Холодильники та морозильні камери, як низькотемпературне обладнання для зберігання побутової та комерційної продукції, постійно змінюються у виборі холодоагентів, зосереджених на «адаптивності холодильної ефективності» та «вимогах екологічного регулювання». Основні типи та характеристики на різних етапах тісно пов'язані з потребами обладнання.
Ранній мейнстрім: Застосування фреонів-холодоагентів з «високою ефективністю, але високою шкідливістю»
З 1950-х до 1990-х років R12 (дихлордифторметан) був абсолютним основним холодоагентом. З точки зору адаптивності обладнання, термодинамічні властивості R12 ідеально відповідали потребам низькотемпературного зберігання – зі стандартною температурою випаровування -29,8°C він міг легко задовольнити температурні вимоги до відділень для зберігання свіжих продуктів у холодильниках (0-8°C) та морозильних відділеннях (нижче -18°C). Крім того, він мав надзвичайно високу хімічну стабільність та чудову сумісність з мідними трубами, сталевими корпусами та мінеральними мастильними оливами всередині холодильників, рідко викликаючи корозію або засмічення труб, і міг забезпечити термін служби обладнання понад 10 років.
R12 має значення ODP 1,0 (еталонний показник озоноруйнівного потенціалу) та значення GWP приблизно 8500, що робить його сильним парниковим газом. З набранням чинності Монреальським протоколом, глобальне використання R12 у нових морозильних камерах поступово забороняється з 1996 року. Наразі лише деяке старе обладнання все ще містить залишки таких холодоагентів і стикається з дилемою відсутності альтернативних джерел під час технічного обслуговування.
Перехідний етап: Обмеження «часткової заміни» холодоагентами на основі ГХФВ
Щоб подолати поступову відмову від R12, у деяких комерційних морозильних камерах (таких як невеликі морозильні камери магазинів) недовго використовувався R22 (дифтормонохлорметан). Його перевага полягає в тому, що його термодинамічні характеристики близькі до характеристик R12, без необхідності значних модифікацій компресора та конструкції трубопроводу морозильної камери, а його значення ODP знижено до 0,05, що значно послаблює його озоноруйнівну здатність.
Однак, недоліки R22 також очевидні: з одного боку, його значення GWP становить близько 1810, що все ще належить до газів з високим парниковим ефектом, що не відповідає довгостроковій тенденції охорони навколишнього середовища; з іншого боку, холодильна ефективність (COP) R22 нижча, ніж у R12, що призведе до збільшення споживання енергії приблизно на 10%-15% при використанні в побутових холодильниках, тому він не став основним продуктом для побутових холодильників. Зі прискореною глобальною поступовою відмовою від холодоагентів на основі HCFC у 2020 році, R22 практично вийшов з використання в холодильниках та морозильних камерах.
I. Сучасні основні холодоагенти: адаптація ГФВ та типів з низьким ПГП до конкретних сценаріїв
Наразі вибір холодоагентів для холодильників на ринку демонструє характеристики «диференціації між побутовим та комерційним використанням, а також балансу між захистом навколишнього середовища та вартістю», в основному поділяючись на два основні типи, що адаптуються до функціональних потреб різного обладнання:
1. Малі морозильні камери: «Стабільне домінування» холодоагентів
R134a (тетрафторетан) є найпоширенішим холодоагентом для сучасних холодильників (особливо моделей об'ємом менше 200 літрів), що становить понад 70%. Його основні переваги адаптації відображаються у трьох аспектах: по-перше, він відповідає стандартам охорони навколишнього середовища, зі значенням ODP 0, що повністю усуває ризик пошкодження озонового шару та відповідає основним вимогам глобальних екологічних норм; по-друге, його термодинамічні характеристики відповідають стандартній температурі випаровування -26,1°C, що разом із високоефективним компресором холодильника дозволяє стабільно підтримувати температуру морозильної камери від -18°C до -25°C, а його холодильна ефективність (COP) на 8%-12% вища, ніж у R22, що може зменшити споживання енергії обладнанням; по-третє, він має надійну безпеку, належить до холодоагентів класу А1 (нетоксичний та негорючий), навіть якщо станеться незначний витік, він не створить загрози безпеці для сімейного середовища, а також має добру сумісність з пластиковими деталями та мастилом компресора всередині холодильника, з низьким рівнем відмов.
Крім того, деякі побутові холодильники середнього та високого класу використовують R600a (ізобутан, вуглеводень) – природний холодоагент, який має значення ODP 0 та значення GWP лише 3, що значно перевершує екологічні показники R134a, а його холодопродуктивність на 5%-10% вища, ніж у R134a, що може ще більше знизити споживання енергії. Однак R600a належить до холодоагентів класу A3 (легкозаймистий), і коли його об'ємна концентрація в повітрі досягає 1,8%-8,4%, він вибухає під впливом відкритого вогню. Тому його використання обмежене лише в побутових холодильниках (кількість заправки суворо обмежена 50-150 г, що значно менше, ніж у комерційному обладнанні), а холодильник повинен бути оснащений пристроями виявлення витоків (такими як датчики тиску) та вибухобезпечними компресорами, вартість яких на 15%-20% вища, ніж у моделей R134a, тому він не набув повної популярності.
2. Комерційні морозильні камери / великі холодильники: «Поступове проникнення» холодоагентів з низьким показником глобального потепління (GWP)
Комерційні морозильні камери (такі як островні морозильні камери супермаркетів) мають вищі вимоги до «захисту навколишнього середовища» та «ефективності охолодження» холодоагентів через їхню велику місткість (зазвичай понад 500 літрів) та високе холодильне навантаження. Наразі основний вибір поділяється на дві категорії:
(1) Суміші ГФВ: «Адаптація до високого навантаження» R404A
R404A (суміш пентафторетану, дифторметану та тетрафторетану) є основним холодоагентом для комерційних низькотемпературних морозильних камер (таких як швидкозаморожувальні морозильні камери при температурі -40°C), на частку якого припадає близько 60%. Його перевага полягає у видатній холодильній продуктивності в умовах низьких температур – при температурі випаровування -40°C холодопродуктивність на 25%-30% вища, ніж у R134a, що дозволяє швидко задовольнити потреби морозильних камер у низькотемпературному зберіганні; він належить до холодоагентів класу A1 (нетоксичний та негорючий), з об'ємом заправки до кількох кілограмів (що значно перевищує показники побутових холодильників), не турбуючись про ризик займання, адаптуючись до роботи великих морозильних камер з високим навантаженням.
Однак, недоліки R404A у захисті навколишнього середовища поступово стали помітними. Його значення GWP сягає 3922, що належить до газів з високим парниковим ефектом. Наразі Європейський Союз та інші регіони видали правила, що обмежують його використання (наприклад, заборона використання холодоагентів з GWP >2500 у нових комерційних морозильних камерах після 2022 року). Тому R404A поступово замінюється холодоагентами з низьким GWP.
(2) Типи з низьким показником глобального потепління: «Екологічні альтернативи» R290 та CO₂
На тлі посилених екологічних норм, R290 (пропан) та CO₂ (R744) стали новим вибором для комерційних морозильних камер, адаптуючись до різних потреб у різних сценаріях:
R290 (пропан)В основному використовується в невеликих комерційних морозильних камерах (таких як горизонтальні морозильні камери для магазинів швидкого харчування). Його значення ODP становить 0, значення GWP – близько 3, що забезпечує надзвичайно сильний захист навколишнього середовища; а його холодопродуктивність на 10%-15% вища, ніж у R404A, що може знизити експлуатаційне споживання енергії комерційними морозильними камерами (комерційне обладнання працює понад 20 годин на день, і витрати на енергоспоживання становлять значну частку). Однак R290 належить до холодоагентів класу A3 (легкозаймистий), і кількість заправки повинна суворо контролюватися в межах 200 г (тому він обмежений лише невеликими морозильними камерами). Крім того, морозильна камера повинна мати вибухобезпечні компресори, трубопроводи, що запобігають протіканню (такі як труби з мідно-нікелевого сплаву), а також вентиляцію та тепловідведення. Наразі його частка в європейських морозильних камерах для магазинів швидкого харчування перевищує 30%.
CO₂ (R744)В основному використовується в комерційних морозильних камерах з наднизькою температурою (таких як морозильні камери для біологічних зразків при -60°C). Стандартна температура випаровування становить -78,5°C, що дозволяє досягти зберігання за наднизької температури без складної каскадної системи охолодження; значення ODP становить 0, а значення GWP – 1, що забезпечує незамінний захист навколишнього середовища, є нетоксичним і негорючим, з кращою безпекою, ніж R290. Однак CO₂ має низьку критичну температуру (31,1°C). Коли температура навколишнього середовища перевищує 25°C, потрібна технологія «транскритичного циклу», в результаті чого тиск компресора морозильної камери досягає 10-12 МПа, що вимагає використання високоміцних трубопроводів з нержавіючої сталі та компресорів, стійких до високого тиску, а вартість на 30%-40% вища, ніж у морозильних камер на R404A. Тому наразі він в основному використовується в умовах надзвичайно високих вимог до захисту навколишнього середовища та низьких температур (таких як медичні та науково-дослідні морозильні камери).
II. Майбутні тенденції холодоагентів: низький показник глобального потепління (GWP) та висока безпека стають основними напрямками
У поєднанні з глобальними екологічними нормами (такими як Регламент ЄС щодо Ф-газів, план впровадження Монреальського протоколу Китаю) та модернізацією технологій обладнання, холодоагенти для холодильників та морозильників демонструватимуть три основні тенденції в майбутньому:
Побутові холодильникиR600a поступово замінює R134a – з розвитком технологій захисту від протікання та вибухобезпечності (таких як нові герметичні стрічки, пристрої автоматичного відсікання протікання), вартість R600a поступово знижуватиметься (очікується, що вартість знизиться на 30% протягом наступних 5 років), а його переваги, такі як високий рівень захисту навколишнього середовища та висока холодильна ефективність, будуть підкреслені. Очікується, що частка R600a в побутових холодильниках перевищить 50% до 2030 року, замінивши R134a як основний продукт.
Промислові морозильні камери«Подвійний розвиток» сумішей CO₂ та гідрофторвуглецевих окисів (ГФО) – для комерційних морозильних камер з наднизькою температурою (нижче -40°C) технічна зрілість CO₂ продовжуватиме покращуватися (наприклад, високоефективні компресори з транскритичним циклом), а вартість поступово знижуватиметься, причому очікується, що до 2028 року частка перевищить 40%; для комерційних морозильних камер із середньою температурою (від -25°C до -18°C) основним продуктом стане R454C (суміш ГФО та ГФВ, GWP≈466), з холодильною продуктивністю, близькою до R404A, та належністю до холодоагентів класу A2L (низька токсичність та низька займистість), без суворих обмежень щодо кількості заправки, балансуючи між захистом навколишнього середовища та практичністю.
Підвищені стандарти безпекиВід «пасивного захисту» до «активного моніторингу» – незалежно від того, побутове чи комерційне обладнання, майбутні системи холодоагенту, як правило, будуть оснащені функціями «інтелектуального моніторингу витоків + автоматичного аварійного реагування» (такими як лазерні датчики витоків для побутових холодильників, сигналізація концентрації та пристрої вентиляційного з’єднання для комерційних морозильних камер), особливо для легкозаймистих холодоагентів, таких як R600a та R290, щоб усунути потенційні загрози безпеці за допомогою технічних засобів та сприяти всебічній популяризації холодоагентів з низьким показником глобального потепління (GWP).
III. Пріоритет узгодження основних сценаріїв
Для потреб різних користувачів, під час вибору холодоагентів для холодильників можна дотримуватися таких принципів:
Побутові користувачі: Пріоритет надається моделям з R600a (баланс між захистом навколишнього середовища та енергозбереженням) – якщо дозволяє бюджет (на 200-500 юанів дорожче, ніж у моделей з R134a), пріоритет слід надавати холодильникам з позначкою «холодоагент R600a». Їхнє енергоспоживання на 8%-12% нижче, ніж у моделей з R134a, і вони є більш екологічними; після покупки слід звернути увагу на те, щоб задня частина холодильника (де розташований компресор) не знаходилася поблизу відкритого вогню, а також регулярно перевіряти герметичність ущільнювачів дверцят, щоб зменшити ризик протікання.
Комерційні користувачі:Вибирайте відповідно до температурних потреб (балансування витрат та захисту навколишнього середовища) – для морозильних камер середньої температури (таких як морозильні камери для магазинів швидкого харчування) можна вибрати моделі на R290, що мають нижчі довгострокові експлуатаційні витрати на енергоспоживання; для наднизькотемпературних морозильних камер (таких як обладнання для швидкого заморожування), якщо бюджет достатній, перевага надається моделям на CO₂, які відповідають тенденціям екологічних норм та уникають ризику поступового виведення з експлуатації в майбутньому; якщо короткострокова чутливість до витрат є проблемою, як перехідний варіант можна вибрати моделі на R454C, що балансують продуктивність та захист навколишнього середовища.
Технічне обслуговування та замінаСуворо дотримуйтесь оригінального типу холодоагенту – під час обслуговування старих холодильників та морозильних камер не замінюйте довільно тип холодоагенту (наприклад, R134a на R600a), оскільки різні холодоагенти мають різні вимоги до мастила компресора та тиску в трубопроводі. Змішане використання призведе до пошкодження компресора або виходу з ладу холодильної системи. Необхідно звернутися до фахівців для додавання холодоагенту відповідно до типу, зазначеного на табличці обладнання.
Час публікації: 29 серпня 2025 р. Переглядів: