მაცივრებისა და საყინულეების მაცივრების ტიპების ანალიზი

მაცივრები და საყინულეები, როგორც საყოფაცხოვრებო და კომერციული გამოყენების დაბალი ტემპერატურის შესანახი მოწყობილობები, განიცდიან მაცივრის შერჩევის უწყვეტ იტერაციას, რომელიც ორიენტირებულია „მაცივრის ეფექტურობის ადაპტირებაზე“ და „გარემოსდაცვითი მარეგულირებელი მოთხოვნების“ გარშემო. სხვადასხვა ეტაპზე ძირითადი ტიპები და მახასიათებლები მჭიდროდ შეესაბამება აღჭურვილობის საჭიროებებს.

ადრეული მეინსტრიმი: CFC-ების მაცივარაგენტების გამოყენება „მაღალი ეფექტურობით, მაგრამ მაღალი ზიანით“.

1950-იანი წლებიდან 1990-იან წლებამდე, R12 (დიქლორდიფტორმეთანი) იყო აბსოლუტური ძირითადი მაცივარი. აღჭურვილობის ადაპტირების თვალსაზრისით, R12-ის თერმოდინამიკური თვისებები იდეალურად შეესაბამებოდა დაბალ ტემპერატურაზე შენახვის საჭიროებებს - -29.8°C სტანდარტული აორთქლების ტემპერატურით, მას შეეძლო ადვილად დაეკმაყოფილებინა მაცივრის შენახვის განყოფილებების (0-8°C) და საყინულე განყოფილებების (-18°C-ზე დაბალი) ტემპერატურული მოთხოვნები. გარდა ამისა, მას ჰქონდა უკიდურესად ძლიერი ქიმიური სტაბილურობა და შესანიშნავი თავსებადობა სპილენძის მილებთან, ფოლადის გარსებთან და მაცივრებში არსებულ მინერალურ საპოხი ზეთებთან, იშვიათად იწვევდა კოროზიას ან მილების ბლოკირებას და უზრუნველყოფდა აღჭურვილობის 10 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში ექსპლუატაციის ვადას.

R12-ის ოზონის შრის დაშლის პოტენციალის საორიენტაციო მაჩვენებელი 1.0-ია, ხოლო GWP-ის მაჩვენებელი დაახლოებით 8500, რაც მას ძლიერ სათბურის გაზად აქცევს. მონრეალის პროტოკოლის ძალაში შესვლით, 1996 წლიდან ახლად წარმოებულ საყინულეებში R12-ის გლობალური გამოყენება თანდათან აიკრძალა. ამჟამად, მხოლოდ ზოგიერთ ძველ მოწყობილობას აქვს ნარჩენი ასეთი მაცივრები და ტექნიკური მომსახურების დროს ალტერნატიული წყაროების არარსებობის დილემის წინაშე დგას.

გარდამავალი ეტაპი: HCFC მაცივრებით „ნაწილობრივი ჩანაცვლების“ შეზღუდვები

R12-ის თანდათანობითი გაუქმების დასასრულებლად, R22 (დიფტორმონოქლორმეთანი) ერთ დროს ხანმოკლე პერიოდით გამოიყენებოდა ზოგიერთ კომერციულ საყინულეში (მაგალითად, მცირე ზომის მაღაზიების საყინულეებში). მისი უპირატესობა ის არის, რომ მისი თერმოდინამიკური მახასიათებლები ახლოსაა R12-თან, საყინულის კომპრესორისა და მილსადენის დიზაინში მნიშვნელოვანი ცვლილებების საჭიროების გარეშე, ხოლო მისი ოზონის შრის დამშლელი უნარი მნიშვნელოვნად შემცირებულია 0.05-მდე, რაც მნიშვნელოვნად ასუსტებს მის ოზონის შრის დამშლელ უნარს.

თუმცა, R22-ის ნაკლოვანებებიც აშკარაა: ერთი მხრივ, მისი GWP მნიშვნელობა დაახლოებით 1810-ია, რაც კვლავ მაღალი სათბურის გაზების რიცხვს მიეკუთვნება, რაც არ შეესაბამება გარემოს დაცვის გრძელვადიან ტენდენციას; მეორე მხრივ, R22-ის მაცივრის ეფექტურობა (COP) უფრო დაბალია, ვიდრე R12-ის, რაც საყოფაცხოვრებო მაცივრებში გამოყენებისას ენერგიის მოხმარების დაახლოებით 10%-15%-ით ზრდას გამოიწვევს, ამიტომ ის საყოფაცხოვრებო მაცივრების ძირითად სახეობად არ იქცა. 2020 წელს HCFC-ის მაცივრების გლობალური თანდათანობითი გაუქმების გამო, R22 ფაქტობრივად აღარ გამოიყენება მაცივრებისა და საყინულეების სფეროში.

I. მიმდინარე ძირითადი მაცივრები: HFC-ების და დაბალი GWP-ის მქონე ტიპების სცენარ-სპეციფიკური ადაპტაცია

ამჟამად, ბაზარზე მაცივრებისთვის მაცივრის შერჩევა აჩვენებს „საყოფაცხოვრებო და კომერციულ გამოყენებას შორის დიფერენციაციისა და გარემოს დაცვასა და ხარჯს შორის ბალანსის“ მახასიათებლებს, ძირითადად იყოფა ორ ძირითად ტიპად, რომლებიც ადაპტირდება სხვადასხვა აღჭურვილობის ფუნქციურ საჭიროებებზე:

1. პატარა საყინულეები: მაცივარაგენტების „სტაბილური დომინირება“

R134a (ტეტრაფტორეთანი) თანამედროვე მაცივრებისთვის (განსაკუთრებით 200 ლიტრზე ნაკლები ტევადობის მოდელებისთვის) ყველაზე გავრცელებული მაცივარია, რაც 70%-ზე მეტს შეადგენს. მისი ადაპტაციის ძირითადი უპირატესობები სამ ასპექტში აისახება: პირველი, ის აკმაყოფილებს გარემოს დაცვის სტანდარტებს, 0 ODP მნიშვნელობით, რაც სრულად გამორიცხავს ოზონის შრის დაზიანების რისკს და შეესაბამება გლობალური გარემოსდაცვითი რეგულაციების ძირითად მოთხოვნებს; მეორე, მისი თერმოდინამიკური მახასიათებლები შესაფერისია, -26.1°C სტანდარტული აორთქლების ტემპერატურით, რაც, მაცივრის მაღალეფექტურ კომპრესორთან ერთად, სტაბილურად უზრუნველყოფს საყინულე განყოფილების ტემპერატურის -18°C-დან -25°C-მდე მიღწევას, ხოლო მისი გაგრილების ეფექტურობა (COP) 8%-12%-ით მაღალია R22-თან შედარებით, რაც ამცირებს აღჭურვილობის ენერგომოხმარებას; მესამე, მას აქვს საიმედო უსაფრთხოება, რომელიც მიეკუთვნება A1 კლასის მაცივარ აგენტებს (არატოქსიკური და არააალებადია), მცირე გაჟონვის შემთხვევაშიც კი, ის არ გამოიწვევს უსაფრთხოების საფრთხეს ოჯახური გარემოსთვის და კარგი თავსებადობა აქვს მაცივრის შიგნით პლასტმასის ნაწილებთან და კომპრესორის საპოხი ზეთთან, დაბალი გაუმართაობის მაჩვენებლით.

გარდა ამისა, ზოგიერთი საშუალო და მაღალი კლასის საყოფაცხოვრებო მაცივარი იყენებს R600a-ს (იზობუტანი, ნახშირწყალბადი) - ბუნებრივ მაცივარ აგენტს, რომლის ODP მნიშვნელობა 0-ია, ხოლო GWP მნიშვნელობა მხოლოდ 3, გაცილებით უკეთესი გარემოსდაცვითი მახასიათებლებით, ვიდრე R134a, და მისი გაგრილების ეფექტურობა 5%-10%-ით მეტია, ვიდრე R134a, რაც კიდევ უფრო ამცირებს ენერგიის მოხმარებას. თუმცა, R600a მიეკუთვნება A3 კლასის მაცივარ აგენტებს (მაღალაალებადი) და როდესაც მისი მოცულობითი კონცენტრაცია ჰაერში 1.8%-8.4%-ს აღწევს, ის აფეთქდება ღია ცეცხლთან კონტაქტისას. ამიტომ, მისი გამოყენება მხოლოდ საყოფაცხოვრებო მაცივრებშია შესაძლებელი (დატენვის რაოდენობა მკაცრად შეზღუდულია 50გ-150გ-ით, რაც გაცილებით დაბალია, ვიდრე კომერციული აღჭურვილობის), და მაცივარი აღჭურვილი უნდა იყოს გაჟონვის საწინააღმდეგო მოწყობილობებით (მაგალითად, წნევის სენსორები) და აფეთქებისგან დაცული კომპრესორებით, რომელთა ღირებულება 15%-20%-ით მეტია, ვიდრე R134a მოდელების, ამიტომ ის სრულად არ არის პოპულარიზებული.

2. კომერციული საყინულეები / დიდი მაცივრები: დაბალი GWP-ის მაცივრების „თანდათანობითი შეღწევა“

კომერციულ საყინულეებს (მაგალითად, სუპერმარკეტების კუნძულოვან საყინულეებს) უფრო მაღალი მოთხოვნები აქვთ მაცივრების „გარემოს დაცვის“ და „გაგრილების ეფექტურობის“ მიმართ, მათი დიდი ტევადობის (ჩვეულებრივ, 500 ლიტრზე მეტი) და მაღალი გაგრილების დატვირთვის გამო. ამჟამად, ძირითადი არჩევანი ორ კატეგორიად იყოფა:

(1) HFC-ების ნარევები: R404A-ს „მაღალი დატვირთვის ადაპტაცია“

R404A (პენტაფტორეთანის, დიფტორმეთანის და ტეტრაფტორეთანის ნარევი) წარმოადგენს კომერციული დაბალი ტემპერატურის საყინულეების (მაგალითად, -40°C სწრაფი გაყინვის საყინულეების) ძირითად მაცივარ აგენტს, რომელიც დაახლოებით 60%-ს შეადგენს. მისი უპირატესობა ის არის, რომ დაბალი ტემპერატურის პირობებში მისი გაგრილების ეფექტურობა შესანიშნავია - -40°C აორთქლების ტემპერატურაზე, გაგრილების სიმძლავრე 25%-30%-ით მეტია R134a-სთან შედარებით, რომელსაც შეუძლია სწრაფად დააკმაყოფილოს საყინულეების დაბალ ტემპერატურაზე შენახვის საჭიროებები; და ის მიეკუთვნება A1 კლასის (არატოქსიკური და არააალებადი) მაცივარ აგენტებს, რამდენიმე კილოგრამამდე დატვირთვის ოდენობით (რაც გაცილებით მეტია საყოფაცხოვრებო მაცივრების რაოდენობაზე), აალებადობის რისკებზე ფიქრის გარეშე, ადაპტირებულია დიდი საყინულეების მაღალი დატვირთვის მუშაობასთან.

თუმცა, R404A-ს გარემოსდაცვითი ნაკლოვანებები თანდათან აშკარა გახდა. მისი GWP მნიშვნელობა 3922-ს აღწევს, რაც მაღალი სათბურის გაზების რიცხვს მიეკუთვნება. ამჟამად, ევროკავშირმა და სხვა რეგიონებმა გამოსცეს რეგულაციები მისი გამოყენების შეზღუდვის მიზნით (მაგალითად, 2022 წლის შემდეგ ახლად წარმოებულ კომერციულ საყინულეებში 2500-ზე მეტი GWP-ის მქონე მაცივრების გამოყენების აკრძალვა). ამიტომ, R404A თანდათან იცვლება დაბალი GWP-ის მქონე მაცივრებით.

(2) დაბალი GWP-ის ტიპები: R290-ისა და CO₂-ის „გარემოსდაცვითი ალტერნატივები“

გარემოსდაცვითი რეგულაციების გამკაცრების ფონზე, R290 (პროპანი) და CO₂ (R744) კომერციული საყინულეებისთვის ახალ არჩევნად იქცა, რომლებიც სხვადასხვა სიტუაციაში სხვადასხვა საჭიროებებს ეგუება:

R290 (პროპანი)ძირითადად გამოიყენება მცირე კომერციულ საყინულეებში (მაგალითად, მაღაზიის ჰორიზონტალური საყინულეები). მისი ODP მნიშვნელობაა 0, GWP მნიშვნელობა დაახლოებით 3, რაც უკიდურესად ძლიერ გარემოს დაცვას უზრუნველყოფს; ხოლო მისი გაგრილების ეფექტურობა 10%-15%-ით მეტია R404A-სთან შედარებით, რაც ამცირებს კომერციული საყინულეების ენერგომოხმარებას (კომერციული აღჭურვილობა მუშაობს დღეში 20 საათზე მეტხანს და ენერგიის მოხმარების ხარჯები დიდ წილზე მოდის). თუმცა, R290 მიეკუთვნება A3 კლასის მაცივრებს (მაღალი აალებადი) და ჩატვირთვის რაოდენობა მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი 200 გრამის ფარგლებში (ამიტომ ის მხოლოდ მცირე საყინულეებით შემოიფარგლება). გარდა ამისა, საყინულე უნდა იყოს აღჭურვილი აფეთქებისადმი მდგრადი კომპრესორებით, გაჟონვის საწინააღმდეგო მილსადენებით (მაგალითად, სპილენძ-ნიკელის შენადნობის მილებით) და ვენტილაციისა და სითბოს გაფრქვევის დიზაინით. ამჟამად, მისი წილი ევროპულ მაღაზიის საყინულეებში 30%-ს აღემატება.

CO₂ (R744)ძირითადად გამოიყენება ულტრადაბალი ტემპერატურის კომერციულ საყინულეებში (მაგალითად, -60°C ბიოლოგიური ნიმუშების საყინულეები). მისი სტანდარტული აორთქლების ტემპერატურაა -78.5°C, რაც უზრუნველყოფს ულტრადაბალ ტემპერატურაზე შენახვას რთული კასკადური გაგრილების სისტემის გარეშე; მას აქვს 0 ODP მნიშვნელობა და 1 GWP მნიშვნელობა, რაც შეუცვლელი გარემოს დაცვაა და არის არატოქსიკური და არააალებადია, უკეთესი უსაფრთხოებით, ვიდრე R290. თუმცა, CO₂-ს აქვს დაბალი კრიტიკული ტემპერატურა (31.1°C). როდესაც გარემოს ტემპერატურა აღემატება 25°C-ს, საჭიროა „ტრანსკრიტიკული ციკლის“ ტექნოლოგია, რაც იწვევს საყინულის კომპრესორის წნევის 10-12 მპა-მდე ზრდას, რაც მოითხოვს მაღალი სიმტკიცის უჟანგავი ფოლადის მილსადენების და მაღალი წნევისადმი მდგრადი კომპრესორების გამოყენებას, რომელთა ღირებულება 30%-40%-ით მეტია, ვიდრე R404A საყინულეების. ამიტომ, ამჟამად ის ძირითადად გამოიყენება გარემოს დაცვის უკიდურესად მაღალი მოთხოვნების და დაბალი ტემპერატურის მქონე სცენარებში (მაგალითად, სამედიცინო და სამეცნიერო კვლევების საყინულეები).

II. მაცივარაგენტების სამომავლო ტენდენციები: დაბალი GWP და მაღალი უსაფრთხოება ძირითად მიმართულებებად იქცევა

გლობალურ გარემოსდაცვით რეგულაციებთან (როგორიცაა ევროკავშირის F-აირის რეგულაცია, ჩინეთის მონრეალის პროტოკოლის განხორციელების გეგმა) და აღჭურვილობის ტექნოლოგიური განახლებების გათვალისწინებით, მაცივრებისა და საყინულეების მაცივრები მომავალში სამ ძირითად ტენდენციას აჩვენებს:

საყოფაცხოვრებო მაცივრებიR600a თანდათანობით ცვლის R134a-ს - გაჟონვის საწინააღმდეგო და აფეთქების საწინააღმდეგო ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად (როგორიცაა ახალი დალუქვის ზოლები, გაჟონვის ავტომატური გამორთვის მოწყობილობები), R600a-ს ღირებულება თანდათან შემცირდება (მოსალოდნელია, რომ ღირებულება მომდევნო 5 წლის განმავლობაში 30%-ით შემცირდება) და გამოიკვეთება მისი უპირატესობები, როგორიცაა მაღალი გარემოს დაცვა და მაღალი მაცივრის ეფექტურობა. მოსალოდნელია, რომ 2030 წლისთვის საყოფაცხოვრებო მაცივრებში R600a-ს წილი 50%-ს გადააჭარბებს და ჩაანაცვლებს R134a-ს, როგორც ძირითად პროდუქტს.

კომერციული საყინულეებიCO₂-ისა და HFO-ების ნარევების „ორმაგი განვითარება“ - ულტრადაბალი ტემპერატურის კომერციული საყინულეებისთვის (-40°C-ზე დაბალი), CO₂-ის ტექნიკური სიმწიფე გააგრძელებს გაუმჯობესებას (მაგალითად, მაღალი ეფექტურობის ტრანსკრიტიკული ციკლის კომპრესორებისთვის) და ღირებულება თანდათან შემცირდება, ხოლო პროპორცია, სავარაუდოდ, 2028 წლისთვის 40%-ს გადააჭარბებს; საშუალო ტემპერატურის კომერციული საყინულეებისთვის (-25°C-დან -18°C-მდე), R454C (HFO-ების და HFC-ების ნარევი, GWP≈466) გახდება მეინსტრიმული, რომლის გაგრილების მახასიათებლები R404A-სთან ახლოსაა და მიეკუთვნება A2L კლასის მაცივარ აგენტებს (დაბალი ტოქსიკურობა და დაბალი აალებადობა), ჩასხმის რაოდენობის მკაცრი შეზღუდვების გარეშე, რაც აბალანსებს გარემოს დაცვასა და პრაქტიკულობას.

გაუმჯობესებული უსაფრთხოების სტანდარტები„პასიური დაცვიდან“ „აქტიურ მონიტორინგამდე“ - საყოფაცხოვრებო თუ კომერციული აღჭურვილობის მიუხედავად, მომავალი მაცივარ-საშუალების სისტემები, როგორც წესი, აღჭურვილი იქნება „ინტელექტუალური გაჟონვის მონიტორინგის + ავტომატური საგანგებო დამუშავების“ ფუნქციებით (როგორიცაა ლაზერული გაჟონვის სენსორები საყოფაცხოვრებო მაცივრებისთვის, კონცენტრაციის სიგნალიზაცია და ვენტილაციის შემაერთებელი მოწყობილობები კომერციული საყინულეებისთვის), განსაკუთრებით აალებადი მაცივრებისთვის, როგორიცაა R600a და R290, რათა ტექნიკური საშუალებებით აღმოიფხვრას უსაფრთხოების პოტენციური საფრთხეები და ხელი შეეწყოს დაბალი GWP-ის მაცივრების ყოვლისმომცველ პოპულარიზაციას.

III. ძირითადი სცენარის შესაბამისობის პრიორიტეტი

სხვადასხვა მომხმარებლის საჭიროებებისთვის, მაცივრის მაცივრების შერჩევისას შესაძლებელია შემდეგი პრინციპების დაცვა:

საყოფაცხოვრებო მომხმარებლები: პრიორიტეტი ენიჭება R600a მოდელებს (გარემოს დაცვისა და ენერგიის დაზოგვის ბალანსით) - თუ ბიუჯეტი იძლევა საშუალებას (200-500 იუანით მეტი, ვიდრე R134a მოდელები), უპირატესობა უნდა მიენიჭოს „R600a მაცივრის“ შემცველ მაცივრებს. მათი ენერგომოხმარება 8%-12%-ით ნაკლებია R134a მოდელების ენერგომოხმარებასთან შედარებით და ისინი უფრო ეკოლოგიურად სუფთაა; შეძენის შემდეგ ყურადღება უნდა მიექცეს მაცივრის უკანა ნაწილის (სადაც კომპრესორია განთავსებული) ღია ცეცხლთან ახლოს მოთავსებას და რეგულარულად უნდა შემოწმდეს კარის საკეტების ჰერმეტულობა გაჟონვის რისკის შესამცირებლად.

კომერციული მომხმარებლები:ტემპერატურის საჭიროებების მიხედვით აირჩიეთ (ხარჯებისა და გარემოს დაცვის დაბალანსება) - საშუალო ტემპერატურის საყინულეებს (მაგალითად, მაღაზიის საყინულეებს) შეუძლიათ აირჩიონ R290 მოდელები, რომლებიც გრძელვადიანი ექსპლუატაციის ენერგომოხმარების უფრო დაბალ ხარჯებს ატარებენ; ულტრადაბალი ტემპერატურის საყინულეებისთვის (მაგალითად, სწრაფი გაყინვის მოწყობილობები), თუ ბიუჯეტი საკმარისია, უპირატესობა ენიჭება CO₂ მოდელებს, რომლებიც შეესაბამება გარემოსდაცვითი რეგულაციების ტენდენციებს და თავიდან აიცილებენ მომავალში თანდათანობით გაუქმების რისკს; თუ მოკლევადიანი ხარჯებისადმი მგრძნობელობა შეშფოთებას იწვევს, გარდამავალ ვარიანტად შეიძლება შეირჩეს R454C მოდელები, რომლებიც აბალანსებენ მუშაობასა და გარემოს დაცვას.

მოვლა-პატრონობა და ჩანაცვლებამაცივრებისა და საყინულეების მოვლისას, მკაცრად დააკვირდით ორიგინალ მაცივარაგენტიან ტიპს - ძველი მაცივრებისა და საყინულეების მოვლისას, თვითნებურად არ შეცვალოთ მაცივარაგენტიანი ტიპი (მაგალითად, R134a-ს R600a-თი ჩანაცვლება), რადგან სხვადასხვა მაცივარაგენტს განსხვავებული მოთხოვნები აქვს კომპრესორის საპოხი ზეთისა და მილსადენის წნევის მიმართ. შერეული გამოყენება გამოიწვევს კომპრესორის დაზიანებას ან მაცივრის გაუმართაობას. მაცივარაგენტების დასამატებლად, აღჭურვილობის სახელწოდებაზე მითითებული ტიპის შესაბამისად, აუცილებელია დაუკავშირდეთ პროფესიონალებს.