チラーで使用される一般的な冷媒タイプ

チラーの冷媒は、通常は蒸気圧縮または吸収を冷蔵サイクル内で動作し、液体とガス状態の間を移動して、プロセスから環境に熱を移動します。冷媒の選択は、冷却能力、環境への影響、安全性、コスト、システム設計などの要因に依存します。すべてのシナリオに最適な単一の冷媒はありませんが、効率と適応性のためにチラー植物で広く使用されているように際立っているものもあります。温室効果ガスの排出とオゾンの枯渇を削減するための世界的な推進により、古い冷媒の段階的廃止につながり、低グロール温暖化の可能性（GWP）およびゼロオゾンの枯渇能力（ODP）の代替品の革新を促進しました。

一般的な冷媒タイプとその特性

以下は、タイプ、プロパティ、およびアプリケーションで編成されたチラーシステムで最も一般的な冷媒の詳細な内訳です​​。このセクションには、明確にするための表が含まれており、現在の使用と履歴の両方の使用法をカバーし、持続可能なオプションへの移行を反映しています。

水（R718）

• プロパティ：水は、優れた熱伝導率、高熱吸収能力、および標準圧力での212°F（100°C）の沸点を持つ天然冷媒です。
• 利点：それは、毒性がなく、広く利用可能で、費用対効果が高く、環境にやさしく、ODPやGWPはありません。その豊富さにより、大規模なシステムの低コストソリューションになります。
• 欠点：その効率は周囲温度に敏感であり、システムコンポーネントを腐食させ、メンテナンスコストを引き上げることができます。水は、沸点が高いため、蒸気圧縮チラーでは非現実的であり、主に蒸気やお湯などの熱源を備えた吸収チラーに使用されます。
• アプリケーション：化学プラントや地区冷却システムなど、廃熱が利用できる産業プロセス用の大規模な吸収チラーによく見られます。運用上の制限により、蒸気圧縮システムではあまり一般的ではありません。

R134A（HFC）

• プロパティ：安定した熱特性、低毒性、および-15°F（-26°C）の沸点を持つフルフルオロカーボン（HFC）。それは非腐食性であり、炎症性がありません。
• 利点：その信頼性と最小のODPのために広く使用されているため、R12のような古い冷媒に代わるより安全な代替手段になります。中程度の温度冷却に効果的で、既存のシステムと互換性があります。
• 欠点：1,430のGWPは温室効果ガスの排出に貢献し、モントリオールのプロトコルのキガリ修正のような契約の下での段階的な段階的に至ります。環境上の懸念により、一部の地域でも交換されています。
• アプリケーション：自動車のエアコン、商業的なチラー、産業システムで人気がありますが、その使用は低GWPオプションを支持して減少しています。多くの場合、HVACアプリケーション用の中規模のチラーで見つかります。

R407C（HFCブレンド）

• プロパティ：R32、R125、およびR134Aのブレンド、-46°F（-43°C）、GWPの沸点が1,774のブレンド。
• 利点：R410Aよりも低い冷却能力は低いが、ODPがゼロで、R22よりも安価で環境に優しい。多くの場合、R22システムの改造として使用され、既存の機器との互換性を提供します。
• 欠点：まだ重要なGWPがあり、そのパフォーマンスはR410Aよりもわずかに堅牢ではないため、慎重なシステム設計が必要です。
• アプリケーション：特にHCFCから離れて移行する地域では、エアコンと中規模の産業チラーのR22レトロフィットとして使用されます。

R404A（HFCブレンド）

• プロパティ：R125、R143A、およびR134Aのブレンド、-51°F（-46°C）と3,922のGWPの沸点。
• 利点：低および中程度のアプリケーションに有効で、古いCFCおよびHCFCの代替として機能します。コールドストレージとフリーザーシステムの効率が高くなります。
• 欠点：非常に高いGWPは、将来の使用を制限し、環境規制の下で段階的に世界的に加速します。また、環境への影響により、処理するのが高価です。
• アプリケーション：商業的な冷蔵およびいくつかの産業チラー、特にコールドストレージで見つかりましたが、規制上の圧力のためにR448Aのような代替品に取って代わられます。

R717（アンモニア）

• プロパティ：-28°F（-33°C）の沸点を持つハロゲンを含まない冷媒と、一般的な冷媒の間で体積あたり最高の熱吸収能力。
• 利点：非常に効率的で、安定した熱特性、0のGWP、およびODPなし。その強い臭気は漏れ検出に役立ち、大規模なシステムにとっては費用対効果が高くなります。
• 欠点：有毒で可燃性、慎重な取り扱いと堅牢な安全対策が必要です。銅に腐食し、材料の選択を制限し、設置コストが増加します。
• アプリケーション：その効率が安全性の懸念を上回る、食品加工、冷蔵、化学製造などの大規模な産業チラー植物では支配的です。特に、冷却荷重が大きいシステムに適しています。

R410A（HFCブレンド）

• プロパティ：r32とR125のブレンド、非炎症性、-61°F（-52°C）の沸点と2,088のGWP。
• 利点：冷却能力と効率が高く、エアコンとチラーのR22の一般的な代替品となっています。より高い圧力で動作し、熱伝達を促進します。
• 欠点：High GWPはフェーズダウンを駆動し、いくつかの代替案よりも高い動作圧力が必要であり、システムコストが増加します。
• アプリケーション：商業的なHVACチラーと小規模な産業システムで広く使用されていますが、特に2025年までに一部の地域で今後の禁止が行われている低GWPオプションへの移行が進行中です。

R744（二酸化炭素、CO2）

• プロパティ：標準圧力、非炎症性、および低濃度での非毒性での-109°F（-78°C）の沸点を持つ天然冷媒。
• 利点：1およびゼロODPのGWPを備えた環境に優しい。豊富で、臨界サイクルでうまく機能し、熱伝達効率が高くなります。
• 欠点：高圧システム（最大4,000 psi）が必要で、設置とメンテナンスコストが増加します。限られたスペースの漏れは酸素を置き換え、安全性のリスクをもたらします。
• アプリケーション：特にヨーロッパや北米では、持続可能性が優先事項であるスーパーマーケットチラーや産業システムなど、商業的な冷凍でますます使用されています。

炭化水素（例：R290 - プロパン、R600A - イソブタン）

• プロパティ: Natural refrigerants with low boiling points (e.g., R290 at -44°F/-42°C), excellent thermodynamic properties, and minimal environmental impact (GWP < 4, ODP = 0).
• 利点：高効率、低コスト、環境に優しいため、持続可能な冷却のために実行可能になります。彼らはHFCSの代替として人気を博しています。
• 欠点：非常に可燃性があり、専門的な安全システムが必要であり、人口密度の高い地域または大規模な産業環境での使用を制限します。
• アプリケーション：国内の冷蔵およびいくつかの産業チラー、特にヨーロッパのようなグリーンソリューションの優先順位付けや、安全対策が管理可能な小規模なシステムで使用されます。

R123（HCFC-123）

• プロパティ：82°F（28°C）の沸点を持つヒドロクロロフルオロカーボン（HCFC）。歴史的に低圧遠心性チラーで使用されます。
• 利点：低圧システムに効果的で、古い機器と互換性があります。
• 欠点：77のGWPを使用したオゾン枯渇、モントリオールプロトコルの下での段階的廃止につながります。生産は2020年までに先進国で停止しました。
• アプリケーション：レガシーチラーに含まれており、現在R245FAやR1233ZDなどの代替品に改造または置き換えられています。

R1233ZD

• プロパティ：A1（低毒性、非炎症性）に分類される50°F（10°C）の沸点を持つ低GWP冷媒（GWP = 4.5）。
• 利点：ODPがゼロと低毒性を備えた環境に優しいため、新しいシステムに持続可能な選択肢になります。
• 欠点：互換性のためにシステムの再設計が必要であり、HFCSと比較して市場ではあまり確立されていません。
• アプリケーション：新しい低圧チラーでは、古いHCFCの持続可能な代替品として使用され、現代のデザインで牽引力を獲得します。

R514A（HCFCブレンド）

• プロパティ：GWPと7のHFOのブレンド、B1（わずかに可燃性）に分類されます。
• 利点：低GWPおよびゼロODP。低圧チラー用の持続可能なオプションを提供します。
• 欠点：その可燃性には安全性の考慮事項が必要であり、特定の環境での使用を制限します。
• アプリケーション：特に新しい機器の設計では、R123の代替として低圧チラーで使用されます。

次の表は、これらの冷媒の主要な特性とアプリケーションを簡単に参照するためにまとめたものです。

適切な冷媒を選択します

冷媒を選択するには、効率、安全性、コスト、環境への影響のバランスを取ります。

• 冷却要件：大容量のニーズはアンモニアまたはR410Aを好む。低温アプリケーションは、R404Aまたは炭化水素を使用する場合があります。
• 環境規制：R744やR717などの低GWPオプションを選択して、高GWP HFCSの段階的ダウンを促進しているKigali修正などの基準を満たしています。
• システム設計：高圧冷媒（R744、R410Aなど）には堅牢なコンポーネントが必要です。水とアンモニアの吸収システム、HFCは蒸気圧縮セットアップに適合します。
• 安全性：R134AやR744などの非毒性のない非炎症性オプションは、人口密集地域でより安全ですが、アンモニアは毒性のために厳密な取り扱いを必要とします。
• 料金：水と炭化水素は経済的な前払いですが、設置とメンテナンスのコストは異なります（たとえば、圧力要件のためにR744で高い）。

結論

チラーで使用される最も一般的な冷媒には、水（吸収システム内）、R134A、R407C、R404A、アンモニア（R717）、R410A、CO2（R744）、R290などの炭化水素が含まれます。ただし、環境規制と持続可能性の目標により、CO2、アンモニア、HFOなどの低GWP冷媒に明確なシフトがあります。冷媒を選択する場合、冷却能力、環境への影響、安全性、コスト、および規制コンプライアンスなどの要因を、最新の基準を満たしながらチラーのパフォーマンスを最適化するために慎重に考慮する必要があります。