냉각기에 사용되는 일반적인 냉매 유형

냉각기의 냉매는 냉장주기 (일반적으로 증기 압축 또는 흡수) 내에서 작동하며, 이곳에서 액체와 가스 상태 사이를 전환하여 열에서 열에서 환경으로 이동합니다. 냉매의 선택은 냉각 용량, 환경 영향, 안전, 비용 및 시스템 설계와 같은 요인에 따라 다릅니다. 단일 냉매는 모든 시나리오에 완벽하지는 않지만, 효율성과 적응성으로 인해 냉각기 식물에서 널리 사용되는 몇몇은 눈에 띄게 눈에.니다. 온실 가스 배출량과 오존 고갈을 줄이려는 전 세계적 추진으로 인해 오래된 냉매의 단계가 발생하여 저 글로벌 온난화 잠재력 (GWP) 및 제로 오즈 고갈 전위 (ODP) 대안의 혁신을 주도했습니다.

일반적인 냉매 유형 및 특성

아래는 유형, 특성 및 응용 분야로 구성된 냉각기 시스템에서 가장 널리 퍼진 냉매의 상세한 고장입니다. 이 섹션에는 명확성을위한 표가 포함되어 있으며 현재 및 역사적 사용법을 모두 포함하여 지속 가능한 옵션으로의 전환을 반영합니다.

물 (R718)

• 속성: 물은 표준 압력에서 우수한 열전도율, 높은 열 흡수 용량 및 끓는점 212 ° F (100 ° C)의 천연 냉매입니다.
• 장점: ODP 나 GWP가없는 무독성, 널리 사용 가능하며 비용 효율적이며 환경 친화적입니다. 풍부함은 대형 시스템을위한 저렴한 솔루션입니다.
• 단점: 효율성은 주변 온도에 민감하며 시스템 구성 요소를 부식시켜 유지 보수 비용을 증가시킬 수 있습니다. 물은 높은 비등점으로 인해 증기 압축 냉각기에게는 실용적이지 않으며 주로 증기 또는 온수와 같은 열원이있는 흡수 냉각기에 주로 사용됩니다.
• 애플리케이션: 화학 플랜트 또는 지구 냉각 시스템과 같이 폐 열이 이용할 수있는 산업 공정을위한 대규모 흡수 냉각기에서 일반적으로 발견됩니다. 작동 한도로 인해 증기 압축 시스템에서는 덜 일반적입니다.

R134A (HFC)

• 속성: 안정된 열 특성, 낮은 독성 및 끓는점 -15 ° F (-26 ° C)를 갖는 Hydrofluorocarbon (HFC). 비 교실적이고 불꽃이 발생하지 않습니다.
• 장점: 신뢰성과 최소 ODP로 인해 널리 사용되므로 R12와 같은 오래된 냉매에 대한 안전한 대안이됩니다. 중간 온도 냉각에 효과적이며 기존 시스템과 호환됩니다.
• 단점: 1,430의 GWP는 온실 가스 배출에 기여하여 몬트리올 프로토콜에 대한 키 갈리 수정과 같은 계약에 따라 위상이 중단되었습니다. 또한 환경 문제로 인해 일부 지역에서 교체되고 있습니다.
• 애플리케이션: 자동차 에어컨, 상업용 냉각기 및 산업 시스템에서 인기가 있지만 GWP 옵션이 낮은 옵션에 유리하게 사용되고 있습니다. 종종 HVAC 응용 프로그램을위한 중간 크기의 냉각기에서 발견됩니다.

R407C (HFC 블렌드)

• 속성: 끓는점 -46 ° F (-43 ° C)와 GWP는 1,774 인 R32, R125 및 R134A의 혼합.
• 장점: R410A보다 냉각 용량이 낮지 만 ODP가 0으로 R22보다 저렴하고 환경 친화적입니다. R22 시스템의 개조로 사용되며 기존 장비와의 호환성을 제공합니다.
• 단점: 여전히 중요한 GWP를 가지고 있으며, 성능은 R410A보다 약간 덜 강력하므로 신중한 시스템 설계가 필요합니다.
• 애플리케이션: 에어컨 및 중간 크기의 산업용 냉각기, 특히 HCFC로부터 전환되는 지역에서 R22 개조로 사용됩니다.

R404A (HFC 블렌드)

• 속성: 끓는점 -51 ° F (-46 ° C)와 3,922의 GWP가있는 R125, R143A 및 R134A의 혼합.
• 장점: 저급 및 중간 온도 응용에 효과적이며, 구형 CFC 및 HCFC를 대체하는 역할을합니다. 냉장 및 냉동고 시스템의 고효율을 제공합니다.
• 단점: 매우 높은 GWP는 미래의 사용을 제한하며, 단계적으로 진행되는 단계는 환경 규정에 따라 전 세계적으로 가속화됩니다. 환경 영향으로 인해 처리하는 것이 더 비쌉니다.
• 애플리케이션: 상업용 냉장 및 일부 산업용 냉각기, 특히 냉장 저장소에서 발견되지만 규제 압력으로 인한 R448A와 같은 대안에 의해 대체됩니다.

R717 (암모니아)

• 속성: 끓는점 -28 ° F (-33 ° C)의 할로겐이없는 냉매 및 일반 냉매에서 볼륨 당 가장 높은 열 흡수 용량.
• 장점: 안정적인 열 특성, GWP 0 및 ODP가없는 매우 효율적입니다. 강한 냄새는 누출 감지에 도움이되며 대형 시스템의 비용 효율적입니다.
• 단점: 독성 및 가연성, 신중한 취급 및 강력한 안전 조치가 필요합니다. 구리에 부식성이 있으며 재료 선택을 제한하고 설치 비용이 증가합니다.
• 애플리케이션: 식품 가공, 냉장 저장 및 화학 제조와 같은 대규모 산업용 냉각기 식물에있어서 효율성이 안전 문제보다 중요합니다. 큰 냉각 하중이있는 시스템에 특히 적합합니다.

R410A (HFC 블렌드)

• 속성: 비등점은 -61 ° F (-52 ° C)와 GWP가 2,088 인 R32 및 R125의 혼합.
• 장점: 높은 냉각 용량 및 효율성으로 인해 에어컨 및 냉각기에서 R22를 대체합니다. 더 높은 압력으로 작동하여 열 전달을 향상시킵니다.
• 단점: 높은 GWP는 위상 다운을 주도하며 일부 대안보다 더 높은 운영 압력이 필요하여 시스템 비용이 증가합니다.
• 애플리케이션: 상업용 HVAC 냉각기 및 소규모 산업 시스템에서 널리 사용되지만, 특히 2025 년까지 일부 지역에서는 다가오는 금지로 인해 GWP 옵션으로 전환하는 것이 진행 중입니다.

R744 (이산화탄소, CO2)

• 속성: 표준 압력에서 -109 ° F (-78 ° C)의 끓는점이있는 자연 냉매, 비 염증성 및 저농도에서 무독성.
• 장점: GWP 1 및 0 ODP와 환경 친화적입니다. 풍부하고 전적성주기에서 잘 수행되어 높은 열 전달 효율을 제공합니다.
• 단점: 고압 시스템 (최대 4,000psi)이 필요하고 설치 및 유지 보수 비용이 증가해야합니다. 제한된 공간의 누출은 산소를 대체하여 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
• 애플리케이션: 특히 유럽과 북미에서 지속 가능성이 우선 순위 인 슈퍼마켓 냉각기 및 산업 시스템과 같은 상업용 냉장에 점점 더 많이 사용됩니다.

탄화수소 (예 : R290 - 프로판, R600A - Isobutane)

• 속성: 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).
• 장점: 고효율, 저렴한 비용 및 친환경 친화적으로 지속 가능한 냉각을 위해 실행 가능합니다. 그들은 HFC의 대체물로 인기를 얻고 있습니다.
• 단점: 가연성이 높고 특수 안전 시스템이 필요하고 인구 밀도가 높은 지역 또는 대규모 산업 환경에서의 사용을 제한합니다.
• 애플리케이션: 국내 냉장 및 일부 산업용 냉각기, 특히 유럽과 같은 녹색 솔루션을 우선시하는 지역 및 안전 조치가 관리 가능한 소규모 시스템에서 사용됩니다.

R123 (HCFC-123)

• 속성: 역사적으로 저압 원심 냉각기에 사용 된 끓는점이 82 ° F (28 ° C) 인 hydrochlorofluorocarbon (HCFC).
• 장점: 저압 시스템에 효과적이며 오래된 장비와 호환됩니다.
• 단점: GWP가 77의 오존-고갈되어 몬트리올 프로토콜에 따라 단계적으로 이루어집니다. 2020 년까지 선진국에서 생산이 중단되었습니다.
• 애플리케이션: 레거시 냉각기에서 발견되었으며 현재 R245FA 또는 R1233ZD와 같은 대안으로 개조 또는 대체되었습니다.

R1233ZD

• 속성: 끓는점이 50 ° F (10 ° C) 인 낮은 GWP 냉매 (GWP = 4.5), A1 (낮은 독성, 불량성)으로 분류됩니다.
• 장점: 제로 ODP 및 독성이 낮은 환경 친화적이어서 새로운 시스템에 지속 가능한 선택이됩니다.
• 단점: 호환성을 위해 시스템 재 설계가 필요하며 HFC에 비해 시장에서 덜 확립되어 있습니다.
• 애플리케이션: 새로운 저압 냉각기에서 오래된 HCFC에 대한 지속 가능한 대안으로 사용되어 현대 디자인에서 견인력을 얻습니다.

R514A (HCFC 블렌드)

• 속성: B1 (약간 가연성)으로 분류 된 GWP와 HFO의 혼합.
• 장점: 낮은 GWP 및 제로 ODP로 저압 냉각기를위한 지속 가능한 옵션을 제공합니다.
• 단점: 가연성에는 안전 고려 사항이 필요하며 특정 환경에서의 사용을 제한합니다.
• 애플리케이션: R123의 대안, 특히 새로운 장비 설계에서 저압 냉각기에 사용됩니다.

다음 표는 쉽게 참조 할 수 있도록 이러한 냉매의 주요 특성과 응용을 요약합니다.

올바른 냉매를 선택합니다

냉매를 선택하려면 효율성, 안전, 비용 및 환경 영향 균형이 필요합니다.

• 냉각 요구 사항: 고용량은 암모니아 또는 R410A를 선호합니다. 저온 적용은 R404A 또는 탄화수소를 사용할 수 있습니다.
• 환경 규정: R744 또는 R717과 같은 낮은 GWP 옵션을 선택하여 Kigali Amendment와 같은 표준을 충족시켜 GWP HFC가 높은 단계 다운을 유도합니다.
• 시스템 설계: 고압 냉매 (예 : R744, R410A)는 강력한 구성 요소가 필요합니다. HFC는 증기 압축 설정에 맞는 반면, 물 및 암모니아 슈트 흡수 시스템.
• 안전: R134A 또는 R744와 같은 비 독성, 비 염증성 옵션은 인구가 많은 지역에서 더 안전하며 암모니아는 독성으로 인한 엄격한 취급이 필요합니다.
• 비용: 물과 탄화수소는 경제적 인 선결제이지만 설치 및 유지 보수 비용은 다양합니다 (예 : 압력 요구 사항으로 인해 R744의 경우 높음).

결론

냉각기에 사용되는 가장 일반적인 냉매 유형에는 물 (흡수 시스템), R134A, R407C, R404A, 암모니아 (R717), R410A, CO2 (R744) 및 R290과 같은 탄화수소가 포함됩니다. 그러나 환경 규제와 지속 가능성 목표로 인해 CO2, 암모니아 및 HFO와 같은 저 GWP 냉매로의 명확한 전환이 있습니다. 냉매를 선택할 때 냉각 용량, 환경 영향, 안전, 비용 및 규제 준수와 같은 요소는 현대 표준을 충족하는 동안 냉각기 성능을 최적화하기 위해 신중하게 고려해야합니다.