Koelkasten en vriezers, als apparatuur voor lagetemperatuuropslag voor huishoudelijk en commercieel gebruik, hebben een voortdurende ontwikkeling doorgemaakt in de keuze van koelmiddelen, gecentreerd rond "aanpasbaarheid van de koelefficiëntie" en "milieuvoorschriften". De gangbare typen en kenmerken in verschillende fasen sluiten nauw aan bij de behoeften van de apparatuur.
Vroege mainstream: Toepassing van CFK-koelmiddelen met “hoge efficiëntie maar hoge schade”
Van de jaren 50 tot en met de jaren 90 was R12 (dichloordifluormethaan) het absolute standaard koelmiddel. Wat betreft de aanpasbaarheid van apparatuur, voldeden de thermodynamische eigenschappen van R12 perfect aan de eisen van lagetemperatuuropslag – met een standaard verdampingstemperatuur van -29,8 °C voldeed het ruimschoots aan de temperatuurvereisten van koelcompartimenten (0-8 °C) en vriescompartimenten (lager dan -18 °C). Bovendien had het een extreem hoge chemische stabiliteit en was het uitstekend compatibel met de koperen leidingen, stalen mantels en minerale smeeroliën in koelkasten, waardoor het zelden corrosie of verstoppingen van leidingen veroorzaakte en de levensduur van de apparatuur met meer dan 10 jaar kon garanderen.
R12 heeft een ODP-waarde van 1,0 (een maatstaf voor ozonafbrekend vermogen) en een GWP-waarde van ongeveer 8500, waardoor het een sterk broeikasgas is. Met de inwerkingtreding van het Montreal Protocol is het wereldwijde gebruik van R12 in nieuw geproduceerde vriezers sinds 1996 geleidelijk verboden. Momenteel bevatten alleen sommige oude apparaten nog resten van dergelijke koelmiddelen en kampen ze met het dilemma dat er geen alternatieve bronnen zijn voor onderhoud.
Overgangsfase: beperkingen van ‘gedeeltelijke vervanging’ met HCFK-koelmiddelen
Om de uitfasering van R12 te overbruggen, werd R22 (difluormonochloormethaan) ooit kortstondig gebruikt in sommige commerciële vriezers (zoals vriezers in kleine supermarkten). Het voordeel hiervan is dat de thermodynamische prestaties vergelijkbaar zijn met die van R12, zonder dat er ingrijpende aanpassingen nodig zijn aan het ontwerp van de compressor en de leidingen van de vriezer. Bovendien is de ODP-waarde verlaagd tot 0,05, waardoor het ozonafbrekende vermogen aanzienlijk wordt verminderd.
De tekortkomingen van R22 zijn echter ook duidelijk: enerzijds bedraagt de GWP-waarde ongeveer 1810, wat nog steeds tot de categorie met een hoog broeikasgasgehalte behoort, wat niet strookt met de langetermijntrend voor milieubescherming; anderzijds is de koelefficiëntie (COP) van R22 lager dan die van R12, wat zal leiden tot een toename van het energieverbruik met ongeveer 10%-15% bij gebruik in huishoudelijke koelkasten. Het is dus geen mainstream geworden voor huishoudelijke koelkasten. Met de versnelde wereldwijde uitfasering van HCFK-koelmiddelen in 2020 is R22 in feite uit de markt genomen voor koelkasten en vriezers.
I. Huidige gangbare koelmiddelen: scenariospecifieke aanpassing van HFK's en typen met een lage GWP
Momenteel vertoont de selectie van koelmiddelen voor koelkasten op de markt de kenmerken van "onderscheid tussen huishoudelijk en commercieel gebruik, en evenwicht tussen milieubescherming en kosten", voornamelijk verdeeld in twee hoofdtypen, die zich aanpassen aan de functionele behoeften van verschillende apparatuur:
1. Kleine diepvriezers: “Stabiele dominantie” van koelmiddelen
R134a (tetrafluorethaan) is het meest gangbare koelmiddel voor huidige koelkasten (met name modellen met een inhoud van minder dan 200 liter) en vertegenwoordigt meer dan 70% van de inhoud. De belangrijkste voordelen van R134a komen tot uiting in drie aspecten: ten eerste voldoet het aan de milieunormen met een ODP-waarde van 0, waardoor het risico op schade aan de ozonlaag volledig wordt geëlimineerd en het voldoet aan de basisvereisten van de wereldwijde milieuregelgeving; ten tweede zijn de thermodynamische prestaties geschikt, met een standaardverdampingstemperatuur van -26,1 °C. Samen met de zeer efficiënte compressor van de koelkast kan dit de temperatuur van het vriesvak stabiel bereiken van -18 °C tot -25 °C. De koelefficiëntie (COP) is 8%-12% hoger dan die van R22, wat het energieverbruik van de apparatuur kan verlagen. Ten derde is het betrouwbaar veilig en behoort het tot de koelmiddelen van klasse A1 (niet giftig en niet ontvlambaar). Zelfs bij een kleine lekkage zal het geen veiligheidsrisico vormen voor de gezinsomgeving. Bovendien is het goed compatibel met de kunststof onderdelen en de smeerolie van de compressor in de koelkast en kent het een laag uitvalpercentage.
Bovendien gebruiken sommige huishoudelijke koelkasten uit het midden- en hogere segment R600a (isobutaan, een koolwaterstof) – een natuurlijk koelmiddel met een ODP-waarde van 0 en een GWP-waarde van slechts 3. Het heeft veel betere milieuprestaties dan R134a en de koelefficiëntie is 5%-10% hoger dan die van R134a, wat het energieverbruik verder kan verlagen. R600a behoort echter tot klasse A3-koelmiddelen (licht ontvlambaar) en explodeert bij blootstelling aan open vuur wanneer de volumeconcentratie in de lucht 1,8%-8,4% bereikt. Daarom is het alleen te gebruiken in huishoudelijke koelkasten (de vulhoeveelheid is strikt beperkt tot 50-150 g, veel lager dan die van commerciële apparatuur) en moet de koelkast worden uitgerust met lekdetectieapparaten (zoals druksensoren) en explosieveilige compressoren, met kosten die 15%-20% hoger liggen dan die van R134a-modellen. Het is daarom nog niet volledig populair geworden.
2. Commerciële diepvriezers/grote koelkasten: “geleidelijke penetratie” van koelmiddelen met een laag GWP
Commerciële vriezers (zoals eilandvriezers in supermarkten) stellen hogere eisen aan de "milieubescherming" en de "koelefficiëntie" van koelmiddelen vanwege hun grote capaciteit (meestal meer dan 500 liter) en hoge koelbelasting. Momenteel zijn de gangbare keuzes verdeeld in twee categorieën:
(1) HFC-mengsels: “Aanpassing aan hoge belasting” van R404A
R404A (een mengsel van pentafluorethaan, difluormethaan en tetrafluorethaan) is het meest gebruikte koelmiddel voor commerciële diepvriezers (zoals snelvrieskasten met een temperatuur van -40 °C) en vertegenwoordigt ongeveer 60% van de koelcapaciteit. Het voordeel is dat de koelprestaties bij lage temperaturen uitstekend zijn: bij een verdampingstemperatuur van -40 °C is de koelcapaciteit 25%-30% hoger dan die van R134a, dat snel kan voldoen aan de lagetemperatuuropslagbehoeften van diepvriezers. Bovendien behoort het tot klasse A1-koelmiddelen (niet-giftig en niet-ontvlambaar), met een vulhoeveelheid tot enkele kilo's (veel hoger dan die van huishoudelijke koelkasten), zonder dat er risico's op ontvlambaarheid zijn, en is het geschikt voor de hoge belasting van grote diepvriezers.
De tekortkomingen van R404A op het gebied van milieubescherming zijn echter geleidelijk aan duidelijk geworden. De GWP-waarde ervan is maar liefst 3922, wat neerkomt op een hoge broeikasgasemissie. Momenteel hebben de Europese Unie en andere regio's regelgeving uitgevaardigd om het gebruik ervan te beperken (zoals een verbod op het gebruik van koelmiddelen met een GWP>2500 in nieuw geproduceerde commerciële vriezers na 2022). Daarom wordt R404A geleidelijk vervangen door koelmiddelen met een lage GWP.
(2) Types met een laag GWP: “Milieu-alternatieven” van R290 en CO₂
Tegen de achtergrond van strengere milieuregels zijn R290 (propaan) en CO₂ (R744) opkomende keuzes geworden voor commerciële vriezers, die zich aanpassen aan verschillende behoeften in verschillende scenario's:
R290 (propaan): Wordt voornamelijk gebruikt in kleine commerciële vriezers (zoals horizontale vriezers in gemakswinkels). De ODP-waarde is 0, de GWP-waarde is ongeveer 3, met een extreem sterke milieubescherming; en de koelefficiëntie is 10%-15% hoger dan die van R404A, wat het energieverbruik van commerciële vriezers kan verminderen (commerciële apparatuur werkt meer dan 20 uur per dag en de kosten voor energieverbruik vormen een groot deel). R290 behoort echter tot klasse A3-koelmiddelen (licht ontvlambaar) en de vulhoeveelheid moet strikt binnen 200 g worden gehouden (dus alleen beperkt tot kleine vriezers). Bovendien moet de vriezer explosieveilige compressoren, lekvrije leidingen (zoals leidingen van koper-nikkellegering) en ventilatie- en warmteafvoerontwerpen bevatten. Momenteel is het aandeel ervan in Europese vriezers in gemakswinkels meer dan 30%.
CO₂ (R744): Wordt voornamelijk gebruikt in commerciële vriezers met ultralage temperaturen (zoals vriezers voor biologische monsters van -60 °C). De standaardverdampingstemperatuur is -78,5 °C, waarmee opslag bij ultralage temperaturen mogelijk is zonder een complex cascadekoelsysteem; het heeft een ODP-waarde van 0 en een GWP-waarde van 1, met onvervangbare milieubescherming, en is niet-giftig en niet-ontvlambaar, met een betere veiligheid dan R290. CO₂ heeft echter een lage kritische temperatuur (31,1 °C). Wanneer de omgevingstemperatuur hoger is dan 25 °C, is "transkritische cyclus"-technologie vereist, wat resulteert in een compressordruk van de vriezer van wel 10-12 MPa, wat het gebruik vereist van roestvrijstalen leidingen met hoge sterkte en compressoren die bestand zijn tegen hoge druk, met een kostprijs die 30%-40% hoger ligt dan die van R404A-vriezers. Daarom wordt het momenteel vooral gebruikt in situaties met extreem hoge eisen aan milieubescherming en lage temperaturen (zoals vriezers voor medisch en wetenschappelijk onderzoek).
II. Toekomstige trends voor koelmiddelen: een laag GWP en hoge veiligheid worden kernrichtingen
In combinatie met wereldwijde milieuregelgeving (zoals de F-gassenverordening van de EU en het implementatieplan van het Montreal Protocol van China) en modernisering van apparatuurtechnologie, zullen de koelmiddelen voor koelkasten en vriezers in de toekomst drie belangrijke trends vertonen:
Huishoudelijke koelkasten: R600a vervangt geleidelijk R134a – met de volwassenheid van lekkage- en explosieveilige technologieën (zoals nieuwe afdichtstrips en automatische lekbeveiligingen) zullen de kosten van R600a geleidelijk dalen (naar verwachting zullen de kosten de komende vijf jaar met 30% dalen), en zullen de voordelen van hoge milieubescherming en hoge koelefficiëntie worden benadrukt. Naar verwachting zal het aandeel R600a in huishoudelijke koelkasten in 2030 meer dan 50% bedragen en R134a als standaard vervangen.
Commerciële vriezers: "Dual-track ontwikkeling" van CO₂- en HFO-mengsels – voor commerciële vriezers met ultralage temperaturen (onder -40 °C) zal de technische volwassenheid van CO₂ blijven verbeteren (zoals hoogefficiënte transkritische cycluscompressoren) en zullen de kosten geleidelijk dalen, waarbij het aandeel naar verwachting in 2028 de 40% zal overschrijden; voor commerciële vriezers met gemiddelde temperaturen (-25 °C tot -18 °C) zal R454C (een mengsel van HFO's en HFK's, GWP≈466) de mainstream worden, met koelprestaties die dicht bij die van R404A liggen en behoren tot klasse A2L-koelmiddelen (lage toxiciteit en lage ontvlambaarheid), zonder strikte beperkingen op de hoeveelheid vloeistof, waarbij milieubescherming en bruikbaarheid in evenwicht worden gebracht.
Verbeterde veiligheidsnormenVan "passieve bescherming" tot "actieve bewaking" - ongeacht huishoudelijke of commerciële apparatuur, zullen toekomstige koelmiddelsystemen over het algemeen worden uitgerust met functies voor "intelligente lekkagebewaking + automatische noodbehandeling" (zoals laserleksensoren voor huishoudelijke koelkasten, concentratiealarmen en ventilatiekoppelingsapparaten voor commerciële vriezers), met name voor ontvlambare koelmiddelen zoals R600a en R290, om potentiële veiligheidsrisico's door technische middelen te elimineren en de algehele popularisering van koelmiddelen met een laag GWP te bevorderen.
III. Prioriteit van de matching van het kernscenario
Bij het selecteren van koelmiddelen voor koelkasten kunnen de volgende principes worden gevolgd, afhankelijk van de behoeften van verschillende gebruikers:
Huishoudelijke gebruikers: Voorrang wordt gegeven aan R600a-modellen (een balans tussen milieubescherming en energiebesparing) – indien het budget het toelaat (200-500 yuan meer dan R134a-modellen), moet prioriteit worden gegeven aan koelkasten met het label "R600a-koelmiddel". Hun stroomverbruik is 8%-12% lager dan dat van R134a-modellen en ze zijn milieuvriendelijker; na aankoop moet erop worden gelet dat de achterkant van de koelkast (waar de compressor zich bevindt) zich niet in de buurt van open vuur bevindt en dat de afdichting van de deurrubbers regelmatig wordt gecontroleerd om het risico op lekkage te verminderen.
Commerciële gebruikers:Maak een keuze op basis van de temperatuurbehoeften (balans tussen kosten en milieubescherming) – vriezers met een gemiddelde temperatuur (zoals vriezers in supermarkten) kunnen kiezen voor R290-modellen, met lagere energieverbruikskosten op de lange termijn; voor vriezers met een zeer lage temperatuur (zoals snelvriesapparatuur) wordt, indien het budget toereikend is, de voorkeur gegeven aan CO₂-modellen, die in lijn zijn met de trend van milieuregelgeving en het risico van uitfasering in de toekomst vermijden; als de kostengevoeligheid op korte termijn een probleem is, kunnen R454C-modellen worden gekozen als overgangsmodel, waarbij prestaties en milieubescherming in evenwicht zijn.
Onderhoud en vervanging: Zorg ervoor dat het originele koelmiddeltype strikt overeenkomt – vervang bij het onderhoud van oude koelkasten en vriezers niet willekeurig het koelmiddeltype (zoals R134a vervangen door R600a), omdat verschillende koelmiddelen verschillende eisen stellen aan de smeerolie van de compressor en de leidingdruk. Gemengd gebruik kan leiden tot schade aan de compressor of tot uitval van de koelinstallatie. Neem contact op met professionals om koelmiddel toe te voegen volgens het type dat op het typeplaatje van de apparatuur staat vermeld.
Geplaatst op: 29-08-2025 Weergaven: