Chladničky a mrazničky, ako zariadenia na skladovanie pri nízkych teplotách pre domáce a komerčné použitie, prechádzajú neustálymi zmenami vo výbere chladiva zameraného na „adaptabilitu chladiacej účinnosti“ a „požiadavky environmentálnych predpisov“. Hlavné typy a charakteristiky v rôznych fázach sú vysoko zladené s potrebami zariadenia.
Skorý mainstream: Aplikácia chladív CFC s „vysokou účinnosťou, ale vysokou škodlivosťou“
Od 50. do 90. rokov 20. storočia bol R12 (dichlórdifluórmetán) absolútne najpoužívanejším chladivom. Pokiaľ ide o prispôsobivosť zariadení, termodynamické vlastnosti R12 dokonale zodpovedali potrebám nízkoteplotného skladovania – so štandardnou teplotou odparovania -29,8 °C dokázal ľahko splniť teplotné požiadavky chladiacich priestorov na uchovávanie čerstvých potravín (0 – 8 °C) a mraziacich priestorov (pod -18 °C). Okrem toho mal extrémne silnú chemickú stabilitu a vynikajúcu kompatibilitu s medenými rúrkami, oceľovými plášťami a minerálnymi mazacími olejmi vo vnútri chladničiek, pričom len zriedka spôsoboval koróziu alebo upchatie potrubí a mohol zabezpečiť životnosť zariadenia viac ako 10 rokov.
R12 má hodnotu ODP 1,0 (referenčná hodnota pre potenciál poškodzovania ozónovej vrstvy) a hodnotu GWP približne 8500, čo z neho robí silný skleníkový plyn. S nadobudnutím platnosti Montrealského protokolu sa od roku 1996 postupne zakazuje globálne používanie R12 v novovyrobených mrazničkách. V súčasnosti iba niektoré staré zariadenia obsahujú zvyškové takéto chladivá a počas údržby čelia dileme, že nemajú žiadne alternatívne zdroje.
Prechodná fáza: Obmedzenia „čiastočnej náhrady“ chladivami s obsahom HCFC
Na preklenutie postupného vyraďovania R12 sa v niektorých komerčných mrazničkách (napríklad v malých mrazničkách v obchodoch s potravinami) krátko používalo R22 (difluórmonochlórmetán). Jeho výhoda spočíva v tom, že jeho termodynamický výkon sa blíži k R12 bez nutnosti výrazných úprav kompresora a konštrukcie potrubia mrazničky a jeho hodnota ODP sa znižuje na 0,05, čo výrazne oslabuje jeho schopnosť poškodzovať ozónovú vrstvu.
Nedostatky chladiva R22 sú však tiež zrejmé: na jednej strane jeho hodnota GWP je približne 1810, čo stále patrí medzi plyny s vysokým skleníkovým efektom, čo nie je v súlade s dlhodobým trendom ochrany životného prostredia; na druhej strane je chladiaca účinnosť (COP) chladiva R22 nižšia ako u chladiva R12, čo pri použití v domácich chladničkách vedie k zvýšeniu spotreby energie o približne 10 % – 15 %, takže sa nestalo hlavným prúdom v domácich chladničkách. S urýchleným globálnym postupným vyraďovaním chladív HCFC v roku 2020 sa chladivo R22 v podstate stiahlo z používania v oblasti chladničiek a mrazničiek.
I. Súčasné bežné chladivá: Úprava HFC a typov s nízkym GWP pre špecifické scenáre
V súčasnosti sa výber chladiva pre chladničky na trhu vyznačuje charakteristikami „rozlišovania medzi domácim a komerčným použitím a rovnováhy medzi ochranou životného prostredia a nákladmi“, pričom sa delí najmä na dva hlavné typy, ktoré sa prispôsobujú funkčným potrebám rôznych zariadení:
1. Malé mrazničky: „Stabilná dominancia“ chladív
R134a (tetrafluóretán) je najbežnejšie používané chladivo pre súčasné chladničky (najmä modely s objemom menším ako 200 l), čo predstavuje viac ako 70 %. Jeho hlavné výhody adaptácie sa odrážajú v troch aspektoch: po prvé, spĺňa normy ochrany životného prostredia s hodnotou ODP 0, čím úplne eliminuje riziko poškodenia ozónovej vrstvy a spĺňa základné požiadavky globálnych environmentálnych predpisov; po druhé, jeho termodynamický výkon je vhodný so štandardnou teplotou odparovania -26,1 °C, čo spolu s vysokoúčinným kompresorom chladničky dokáže stabilne dosiahnuť teplotu mraziaceho priestoru od -18 °C do -25 °C a jeho chladiaca účinnosť (COP) je o 8 % – 12 % vyššia ako u R22, čo môže znížiť spotrebu energie zariadenia; po tretie, má spoľahlivú bezpečnosť, patrí do triedy chladív A1 (netoxické a nehorľavé), a aj keď dôjde k miernemu úniku, nespôsobí to bezpečnostné riziko pre rodinné prostredie a má dobrú kompatibilitu s plastovými časťami a mazacím olejom kompresora vo vnútri chladničky s nízkou poruchovosťou.
Okrem toho niektoré stredne až vyššej triedy domáce chladničky používajú R600a (izobután, uhľovodík) – prírodné chladivo s hodnotou ODP 0 a hodnotou GWP iba 3, čo má oveľa lepšie environmentálne vlastnosti ako R134a a jeho chladiaca účinnosť je o 5 % – 10 % vyššia ako u R134a, čo môže ďalej znížiť spotrebu energie. R600a však patrí do triedy chladív A3 (veľmi horľavé) a keď jeho objemová koncentrácia vo vzduchu dosiahne 1,8 % – 8,4 %, pri vystavení otvorenému ohňu exploduje. Preto je jeho použitie obmedzené iba na použitie v domácich chladničkách (množstvo náplne je prísne obmedzené na 50 g – 150 g, čo je oveľa menej ako v komerčných zariadeniach) a chladnička musí byť vybavená zariadeniami na detekciu úniku (ako sú tlakové senzory) a kompresormi odolnými voči výbuchu, pričom náklady sú o 15 % – 20 % vyššie ako u modelov s R134a, takže sa úplne nerozšírilo.
2. Komerčné mrazničky / veľké chladničky: „Postupné prenikanie“ chladív s nízkym GWP
Komerčné mrazničky (ako napríklad mraziace ostrovčeky v supermarketoch) majú vyššie požiadavky na „ochranu životného prostredia“ a „účinnosť chladenia“ chladív kvôli ich veľkej kapacite (zvyčajne viac ako 500 l) a vysokému chladiacemu zaťaženiu. V súčasnosti sa bežné možnosti delia do dvoch kategórií:
(1) Zmesi HFC: „Adaptácia na vysoké zaťaženie“ R404A
R404A (zmes pentafluóretánu, difluórmetánu a tetrafluóretánu) je hlavné chladivo pre komerčné nízkoteplotné mrazničky (ako sú napríklad rýchlomraziace mrazničky s teplotou -40 °C), čo predstavuje približne 60 %. Jeho výhodou je, že jeho chladiaci výkon pri nízkych teplotách je vynikajúci – pri teplote odparovania -40 °C je chladiaca kapacita o 25 % – 30 % vyššia ako u R134a, ktoré dokáže rýchlo uspokojiť potreby nízkoteplotného skladovania mrazničiek; a patrí do triedy chladív A1 (netoxické a nehorľavé) s množstvom náplne až niekoľko kilogramov (ďaleko prevyšujúcim množstvo domácich chladničiek), bez obáv z rizika horľavosti, a prispôsobuje sa prevádzke veľkých mrazničiek s vysokým zaťažením.
Nedostatky chladiva R404A v oblasti ochrany životného prostredia sa však postupne stali výraznými. Jeho hodnota GWP dosahuje až 3922, čo patrí medzi plyny s vysokým skleníkovým efektom. Európska únia a ďalšie regióny v súčasnosti vydali nariadenia na obmedzenie jeho používania (napríklad zákaz používania chladív s GWP > 2500 v novovyrobených komerčných mrazničkách po roku 2022). Preto sa R404A postupne nahrádza chladivami s nízkym GWP.
(2) Typy s nízkym GWP: „Environmentálne alternatívy“ R290 a CO₂
Vzhľadom na sprísnené environmentálne predpisy sa R290 (propán) a CO₂ (R744) stali novou voľbou pre komerčné mrazničky, ktoré sa prispôsobujú rôznym potrebám v rôznych scenároch:
R290 (propán)Používa sa hlavne v malých komerčných mrazničkách (ako sú napríklad horizontálne mrazničky v obchodoch s potravinami). Jeho hodnota ODP je 0, hodnota GWP je približne 3, s extrémne silnou ochranou životného prostredia; a jeho chladiaca účinnosť je o 10 % – 15 % vyššia ako u R404A, čo môže znížiť prevádzkovú spotrebu energie komerčných mrazničiek (komerčné zariadenia pracujú viac ako 20 hodín denne a náklady na spotrebu energie tvoria vysoký podiel). R290 však patrí do triedy chladív A3 (veľmi horľavé) a množstvo náplne musí byť prísne kontrolované do 200 g (takže je obmedzené len na malé mrazničky). Okrem toho musí mraznička používať kompresory odolné voči výbuchu, potrubia proti úniku (ako sú rúry zo zliatiny medi a niklu) a vetracie a odvodné systémy. V súčasnosti jeho podiel v európskych mrazničkách v obchodoch s potravinami presiahol 30 %.
CO₂ (R744)Používa sa hlavne v komerčných mrazničkách s ultranízkymi teplotami (ako sú mrazničky biologických vzoriek s teplotou -60 °C). Jeho štandardná teplota odparovania je -78,5 °C, čo umožňuje dosiahnuť skladovanie pri ultranízkych teplotách bez zložitého kaskádového chladiaceho systému; má hodnotu ODP 0 a hodnotu GWP 1, s nenahraditeľnou ochranou životného prostredia a je netoxický a nehorľavý, s lepšou bezpečnosťou ako R290. CO₂ má však nízku kritickú teplotu (31,1 °C). Keď teplota okolia prekročí 25 °C, je potrebná technológia „transkritického cyklu“, čo má za následok, že tlak kompresora mrazničky dosahuje až 10 – 12 MPa, čo si vyžaduje použitie vysokopevnostných potrubí z nehrdzavejúcej ocele a kompresorov odolných voči vysokému tlaku, s nákladmi o 30 % – 40 % vyššími ako u mrazničiek s R404A. Preto sa v súčasnosti používa hlavne v scenároch s extrémne vysokými požiadavkami na ochranu životného prostredia a nízke teploty (ako sú mrazničky pre lekárske a vedecký výskum).
II. Budúce trendy chladív: Nízky GWP a vysoká bezpečnosť sa stávajú hlavnými smermi
V kombinácii s globálnymi environmentálnymi predpismi (ako je nariadenie EÚ o F-plynoch, čínsky implementačný plán Montrealského protokolu) a modernizáciou technológií zariadení budú chladiace médiá pre chladničky a mrazničky v budúcnosti vykazovať tri hlavné trendy:
Domáce chladničkyR600a postupne nahrádza R134a – s rozvojom technológií proti úniku a odolnosti voči výbuchu (ako sú nové tesniace pásky, automatické zariadenia na potlačenie úniku) sa budú náklady na R600a postupne znižovať (očakáva sa, že v nasledujúcich 5 rokoch klesnú o 30 %) a zdôraznia sa jeho výhody, ako je vysoká ochrana životného prostredia a vysoká chladiaca účinnosť. Očakáva sa, že podiel R600a v domácich chladničkách do roku 2030 prekročí 50 % a nahradí R134a ako hlavný prúd.
Komerčné mrazničky„Dvojitý vývoj“ zmesí CO₂ a HFO – v prípade komerčných mrazničiek s ultranízkymi teplotami (pod -40 °C) sa bude technická vyspelosť CO₂ naďalej zlepšovať (ako napríklad vysokoúčinné transkritické cyklické kompresory) a náklady sa budú postupne znižovať, pričom sa očakáva, že podiel do roku 2028 prekročí 40 %; v prípade komerčných mrazničiek so strednými teplotami (-25 °C až -18 °C) sa hlavným prúdom stane R454C (zmes HFO a HFC, GWP ≈ 466) s chladiacim výkonom blízkym R404A a patriacim do triedy chladív A2L (nízka toxicita a nízka horľavosť), bez prísnych obmedzení množstva náplne, pričom sa vyvažuje ochrana životného prostredia a praktickosť.
Vylepšené bezpečnostné štandardyOd „pasívnej ochrany“ po „aktívne monitorovanie“ – bez ohľadu na to, či ide o domáce alebo komerčné zariadenia, budúce chladiace systémy budú vo všeobecnosti vybavené funkciami „inteligentného monitorovania úniku + automatického núdzového ošetrenia“ (ako sú laserové senzory úniku pre domáce chladničky, alarmy koncentrácie a zariadenia na prepojenie vetrania pre komerčné mrazničky), najmä pre horľavé chladivá, ako sú R600a a R290, s cieľom eliminovať potenciálne bezpečnostné riziká technickými prostriedkami a podporiť komplexnú popularizáciu chladív s nízkym GWP.
III. Priorita zosúladenia základných scenárov
Pre potreby rôznych používateľov je možné pri výbere chladiacich médií do chladničiek dodržiavať nasledujúce zásady:
Domáci používatelia: Prednosť majú modely s chladivom R600a (vyváženie ochrany životného prostredia a úspory energie) – ak to rozpočet dovolí (o 200 – 500 juanov drahšie ako modely s chladivom R134a), prednosť by sa mala dať chladničkám označeným ako „chladivo R600a“. Ich spotreba energie je o 8 % – 12 % nižšia ako u modelov s chladivom R134a a sú šetrnejšie k životnému prostrediu; po kúpe by sa mala venovať pozornosť tomu, aby sa zadná strana chladničky (kde sa nachádza kompresor) nedostala do blízkosti otvoreného ohňa a aby sa pravidelne kontrolovala tesnosť dverí, aby sa znížilo riziko úniku.
Komerční používatelia:Vyberte si podľa teplotných potrieb (vyváženie nákladov a ochrany životného prostredia) – pre mrazničky so strednou teplotou (ako napríklad mrazničky v obchodoch s potravinami) si môžete vybrať modely s R290 s nižšími dlhodobými prevádzkovými nákladmi na spotrebu energie; pre mrazničky s ultra nízkou teplotou (ako napríklad rýchlomraziace zariadenia) sa pri dostatočnom rozpočte uprednostňujú modely s CO₂, ktoré sú v súlade s trendom environmentálnych predpisov a zabraňujú riziku postupného vyraďovania v budúcnosti; ak je problémom krátkodobá citlivosť na náklady, ako prechodné riešenie si môžete zvoliť modely s R454C, ktoré vyvažujú výkon a ochranu životného prostredia.
Údržba a výmenaPrísne dodržiavajte pôvodný typ chladiva – pri údržbe starých chladničiek a mrazničiek svojvoľne nevymieňajte typ chladiva (napríklad R134a za R600a), pretože rôzne chladivá majú rôzne požiadavky na mazací olej kompresora a tlak v potrubí. Zmiešané použitie spôsobí poškodenie kompresora alebo poruchu chladenia. Je potrebné kontaktovať odborníkov, aby doplnili chladivá podľa typu uvedeného na typovom štítku zariadenia.
Čas príspevku: 29. augusta 2025 Zobrazenia: