettono in tre aspetti: in primo luogo, soddisfa gli standard di protezione ambientale, con un valore ODP pari a 0, eliminando completamente il rischio di danni allo strato di ozono e rispettando i requisiti di base delle normative ambientali globali; in secondo luogo, le sue prestazioni termodinamiche sono adeguate, con una temperatura di evaporazione standard di -26,1 °C, che, insieme al compressore ad alta efficienza del frigorifero, può raggiungere stabilmente la temperatura del vano congelatore da -18 °C a -25 °C, e la sua efficienza di refrigerazione (COP) è superiore dell'8%-12% rispetto a quella dell'R22, il che può ridurre il consumo energetico dell'apparecchiatura; in terzo luogo, ha una sicurezza affidabile, appartenendo ai refrigeranti di classe A1 (non tossici e non infiammabili), anche se si verifica una piccola perdita, non causerà rischi per la sicurezza dell'ambiente domestico e ha una buona compatibilità con le parti in plastica e l'olio lubrificante del compressore all'interno del frigorifero, con un basso tasso di guasti.
Inoltre, alcuni frigoriferi domestici di fascia medio-alta utilizzano R600a (isobutano, un idrocarburo), un refrigerante naturale con un valore ODP pari a 0 e un valore GWP di solo 3, con prestazioni ambientali di gran lunga migliori rispetto a R134a, e la cui efficienza di refrigerazione è superiore del 5%-10% rispetto a R134a, il che può ridurre ulteriormente il consumo energetico. Tuttavia, R600a appartiene alla classe di refrigeranti A3 (altamente infiammabili) e, quando la sua concentrazione in volume nell'aria raggiunge l'1,8%-8,4%, esplode se esposto a una fiamma libera. Pertanto, il suo utilizzo è limitato solo ai frigoriferi domestici (la quantità di carica è strettamente limitata a 50-150 g, molto inferiore a quella delle apparecchiature commerciali) e il frigorifero deve essere dotato di dispositivi di rilevamento delle perdite (come sensori di pressione) e compressori antideflagranti, con un costo superiore del 15%-20% rispetto ai modelli R134a, quindi non è stato ancora pienamente diffuso.
2. Congelatori commerciali / grandi frigoriferi: “Penetrazione graduale” dei refrigeranti a basso GWP
I congelatori commerciali (come i congelatori a isola dei supermercati) hanno requisiti più elevati in termini di "tutela ambientale" ed "efficienza di refrigerazione" dei refrigeranti, a causa della loro grande capacità (solitamente superiore a 500 litri) e dell'elevato carico di refrigerazione. Attualmente, le scelte più diffuse si dividono in due categorie:
(1) Miscele di HFC: “Adattamento ad alto carico” di R404A
L'R404A (una miscela di pentafluoroetano, difluorometano e tetrafluoroetano) è il refrigerante più diffuso nei congelatori commerciali a bassa temperatura (come i congelatori a congelamento rapido a -40 °C), rappresentandone circa il 60%. Il suo vantaggio è che le sue prestazioni di refrigerazione in condizioni di bassa temperatura sono eccezionali: a una temperatura di evaporazione di -40 °C, la capacità di refrigerazione è superiore del 25%-30% rispetto a quella dell'R134a, che può soddisfare rapidamente le esigenze di conservazione a bassa temperatura dei congelatori; e appartiene ai refrigeranti di classe A1 (non tossici e non infiammabili), con una quantità di carica fino a diversi chilogrammi (di gran lunga superiore a quella dei frigoriferi domestici), senza preoccuparsi dei rischi di infiammabilità, adattandosi al funzionamento ad alto carico dei congelatori di grandi dimensioni.
Tuttavia, le carenze ambientali dell'R404A sono gradualmente emerse. Il suo valore GWP raggiunge addirittura 3922, il che lo rende un gas serra ad alto potenziale. Attualmente, l'Unione Europea e altre regioni hanno emanato normative per limitarne l'uso (ad esempio, vietando l'uso di refrigeranti con GWP > 2500 nei congelatori commerciali di nuova produzione dopo il 2022). Pertanto, l'R404A viene gradualmente sostituito da refrigeranti a basso GWP.
(2) Tipi a basso GWP: “Alternative ambientali” di R290 e CO₂
Nel contesto di normative ambientali sempre più severe, R290 (propano) e CO₂ (R744) sono diventati scelte emergenti per i congelatori commerciali, adattandosi a diverse esigenze in diversi scenari:
R290 (propano): Utilizzato principalmente nei piccoli congelatori commerciali (come i congelatori orizzontali dei minimarket). Il suo valore ODP è 0, il valore GWP è circa 3, con una protezione ambientale estremamente elevata; e la sua efficienza di refrigerazione è superiore del 10%-15% rispetto a quella dell'R404A, il che può ridurre il consumo energetico operativo dei congelatori commerciali (le apparecchiature commerciali funzionano per più di 20 ore al giorno e i costi di consumo energetico rappresentano una percentuale elevata). Tuttavia, l'R290 appartiene ai refrigeranti di classe A3 (altamente infiammabili) e la quantità di carica deve essere rigorosamente controllata entro i 200 g (quindi è limitato solo ai piccoli congelatori). Inoltre, il congelatore deve adottare compressori antideflagranti, tubazioni anti-perdita (come tubi in lega di rame-nichel) e progetti di ventilazione e dissipazione del calore. Attualmente, la sua percentuale nei congelatori dei minimarket europei ha superato il 30%.
CO₂ (R744): Utilizzato principalmente in congelatori commerciali a bassissima temperatura (come i congelatori per campioni biologici a -60 °C). La sua temperatura di evaporazione standard è di -78,5 °C, che consente di ottenere una conservazione a bassissima temperatura senza un complesso sistema di refrigerazione a cascata; ha un valore ODP pari a 0 e un valore GWP pari a 1, con una protezione ambientale insostituibile, ed è atossico e non infiammabile, con una sicurezza maggiore rispetto all'R290. Tuttavia, la CO₂ ha una temperatura critica bassa (31,1 °C). Quando la temperatura ambiente supera i 25 °C, è necessaria la tecnologia del "ciclo transcritico", che porta la pressione del compressore del congelatore a raggiungere i 10-12 MPa, richiedendo l'uso di tubazioni in acciaio inossidabile ad alta resistenza e compressori resistenti alle alte pressioni, con un costo superiore del 30%-40% rispetto a quello dei congelatori a R404A. Per questo motivo, attualmente viene utilizzato principalmente in scenari con requisiti estremamente elevati di tutela ambientale e basse temperature (ad esempio, congelatori per la ricerca medica e scientifica).
II. Tendenze future dei refrigeranti: basso GWP ed elevata sicurezza diventano direzioni fondamentali
In combinazione con le normative ambientali globali (come il regolamento UE sui gas fluorurati, il piano di attuazione del protocollo di Montreal della Cina) e gli aggiornamenti tecnologici delle apparecchiature, i refrigeranti per frigoriferi e congelatori mostreranno tre tendenze principali in futuro:
Frigoriferi domestici: R600a sostituisce gradualmente l'R134a – con la maturazione delle tecnologie anti-perdita e antideflagranti (come nuove guarnizioni, dispositivi automatici di interruzione delle perdite), il costo dell'R600a diminuirà gradualmente (si prevede una riduzione del 30% nei prossimi 5 anni) e ne saranno evidenziati i vantaggi in termini di elevata protezione ambientale ed elevata efficienza di refrigerazione. Si prevede che la percentuale di R600a nei frigoriferi domestici supererà il 50% entro il 2030, sostituendo l'R134a come refrigerante principale.
Congelatori commerciali: “Sviluppo a doppio binario” di miscele di CO₂ e HFO – per i congelatori commerciali a temperatura ultra bassa (inferiori a -40°C), la maturità tecnica della CO₂ continuerà a migliorare (come i compressori a ciclo transcritico ad alta efficienza) e il costo diminuirà gradualmente, con una percentuale che dovrebbe superare il 40% entro il 2028; per i congelatori commerciali a temperatura media (da -25°C a -18°C), l’R454C (una miscela di HFO e HFC, GWP≈466) diventerà la soluzione principale, con prestazioni di refrigerazione vicine a quelle dell’R404A e appartenente alla classe di refrigeranti A2L (bassa tossicità e bassa infiammabilità), senza rigide restrizioni sulla quantità di carica, bilanciando protezione ambientale e praticità.
Standard di sicurezza migliorati: Dalla "protezione passiva" al "monitoraggio attivo", indipendentemente dalle apparecchiature domestiche o commerciali, i futuri sistemi refrigeranti saranno generalmente dotati di funzioni di "monitoraggio intelligente delle perdite + trattamento automatico di emergenza" (come sensori laser di perdite per frigoriferi domestici, allarmi di concentrazione e dispositivi di collegamento della ventilazione per congelatori commerciali), in particolare per refrigeranti infiammabili come R600a e R290, per eliminare potenziali rischi per la sicurezza attraverso mezzi tecnici e promuovere la diffusione completa di refrigeranti a basso GWP.
III. Priorità di abbinamento dello scenario principale
Per le esigenze dei diversi utenti, nella scelta dei refrigeranti per frigoriferi si possono seguire i seguenti principi:
Utenti domestici: la priorità è data ai modelli R600a (che bilanciano tutela ambientale e risparmio energetico). Se il budget lo consente (200-500 yuan in più rispetto ai modelli R134a), si dovrebbe dare la priorità ai frigoriferi contrassegnati con "refrigerante R600a". Il loro consumo energetico è inferiore dell'8%-12% rispetto ai modelli R134a e sono più rispettosi dell'ambiente; dopo l'acquisto, è necessario prestare attenzione a evitare che il retro del frigorifero (dove si trova il compressore) sia vicino a fiamme libere e controllare regolarmente la tenuta delle guarnizioni delle porte per ridurre il rischio di perdite.
Utenti commerciali:Scegliere in base alle esigenze di temperatura (bilanciando costi e tutela ambientale): i congelatori a media temperatura (come i congelatori dei minimarket) possono scegliere modelli R290, con costi di consumo energetico operativo a lungo termine inferiori; per i congelatori a temperatura ultra bassa (come le apparecchiature di congelamento rapido), se il budget è sufficiente, sono preferiti i modelli CO₂, che sono in linea con la tendenza delle normative ambientali ed evitano il rischio di eliminazione graduale in futuro; se la sensibilità ai costi a breve termine è un problema, è possibile scegliere i modelli R454C come transizione, bilanciando prestazioni e tutela ambientale.
Manutenzione e sostituzione: Utilizzare esclusivamente il tipo di refrigerante originale: durante la manutenzione di vecchi frigoriferi e congelatori, non sostituire arbitrariamente il tipo di refrigerante (ad esempio, sostituendo R134a con R600a), poiché refrigeranti diversi hanno requisiti diversi per l'olio lubrificante del compressore e la pressione delle tubazioni. L'uso misto può causare danni al compressore o guasti al sistema di refrigerazione. È necessario contattare professionisti per aggiungere refrigeranti in base al tipo indicato sulla targhetta dell'apparecchiatura.
Data di pubblicazione: 29-08-2025 Visualizzazioni: