Kylskåp och frysar, som lagringsutrustning för låg temperatur för hushålls- och kommersiellt bruk, har sett kontinuerliga iterationer i valet av köldmedium med fokus på "anpassningsförmåga för kyleffektivitet" och "miljökrav". De vanligaste typerna och egenskaperna i olika steg är i hög grad anpassade till utrustningens behov.
Tidig mainstream: Användning av CFC-köldmedier med "hög effektivitet men stor skadlighet"
Från 1950-talet till 1990-talet var R12 (diklordifluormetan) det absolut vanligaste köldmediet. När det gäller utrustningens anpassningsförmåga matchade R12:s termodynamiska egenskaper perfekt behoven för lågtemperaturlagring – med en standardavdunstningstemperatur på -29,8 °C kunde det enkelt uppfylla temperaturkraven för kylskåps färskhållningsfack (0–8 °C) och frysfack (under -18 °C). Dessutom hade det extremt stark kemisk stabilitet och utmärkt kompatibilitet med kopparrör, stålhöljen och mineralsmörjoljor inuti kylskåp, vilket sällan orsakade korrosion eller rörstopp, och kunde säkerställa utrustningens livslängd i mer än 10 år.
R12 har ett ODP-värde på 1,0 (ett riktmärke för ozonnedbrytande potential) och ett GWP-värde på cirka 8500, vilket gör den till en stark växthusgas. I och med Montrealprotokollets ikraftträdande har den globala användningen av R12 i nyproducerade frysar gradvis förbjudits sedan 1996. För närvarande är det bara en del gammal utrustning som fortfarande har kvarvarande sådana köldmedier, och står inför dilemmat att det inte finns några alternativa källor under underhåll.
Övergångsfas: Begränsningar av "delvis ersättning" med HCFC-köldmedier
För att överbrygga utfasningen av R12 användes R22 (difluormonoklormetan) en gång i tiden kortvarigt i vissa kommersiella frysar (såsom små frysar i närbutiker). Dess fördel ligger i att dess termodynamiska prestanda är nära R12:s, utan behov av betydande modifieringar av frysens kompressor och rörledningsdesign, och dess ODP-värde reduceras till 0,05, vilket avsevärt försvagar dess ozonnedbrytande förmåga.
Nackdelarna med R22 är dock också uppenbara: å ena sidan är dess GWP-värde cirka 1810, vilket fortfarande tillhör en hög växthusgashalt, vilket inte överensstämmer med den långsiktiga miljöskyddstrenden; å andra sidan är kyleffektiviteten (COP) för R22 lägre än för R12, vilket kommer att leda till en ökning av energiförbrukningen med cirka 10%-15% vid användning i hushållskylskåp, så det har inte blivit mainstream i hushållskylskåp. Med den accelererade globala utfasningen av HCFC-köldmedier år 2020 har R22 i princip dragit sig tillbaka från användning inom kylskåp och frysar.
I. Nuvarande vanliga köldmedier: Scenariospecifik anpassning av HFC och typer med lågt GWP
För närvarande uppvisar köldmedievalet för kylskåp på marknaden egenskaper som "differentiering mellan hushålls- och kommersiell användning, och balans mellan miljöskydd och kostnad", huvudsakligen uppdelat i två vanliga typer, anpassade till de funktionella behoven hos olika utrustningar:
1. Små frysar: "Stabil dominans" av köldmedier
R134a (tetrafluoretan) är det vanligaste köldmediet för nuvarande kylskåp (särskilt modeller med en kapacitet på mindre än 200 liter) och står för mer än 70 %. Dess viktigaste fördelar med anpassning återspeglas i tre aspekter: för det första uppfyller det miljöskyddsstandarder, med ett ODP-värde på 0, vilket helt eliminerar risken för ozonskiktsskador och uppfyller de grundläggande kraven i globala miljöföreskrifter. För det andra är dess termodynamiska prestanda lämplig, med en standardavdunstningstemperatur på -26,1 °C, vilket tillsammans med kylskåpets högeffektiva kompressor stabilt kan uppnå temperaturen i frysfacket från -18 °C till -25 °C, och dess kyleffektivitet (COP) är 8 %–12 % högre än R22, vilket kan minska utrustningens strömförbrukning. För det tredje har den tillförlitlig säkerhet, tillhörande klass A1-köldmedier (giftfria och icke-brandfarliga). Även om ett mindre läckage uppstår kommer det inte att orsaka säkerhetsrisker för familjemiljön och har god kompatibilitet med plastdelarna och kompressorns smörjolja inuti kylskåpet, med låg felfrekvens.
Dessutom använder vissa kylskåp i mellan- till högklassiga hushållsmodeller R600a (isobutan, ett kolväte) – ett naturligt köldmedium med ett ODP-värde på 0 och ett GWP-värde på endast 3, vilket ger betydligt bättre miljöprestanda än R134a, och dess kyleffektivitet är 5–10 % högre än R134as, vilket ytterligare kan minska energiförbrukningen. R600a tillhör dock köldmedier i klass A3 (mycket brandfarliga), och när dess volymkoncentration i luften når 1,8–8,4 % exploderar det när det utsätts för öppen låga. Därför är det endast begränsat till användning i kylskåp i hushållsmodeller (påfyllningsmängden är strikt begränsad till 50–150 g, vilket är mycket lägre än för kommersiell utrustning), och kylskåpet måste vara utrustat med läckagedetekteringsanordningar (såsom trycksensorer) och explosionssäkra kompressorer, med en kostnad som är 15–20 % högre än för R134a-modeller, så det har inte blivit helt populärt.
2. Kommersiella frysar / stora kylskåp: "Gradvis penetration" av köldmedier med lågt GWP
Kommersiella frysar (som frysar i stormarknader) har högre krav på "miljöskydd" och "kyleffektivitet" hos köldmedier på grund av deras stora kapacitet (vanligtvis mer än 500 liter) och höga kylbelastning. För närvarande är de vanligaste alternativen indelade i två kategorier:
(1) HFC-blandningar: ”Högbelastningsanpassning” av R404A
R404A (en blandning av pentafluoretan, difluormetan och tetrafluoretan) är det vanligaste köldmediet för kommersiella lågtemperaturfrysar (såsom -40°C snabbfrysar) och står för cirka 60 %. Dess fördel är att dess kylprestanda under låga temperaturer är enastående – vid en avdunstningstemperatur på -40°C är kylkapaciteten 25–30 % högre än för R134a, vilket snabbt kan möta frysars behov av lågtemperaturlagring. Det tillhör även klass A1-köldmedier (giftfria och icke-brandfarliga), med en påfyllningsmängd på upp till flera kilogram (vida överstiger den för hushållskylskåp), utan att man behöver oroa sig för brandfarlighetsrisker, och anpassar sig till högbelastningsdrift i stora frysar.
Miljöskyddsbristerna hos R404A har dock gradvis blivit framträdande. Dess GWP-värde är så högt som 3922, vilket tillhör kategorin med höga växthusgasutsläpp. För närvarande har Europeiska unionen och andra regioner utfärdat bestämmelser för att begränsa dess användning (till exempel att förbjuda användning av köldmedier med ett GWP > 2500 i nyproducerade kommersiella frysar efter 2022). Därför ersätts R404A gradvis av köldmedier med lågt GWP.
(2) Typer med lågt GWP: ”Miljövänliga alternativ” till R290 och CO₂
Mot bakgrund av skärpta miljöregler har R290 (propan) och CO₂ (R744) blivit nya val för kommersiella frysar, och anpassat sig till olika behov i olika scenarier:
R290 (propan)Används huvudsakligen i små kommersiella frysar (t.ex. horisontella frysar i närbutiker). Dess ODP-värde är 0, GWP-värdet är cirka 3, med extremt starkt miljöskydd; och dess kyleffektivitet är 10–15 % högre än för R404A, vilket kan minska energiförbrukningen i kommersiella frysar (kommersiell utrustning är i drift mer än 20 timmar om dagen, och energikostnaderna står för en hög andel). R290 tillhör dock köldmedier i klass A3 (mycket brandfarligt), och påfyllningsmängden måste kontrolleras strikt inom 200 g (så det är endast begränsat till små frysar). Dessutom måste frysarna använda explosionssäkra kompressorer, läckagesäkra rörledningar (t.ex. koppar-nickellegeringsrör) samt ventilations- och värmeavledningskonstruktioner. För närvarande har dess andel i europeiska frysar i närbutiker överstigit 30 %.
CO₂ (R744)Används huvudsakligen i kommersiella frysar med ultralåg temperatur (t.ex. frysar för biologiska prover på -60 °C). Dess standardavdunstningstemperatur är -78,5 °C, vilket kan uppnå lagring vid ultralåg temperatur utan ett komplext kaskadkylsystem; och den har ett ODP-värde på 0 och ett GWP-värde på 1, med oersättligt miljöskydd, och är giftfri och icke-brandfarlig, med bättre säkerhet än R290. CO₂ har dock en låg kritisk temperatur (31,1 °C). När omgivningstemperaturen överstiger 25 °C krävs "transkritisk cykel"-teknik, vilket resulterar i att frysens kompressortryck är så högt som 10-12 MPa, vilket kräver användning av höghållfasta rörledningar i rostfritt stål och högtrycksbeständiga kompressorer, med en kostnad som är 30 % -40 % högre än för R404A-frysar. Därför används den för närvarande huvudsakligen i scenarier med extremt höga krav på miljöskydd och låga temperaturer (t.ex. medicinska och vetenskapliga forskningsfrysar).
II. Framtida trender för köldmedier: Lågt globalt uppvärmningspotential (GWP) och hög säkerhet blir centrala riktningar
I kombination med globala miljöregler (såsom EU:s F-gasförordning, Kinas genomförandeplan för Montrealprotokollet) och uppgraderingar av utrustningstekniken kommer köldmedier för kylskåp och frysar att uppvisa tre huvudtrender i framtiden:
HushållskylskåpR600a ersätter gradvis R134a – i takt med att läckageskyddande och explosionssäkra tekniker (såsom nya tätningslister och automatiska läckageavstängningsanordningar) mognar kommer kostnaden för R600a gradvis att minska (det förväntas att kostnaden kommer att minska med 30 % under de kommande 5 åren), och dess fördelar med högt miljöskydd och hög kyleffektivitet kommer att framhävas. Det förväntas att andelen R600a i hushållskylskåp kommer att överstiga 50 % år 2030 och ersätta R134a som standard.
Kommersiella frysar”Dubbelspårig utveckling” av blandningar av CO₂ och HFO – för kommersiella frysar med ultralåg temperatur (under -40 °C) kommer den tekniska mognaden för CO₂ att fortsätta förbättras (såsom högeffektiva transkritiska cykelkompressorer), och kostnaden kommer gradvis att minska, med en förväntad andel på över 40 % år 2028; för kommersiella frysar med medelhög temperatur (-25 °C till -18 °C) kommer R454C (en blandning av HFO och HFC, GWP≈466) att bli mainstream, med kylprestanda nära R404A, och tillhörande klass A2L-köldmedier (låg toxicitet och låg brandfarlighet), utan strikta begränsningar för påfyllningsmängd, med en balans mellan miljöskydd och praktisk användbarhet.
Uppgraderade säkerhetsstandarderFrån ”passivt skydd” till ”aktiv övervakning” – oavsett hushålls- eller kommersiell utrustning kommer framtida köldmediesystem generellt att vara utrustade med funktioner för ”intelligent läckageövervakning + automatisk akutbehandling” (såsom laserläckagesensorer för hushållskylskåp, koncentrationslarm och ventilationslänkar för kommersiella frysar), särskilt för brandfarliga köldmedier som R600a och R290, för att eliminera potentiella säkerhetsrisker genom tekniska medel och främja en omfattande popularisering av köldmedier med lågt GWP.
III. Prioritet för matchning av kärnscenarier
För olika användares behov kan följande principer följas vid val av kylmedel för kylskåp:
Hushållsanvändare: R600a-modeller prioriteras (balanserar miljöskydd och energibesparing) – om budgeten tillåter (200-500 yuan högre än R134a-modeller) bör kylskåp märkta med "R600a-köldmedium" prioriteras. Deras strömförbrukning är 8%-12% lägre än R134a-modellernas, och de är mer miljövänliga; efter köpet bör man vara noga med att undvika att kylskåpets baksida (där kompressorn är placerad) är nära öppen låga, och regelbundet kontrollera att dörrtätningarna är täta för att minska risken för läckage.
Kommersiella användare:Välj efter temperaturbehov (balansera kostnad och miljöskydd) – frysar med medelhög temperatur (t.ex. frysar i närbutiker) kan välja R290-modeller, med lägre långsiktiga driftskostnader för energiförbrukning; för frysar med ultralåg temperatur (t.ex. snabbfrysutrustning) föredras CO₂-modeller om budgeten är tillräcklig, eftersom de ligger i linje med trenden med miljöregler och undviker risken för utfasning i framtiden; om kortsiktig kostnadskänslighet är ett problem kan R454C-modeller väljas som en övergångsmodell, som balanserar prestanda och miljöskydd.
Underhåll och utbyteAnvänd noggrant den ursprungliga köldmedietypen – vid underhåll av gamla kylskåp och frysar, byt inte ut köldmedietypen godtyckligt (t.ex. genom att byta ut R134a mot R600a), eftersom olika köldmedier har olika krav på kompressorns smörjolja och rörledningstryck. Blandad användning kan orsaka kompressorskador eller kylfel. Det är nödvändigt att kontakta fackmän för att fylla på köldmedier enligt den typ som anges på utrustningens namnskylt.
Publiceringstid: 29 augusti 2025 Visningar: