Hladilniki in zamrzovalniki kot oprema za shranjevanje pri nizkih temperaturah za gospodinjstva in komercialno uporabo so bili deležni nenehnih iteracij pri izbiri hladilnih sredstev, osredotočenih na »prilagodljivost učinkovitosti hlajenja« in »zahteve okoljskih predpisov«. Glavne vrste in značilnosti v različnih fazah so zelo usklajene s potrebami opreme.
Zgodnji mainstream: Uporaba hladilnih sredstev CFC z »visoko učinkovitostjo, a veliko škodljivostjo«
Od petdesetih do devetdesetih let prejšnjega stoletja je bil R12 (diklorodifluorometan) absolutno prevladujoče hladilno sredstvo. Kar zadeva prilagodljivost opreme, so termodinamične lastnosti R12 popolnoma ustrezale potrebam shranjevanja pri nizkih temperaturah – s standardno temperaturo izhlapevanja -29,8 °C je zlahka izpolnjeval temperaturne zahteve hladilnih predelkov za shranjevanje svežine (0–8 °C) in zamrzovalnih predelkov (pod -18 °C). Poleg tega je imel izjemno močno kemijsko stabilnost in odlično združljivost z bakrenimi cevmi, jeklenimi ohišji in mineralnimi mazalnimi olji v hladilnikih, pri čemer je redko povzročal korozijo ali zamašitve cevi, in je lahko zagotavljal življenjsko dobo opreme več kot 10 let.
R12 ima vrednost ODP 1,0 (referenčna vrednost za potencial tanjšanja ozonskega plašča) in vrednost GWP približno 8500, zaradi česar je močan toplogredni plin. Z uveljavitvijo Montrealskega protokola je bila globalna uporaba R12 v novo proizvedenih zamrzovalnikih od leta 1996 postopoma prepovedana. Trenutno le nekaj stare opreme še vedno vsebuje ostanke takšnih hladilnih sredstev in se med vzdrževanjem sooča z dilemo, da nimajo alternativnih virov.
Prehodna faza: Omejitve »delne zamenjave« s hladilnimi sredstvi HCFC
Za premostitev postopne opustitve R12 se je v nekaterih komercialnih zamrzovalnikih (kot so zamrzovalniki v majhnih trgovinah) nekoč na kratko uporabljal R22 (difluoromonoklorometan). Njegova prednost je v tem, da je njegova termodinamična zmogljivost blizu zmogljivosti R12, brez potrebe po večjih spremembah kompresorja in zasnove cevovoda zamrzovalnika, njegova vrednost ODP pa se zmanjša na 0,05, kar znatno oslabi njegovo sposobnost tanjšanja ozonskega plašča.
Vendar so očitne tudi pomanjkljivosti R22: po eni strani je njegova vrednost GWP približno 1810, kar še vedno spada med pline z visokim toplogrednim potencialom, kar ni v skladu z dolgoročnim trendom varstva okolja; po drugi strani pa je hladilna učinkovitost (COP) R22 nižja od učinkovitosti R12, kar bo pri uporabi v gospodinjskih hladilnikih povzročilo povečanje porabe energije za približno 10–15 %, zato ni postal glavni del gospodinjskih hladilnikov. Zaradi pospešene globalne opustitve hladilnih sredstev HCFC leta 2020 se je R22 v bistvu umaknil iz uporabe na področju hladilnikov in zamrzovalnikov.
I. Trenutna glavna hladilna sredstva: Prilagoditev HFC-jev in vrst z nizkim GWP glede na scenarij
Trenutno izbira hladilnih sredstev za hladilnike na trgu kaže značilnosti "razlikovanja med gospodinjsko in komercialno uporabo ter ravnovesja med varstvom okolja in stroški", ki sta razdeljena predvsem na dve glavni vrsti, ki se prilagajata funkcionalnim potrebam različne opreme:
1. Majhni zamrzovalniki: »Stabilna prevlada« hladilnih sredstev
R134a (tetrafluoroetan) je najpogostejše hladilno sredstvo za trenutne hladilnike (zlasti modele s prostornino manj kot 200 l), saj predstavlja več kot 70 %. Njegove ključne prednosti prilagajanja se odražajo v treh vidikih: prvič, izpolnjuje okoljske standarde z vrednostjo ODP 0, kar popolnoma odpravlja tveganje poškodb ozonske plasti in izpolnjuje osnovne zahteve globalnih okoljskih predpisov; drugič, njegova termodinamična zmogljivost je ustrezna, s standardno temperaturo izhlapevanja -26,1 °C, ki skupaj z visoko učinkovitim kompresorjem hladilnika stabilno doseže temperaturo zamrzovalnega prostora od -18 °C do -25 °C, njegova hladilna učinkovitost (COP) pa je za 8 %–12 % višja od učinkovitosti R22, kar lahko zmanjša porabo energije opreme; Tretjič, ima zanesljivo varnost, saj spada v hladilna sredstva razreda A1 (nestrupena in nevnetljiva), tudi če pride do rahlega puščanja, ne bo povzročil varnostnih tveganj za družinsko okolje in ima dobro združljivost s plastičnimi deli in mazalnim oljem kompresorja v hladilniku, z nizko stopnjo okvar.
Poleg tega nekateri gospodinjski hladilniki srednjega in višjega cenovnega razreda uporabljajo R600a (izobutan, ogljikovodik) – naravno hladilno sredstvo, ki ima vrednost ODP 0 in vrednost GWP le 3, kar je precej boljše okoljsko učinkovito kot R134a, njegova hladilna učinkovitost pa je za 5–10 % višja od učinkovitosti R134a, kar lahko dodatno zmanjša porabo energije. Vendar pa R600a spada v hladilna sredstva razreda A3 (lahko vnetljivo) in ko njegova prostorninska koncentracija v zraku doseže 1,8–8,4 %, bo eksplodiral, če je izpostavljen odprtemu ognju. Zato je njegova uporaba omejena le na gospodinjske hladilnike (količina polnjenja je strogo omejena na 50–150 g, kar je precej manj kot pri komercialni opremi), hladilnik pa mora biti opremljen z napravami za zaznavanje puščanja (kot so tlačni senzorji) in eksplozijsko varnimi kompresorji, stroški pa so za 15–20 % višji od modelov R134a, zato še ni bil povsem priljubljen.
2. Komercialni zamrzovalniki / veliki hladilniki: »Postopno uvajanje« hladilnih sredstev z nizkim potencialom globalnega segrevanja
Komercialni zamrzovalniki (kot so zamrzovalni otoki v supermarketih) imajo višje zahteve glede "varstva okolja" in "učinkovitosti hlajenja" hladilnih sredstev zaradi svoje velike prostornine (običajno več kot 500 l) in visoke hladilne obremenitve. Trenutno so glavne izbire razdeljene v dve kategoriji:
(1) Zmesi HFC-jev: »Prilagoditev za visoke obremenitve« R404A
R404A (mešanica pentafluoroetana, difluorometana in tetrafluoroetana) je glavno hladilno sredstvo za komercialne nizkotemperaturne zamrzovalnike (kot so zamrzovalniki s hitrim zamrzovanjem pri -40 °C), saj predstavlja približno 60 %. Njegova prednost je v izjemni hladilni zmogljivosti pri nizkih temperaturah – pri temperaturi izhlapevanja -40 °C je hladilna zmogljivost za 25–30 % višja kot pri R134a, ki lahko hitro zadovolji potrebe zamrzovalnikov po shranjevanju pri nizkih temperaturah; poleg tega pa spada v hladilna sredstva razreda A1 (nestrupeno in nevnetljivo), s količino polnjenja do nekaj kilogramov (kar daleč presega količino gospodinjskih hladilnikov), brez skrbi glede tveganja vnetljivosti, in se prilagaja delovanju velikih zamrzovalnikov z veliko obremenitvijo.
Vendar pa so se okoljske pomanjkljivosti R404A postopoma izkazale za očitne. Njegova vrednost GWP doseže kar 3922, kar spada med pline z visokim toplogrednim potencialom. Trenutno so Evropska unija in druge regije izdale predpise za omejitev njegove uporabe (na primer prepoved uporabe hladilnih sredstev z GWP > 2500 v novo proizvedenih komercialnih zamrzovalnikih po letu 2022). Zato se R404A postopoma nadomešča s hladilnimi sredstvi z nizkim GWP.
(2) Vrste z nizkim potencialom globalnega segrevanja: »Okoljske alternative« za R290 in CO₂
Glede na strožje okoljske predpise sta R290 (propan) in CO₂ (R744) postala nova izbira za komercialne zamrzovalnike, ki se prilagajata različnim potrebam v različnih scenarijih:
R290 (propan)Uporablja se predvsem v majhnih komercialnih zamrzovalnikih (kot so horizontalni zamrzovalniki v trgovinah). Njegova vrednost ODP je 0, vrednost GWP pa približno 3, kar zagotavlja izjemno močno zaščito okolja; njegova hladilna učinkovitost je za 10–15 % višja od učinkovitosti R404A, kar lahko zmanjša porabo energije med delovanjem komercialnih zamrzovalnikov (komercialna oprema deluje več kot 20 ur na dan, stroški porabe energije pa predstavljajo velik delež). Vendar pa R290 spada v hladilna sredstva razreda A3 (lahko vnetljivo) in količino polnjenja je treba strogo nadzorovati znotraj 200 g (zato je omejen le na majhne zamrzovalnike). Poleg tega mora zamrzovalnik imeti kompresorje, odporne proti eksploziji, cevovode proti puščanju (kot so cevi iz bakreno-nikljeve zlitine) ter prezračevalne in toplotnoizolacijske zasnove. Trenutno njegov delež v evropskih zamrzovalnikih v trgovinah presega 30 %.
CO₂ (R744)Uporablja se predvsem v komercialnih zamrzovalnikih z ultra nizkimi temperaturami (kot so zamrzovalniki bioloških vzorcev pri -60 °C). Njegova standardna temperatura izhlapevanja je -78,5 °C, kar omogoča shranjevanje pri ultra nizki temperaturi brez kompleksnega kaskadnega hladilnega sistema; ima vrednost ODP 0 in vrednost GWP 1, kar zagotavlja nenadomestljivo zaščito okolja, je nestrupen in nevnetljiv ter ima boljšo varnost kot R290. Vendar ima CO₂ nizko kritično temperaturo (31,1 °C). Ko temperatura okolice preseže 25 °C, je potrebna tehnologija "transkritičnega cikla", zaradi česar tlak kompresorja v zamrzovalniku doseže 10–12 MPa, kar zahteva uporabo visoko trdnih cevovodov iz nerjavečega jekla in kompresorjev, odpornih na visok tlak, s stroški, ki so za 30–40 % višji od stroškov zamrzovalnikov R404A. Zato se trenutno uporablja predvsem v scenarijih z izjemno visokimi zahtevami glede varstva okolja in nizkimi temperaturami (kot so zamrzovalniki za medicinske in znanstvene raziskave).
II. Prihodnji trendi hladilnih sredstev: Nizek potencial globalnega segrevanja in visoka varnost postajata ključni smeri
V kombinaciji z globalnimi okoljskimi predpisi (kot sta uredba EU o F-plinih in kitajski načrt za izvajanje Montrealskega protokola) in nadgradnjami tehnologije opreme bodo hladilna sredstva za hladilnike in zamrzovalnike v prihodnosti kazala tri glavne trende:
Gospodinjski hladilnikiR600a postopoma nadomešča R134a – z razvojem tehnologij proti puščanju in eksplozijsko varne tehnologije (kot so novi tesnilni trakovi, naprave za samodejno preprečevanje puščanja) se bodo stroški R600a postopoma zmanjševali (pričakuje se, da se bodo stroški v naslednjih 5 letih znižali za 30 %), poudarjene pa bodo tudi njegove prednosti, kot sta visoka okoljska varnost in visoka hladilna učinkovitost. Pričakuje se, da bo delež R600a v gospodinjskih hladilnikih do leta 2030 presegel 50 % in nadomestil R134a kot glavni medij.
Komercialni zamrzovalniki„Dvojni razvoj“ mešanic CO₂ in HFO – za komercialne zamrzovalnike z ultra nizkimi temperaturami (pod -40 °C) se bo tehnična zrelost CO₂ še naprej izboljševala (kot so visoko učinkoviti transkritični ciklični kompresorji), stroški pa se bodo postopoma zmanjševali, pri čemer se pričakuje, da bo delež do leta 2028 presegel 40 %; za komercialne zamrzovalnike s srednjimi temperaturami (od -25 °C do -18 °C) bo prevladoval R454C (mešanica HFO in HFC, GWP ≈ 466), katerega hladilna zmogljivost je blizu zmogljivosti R404A in spada v hladilna sredstva razreda A2L (nizka toksičnost in nizka vnetljivost), brez strogih omejitev glede količine polnjenja, pri čemer se uravnoteži varstvo okolja in praktičnost.
Izboljšani varnostni standardiOd »pasivne zaščite« do »aktivnega spremljanja« – ne glede na to, ali gre za gospodinjsko ali komercialno opremo, bodo prihodnji hladilni sistemi običajno opremljeni s funkcijami »inteligentnega spremljanja puščanja + samodejnega ukrepanja v sili« (kot so laserski senzorji puščanja za gospodinjske hladilnike, alarmi za koncentracijo in naprave za povezovanje prezračevanja za komercialne zamrzovalnike), zlasti za vnetljiva hladilna sredstva, kot sta R600a in R290, da bi s tehničnimi sredstvi odpravili morebitne varnostne nevarnosti in spodbudili celovito popularizacijo hladilnih sredstev z nizkim potencialom globalnega segrevanja.
III. Prednost ujemanja ključnih scenarijev
Za potrebe različnih uporabnikov lahko pri izbiri hladilnih sredstev za hladilnike upoštevate naslednja načela:
Gospodinjski uporabniki: Prednost imajo modeli z R600a (ravnovesje med varstvom okolja in varčevanjem z energijo) – če proračun dopušča (200–500 juanov dražji od modelov z R134a), je treba dati prednost hladilnikom z oznako »hladilno sredstvo R600a«. Njihova poraba energije je 8–12 % nižja kot pri modelih z R134a in so okolju prijaznejši; po nakupu je treba paziti, da se zadnja stran hladilnika (kjer se nahaja kompresor) ne približuje odprtemu ognju, in redno preverjati tesnost tesnil na vratih, da se zmanjša tveganje puščanja.
Komercialni uporabniki:Izberite glede na temperaturne potrebe (uravnoteženje stroškov in varstva okolja) – za zamrzovalnike s srednjimi temperaturami (kot so zamrzovalniki v trgovinah) lahko izberete modele R290, ki imajo nižje dolgoročne stroške obratovanja porabe energije; za zamrzovalnike z ultra nizkimi temperaturami (kot so naprave za hitro zamrzovanje) so, če je proračun zadosten, prednostni modeli CO₂, ki so v skladu s trendom okoljskih predpisov in preprečujejo tveganje postopne opustitve v prihodnosti; če je zaskrbljujoča kratkoročna občutljivost na stroške, lahko kot prehod izberete modele R454C, ki uravnotežijo zmogljivost in varstvo okolja.
Vzdrževanje in zamenjavaStrogo upoštevajte originalno vrsto hladilnega sredstva – pri vzdrževanju starih hladilnikov in zamrzovalnikov ne menjajte hladilnega sredstva poljubno (na primer z zamenjavo R134a z R600a), saj imajo različna hladilna sredstva različne zahteve glede mazalnega olja kompresorja in tlaka v cevovodu. Mešana uporaba bo povzročila poškodbo kompresorja ali okvaro hladilnega sistema. Za dodajanje hladilnega sredstva v skladu s tipom, označenim na napisni ploščici opreme, se je treba obrniti na strokovnjake.
Čas objave: 29. avg. 2025 Ogledi: