Для холодильников и морозильников, как низкотемпературного оборудования для хранения продуктов бытового и коммерческого назначения, выбор хладагентов постоянно совершенствуется, в первую очередь, с учётом «адаптивной эффективности охлаждения» и «требований экологических норм». Основные типы и характеристики на разных этапах разработки в значительной степени соответствуют потребностям оборудования.
Раннее распространение: применение хладагентов на основе ХФУ с «высокой эффективностью, но высоким уровнем вреда»
С 1950-х по 1990-е годы R12 (дихлордифторметан) был абсолютно распространённым хладагентом. С точки зрения адаптируемости к оборудованию, термодинамические свойства R12 идеально соответствовали требованиям низкотемпературного хранения: при стандартной температуре испарения -29,8 °C он легко мог обеспечить температурный режим в холодильных камерах для хранения свежей продукции (0-8 °C) и морозильных камерах (ниже -18 °C). Кроме того, он обладал исключительно высокой химической стабильностью и отличной совместимостью с медными трубами, стальными корпусами и минеральными смазочными маслами внутри холодильников, редко вызывая коррозию или закупорку труб, и мог обеспечить срок службы оборудования более 10 лет.
R12 имеет значение ОРП 1,0 (эталон озоноразрушающего потенциала) и значение ПГП около 8500, что делает его сильным парниковым газом. С вступлением в силу Монреальского протокола использование R12 в новых морозильниках во всем мире постепенно запрещается с 1996 года. В настоящее время только часть старого оборудования содержит остатки этих хладагентов, и возникает проблема отсутствия альтернативных источников при обслуживании.
Переходный этап: ограничения «частичной замены» хладагентами на основе ГХФУ
Для покрытия расходов на R12, R22 (дифтормонохлорметан) некоторое время использовался в некоторых коммерческих морозильниках (например, в небольших морозильниках для магазинов шаговой доступности). Его преимущество заключается в том, что его термодинамические характеристики близки к R12, что не требует значительных изменений в конструкции компрессора и трубопроводов морозильника, а его значение ОРП снижено до 0,05, что значительно снижает его озоноразрушающую способность.
Однако недостатки R22 также очевидны: с одной стороны, его значение ПГП составляет около 1810, что по-прежнему относится к газам с высоким парниковым эффектом, что не соответствует долгосрочным тенденциям в области охраны окружающей среды; с другой стороны, холодильная эффективность (КПД) R22 ниже, чем у R12, что приведёт к увеличению энергопотребления примерно на 10–15% при использовании в бытовых холодильниках, поэтому он не стал основным источником энергии для бытовых холодильников. В связи с ускоренным глобальным отказом от ГХФУ в 2020 году, R22 практически исчез из сферы применения в холодильниках и морозильниках.
I. Современные основные хладагенты: адаптация ГФУ и типов с низким ПГП в зависимости от сценария
В настоящее время выбор хладагентов для холодильников на рынке демонстрирует характеристики «дифференциации между бытовым и коммерческим использованием и балансом между защитой окружающей среды и стоимостью», в основном разделяясь на два основных типа, адаптируемых к функциональным потребностям различного оборудования:
1. Небольшие морозильники: «Стабильное доминирование» хладагентов
R134a (тетрафторэтан) является наиболее распространенным хладагентом для современных холодильников (особенно моделей с емкостью менее 200 л), на долю которого приходится более 70%. Его основные преимущества адаптации отражены в трех аспектах: во-первых, он соответствует стандартам защиты окружающей среды со значением ОРП 0, полностью устраняя риск повреждения озонового слоя и соответствуя основным требованиям глобальных экологических норм; во-вторых, его термодинамические характеристики являются подходящими со стандартной температурой испарения -26,1 ° C, что вместе с высокоэффективным компрессором холодильника может стабильно достигать температуры морозильной камеры от -18 ° C до -25 ° C, а его холодильная эффективность (COP) на 8% -12% выше, чем у R22, что может снизить энергопотребление оборудования; в-третьих, он надежен в плане безопасности, относится к хладагентам класса А1 (нетоксичный и негорючий), даже если произойдет небольшая утечка, он не создаст угрозы безопасности для домашней обстановки, а также имеет хорошую совместимость с пластиковыми деталями и смазочным маслом компрессора внутри холодильника, обладая низкой интенсивностью отказов.
Кроме того, в некоторых бытовых холодильниках среднего и высокого класса используется R600a (изобутан, углеводород) – природный хладагент с озоноразрушающим потенциалом (ODP), равным 0, и потенциалом глобального потепления (GWP), равным всего 3. Он обладает значительно лучшими экологическими характеристиками, чем R134a, а его холодопроизводительность на 5–10% выше, чем у R134a, что может дополнительно снизить энергопотребление. Однако R600a относится к хладагентам класса A3 (легковоспламеняющимся) и при концентрации в воздухе 1,8–8,4% взрывается при воздействии открытого огня. Поэтому его использование ограничено только бытовыми холодильниками (количество заправки строго ограничено 50–150 г, что значительно меньше, чем в коммерческом оборудовании), а холодильник должен быть оборудован устройствами обнаружения утечек (например, датчиками давления) и взрывозащищенными компрессорами, а его стоимость на 15–20 % выше, чем у моделей с R134a, поэтому он не получил широкого распространения.
2.Коммерческие морозильники/большие холодильники: «Постепенное проникновение» хладагентов с низким ПГП
К коммерческим морозильным камерам (например, морозильным островкам в супермаркетах) предъявляются повышенные требования к «экологичности» и «холодоэффективности» хладагентов из-за их большой ёмкости (обычно более 500 л) и высокой холодопроизводительности. В настоящее время основные модели делятся на две категории:
(1) Смеси ГФУ: «Адаптация к высоким нагрузкам» R404A
R404A (смесь пентафторэтана, дифторметана и тетрафторэтана) является основным хладагентом для коммерческих низкотемпературных морозильных камер (например, морозильных камер быстрого замораживания -40°C), составляя около 60%. Его преимущество заключается в выдающихся холодопроизводительности в условиях низких температур: при температуре испарения -40°C холодопроизводительность на 25-30% выше, чем у R134a, что позволяет быстро удовлетворить потребности морозильных камер в низкотемпературном хранении. Он относится к хладагентам класса А1 (нетоксичный и негорючий) с объемом заправки до нескольких килограммов (значительно превышающим объемы заправки бытовых холодильников), что позволяет избежать риска возгорания и адаптироваться к работе с высокой нагрузкой в больших морозильниках.
Однако экологические недостатки R404A постепенно стали очевидны. Его значение ПГП достигает 3922, что соответствует уровню парниковых газов. В настоящее время Европейский союз и другие регионы приняли нормативные акты, ограничивающие его использование (например, запрет на использование хладагентов с ПГП > 2500 в новых коммерческих морозильниках после 2022 года). Поэтому R404A постепенно заменяется хладагентами с низким ПГП.
(2) Типы с низким ПГП: «Экологические альтернативы» R290 и CO₂
На фоне ужесточения экологических норм R290 (пропан) и CO₂ (R744) стали все более популярными вариантами для коммерческих морозильных камер, адаптируясь к различным потребностям в разных сценариях:
R290 (пропан): В основном используется в небольших коммерческих морозильниках (например, горизонтальных морозильниках для магазинов шаговой доступности). Его значение ОРП равно 0, значение ПГП около 3, что обеспечивает чрезвычайно высокую степень защиты окружающей среды; а его холодильная эффективность на 10% -15% выше, чем у R404A, что может снизить эксплуатационное энергопотребление коммерческих морозильников (коммерческое оборудование работает более 20 часов в сутки, и расходы на электроэнергию составляют значительную долю). Однако R290 относится к хладагентам класса A3 (легковоспламеняющийся), и количество заправки должно строго контролироваться в пределах 200 г (поэтому его применение ограничено только небольшими морозильниками). Кроме того, морозильник должен быть оснащен взрывозащищенными компрессорами, трубопроводами с защитой от утечек (например, трубами из медно-никелевого сплава), а также системами вентиляции и отвода тепла. В настоящее время его доля в европейских морозильниках для магазинов шаговой доступности превышает 30%.
CO₂ (R744): В основном используется в коммерческих морозильниках сверхнизкой температуры (например, в морозильниках для биологических образцов с температурой -60 °C). Его стандартная температура испарения составляет -78,5 °C, что позволяет обеспечить сверхнизкотемпературное хранение без сложной каскадной системы охлаждения; он имеет значение ОРП 0 и значение ПГП 1, что обеспечивает незаменимую защиту окружающей среды, он нетоксичен и негорюч, превосходя R290 по безопасности. Однако CO₂ имеет низкую критическую температуру (31,1 °C). При температуре окружающей среды выше 25 °C требуется технология «транскритического цикла», в результате чего давление в компрессоре морозильника достигает 10–12 МПа, что требует использования высокопрочных трубопроводов из нержавеющей стали и компрессоров, устойчивых к высокому давлению, при этом стоимость на 30–40 % выше, чем у морозильников с R404A. Поэтому в настоящее время он в основном используется в сценариях с чрезвычайно высокими требованиями к защите окружающей среды и низким температурам (например, в медицинских и научно-исследовательских морозильниках).
II. Будущие тенденции в области хладагентов: низкий ПГП и высокая безопасность становятся основными направлениями
В сочетании с глобальными экологическими нормами (такими как Регламент ЕС по фторсодержащим газам, план реализации Монреальского протокола в Китае) и модернизацией оборудования, хладагенты для холодильников и морозильников продемонстрируют в будущем три основные тенденции:
Бытовые холодильники: R600a постепенно вытесняет R134a. По мере развития технологий защиты от утечек и взрывозащиты (таких как новые уплотнительные ленты, автоматические устройства отключения утечек) стоимость R600a будет постепенно снижаться (ожидается, что в течение следующих 5 лет она снизится на 30%), а его преимущества, такие как высокая экологичность и холодопроизводительность, будут очевидны. Ожидается, что к 2030 году доля R600a в бытовых холодильниках превысит 50%, заменив R134a в качестве основного хладагента.
Коммерческие морозильники: «Двойной путь развития» смесей CO₂ и ГФО — для сверхнизкотемпературных коммерческих морозильных камер (ниже -40 °C) техническая зрелость CO₂ будет продолжать улучшаться (например, высокоэффективные компрессоры транскритического цикла), а стоимость будет постепенно снижаться, и ожидается, что эта доля превысит 40% к 2028 году; для среднетемпературных коммерческих морозильных камер (от -25 °C до -18 °C) основным станет R454C (смесь ГФО и ГФУ, ПГП ≈ 466), с холодильными характеристиками, близкими к R404A, и относящийся к хладагентам класса A2L (низкая токсичность и низкая воспламеняемость), без строгих ограничений по количеству заправки, что обеспечивает баланс между защитой окружающей среды и практичностью.
Повышенные стандарты безопасности: От «пассивной защиты» до «активного мониторинга» — независимо от бытового или коммерческого оборудования будущие системы хладагента, как правило, будут оснащены функциями «интеллектуального мониторинга утечек + автоматической аварийной обработки» (такими как лазерные датчики утечек для бытовых холодильников, сигнализаторы концентрации и устройства присоединения вентиляции для коммерческих морозильников), особенно для воспламеняющихся хладагентов, таких как R600a и R290, чтобы исключить потенциальные угрозы безопасности с помощью технических средств и содействовать всесторонней популяризации хладагентов с низким ПГП.
III. Приоритет соответствия основному сценарию
При выборе хладагентов для холодильников с учетом потребностей различных пользователей можно руководствоваться следующими принципами:
Бытовое использование: приоритет отдаётся моделям R600a (баланс между экологичностью и энергосбережением). Если позволяет бюджет (на 200–500 юаней дороже моделей R134a), предпочтение следует отдать холодильникам с маркировкой «хладагент R600a». Их энергопотребление на 8–12% ниже, чем у моделей R134a, и они более экологичны. После покупки следует избегать расположения задней стенки холодильника (где расположен компрессор) вблизи открытого огня, а также регулярно проверять герметичность дверных уплотнителей, чтобы снизить риск протечек.
Коммерческие пользователи:Выбирайте в соответствии с потребностями в температуре (баланс стоимости и защиты окружающей среды): для среднетемпературных морозильников (например, морозильников для магазинов шаговой доступности) можно выбрать модели на R290, которые обеспечивают более низкие затраты на энергопотребление в долгосрочной перспективе; для морозильников со сверхнизкой температурой (например, оборудования для быстрой заморозки), если бюджет позволяет, предпочтительны модели на CO₂, которые соответствуют тенденциям экологических норм и позволяют избежать риска отказа от них в будущем; если важна краткосрочная чувствительность к стоимости, в качестве переходного варианта можно выбрать модели на R454C, которые обеспечивают баланс производительности и защиты окружающей среды.
Техническое обслуживание и замена: Строго соблюдайте тип оригинального хладагента. При обслуживании старых холодильников и морозильников не заменяйте хладагент произвольно (например, R134a на R600a), поскольку разные хладагенты предъявляют разные требования к смазочному маслу компрессора и давлению в трубопроводе. Совместное использование может привести к повреждению компрессора или отказу системы охлаждения. Для добавления хладагента в соответствии с типом, указанным на заводской табличке оборудования, необходимо обратиться к специалистам.
Время публикации: 29 авг. 2025 г. Просмотры: