Los refrigeradores y congeladores, como equipos de almacenamiento a baja temperatura para uso doméstico y comercial, han experimentado constantes iteraciones en la selección de refrigerantes, centradas en la adaptabilidad de la eficiencia de refrigeración y los requisitos regulatorios ambientales. Los tipos y características principales en las diferentes etapas se ajustan en gran medida a las necesidades del equipo.
Principios de generalización: Aplicación de refrigerantes CFC con “alta eficiencia pero alto nivel de daño”
Desde la década de 1950 hasta la de 1990, el R12 (diclorodifluorometano) fue el refrigerante predominante. En cuanto a la adaptabilidad de los equipos, sus propiedades termodinámicas se adaptaban perfectamente a las necesidades de almacenamiento a baja temperatura: con una temperatura de evaporación estándar de -29,8 °C, satisfacía fácilmente los requisitos de temperatura de los compartimentos de conservación de frío de los refrigeradores (0-8 °C) y de los compartimentos de congelación (por debajo de -18 °C). Además, presentaba una estabilidad química excepcional y una excelente compatibilidad con las tuberías de cobre, las carcasas de acero y los aceites lubricantes minerales del interior de los refrigeradores, lo que rara vez causaba corrosión u obstrucciones en las tuberías, garantizando así una vida útil de los equipos superior a 10 años.
El R12 tiene un valor de PAO de 1,0 (un parámetro de referencia para el potencial de agotamiento de la capa de ozono) y un PCA de aproximadamente 8500, lo que lo convierte en un potente gas de efecto invernadero. Con la entrada en vigor del Protocolo de Montreal, el uso global del R12 en congeladores de nueva fabricación se ha prohibido gradualmente desde 1996. Actualmente, solo algunos equipos antiguos conservan residuos de este refrigerante, y se enfrentan al dilema de no disponer de fuentes alternativas durante el mantenimiento.
Etapa de transición: Limitaciones de la “sustitución parcial” con refrigerantes HCFC
Para compensar la eliminación gradual del R12, el R22 (difluoromonoclorometano) se utilizó brevemente en algunos congeladores comerciales (como los de pequeñas tiendas de conveniencia). Su ventaja reside en que su rendimiento termodinámico es similar al del R12, sin necesidad de modificaciones significativas en el diseño del compresor y las tuberías del congelador, y su valor de ODP se reduce a 0,05, lo que reduce significativamente su capacidad de agotamiento de la capa de ozono.
Sin embargo, las deficiencias del R22 también son evidentes: por un lado, su valor de PCA (potencial de calentamiento global) es de aproximadamente 1810, lo que lo convierte en uno de los gases de efecto invernadero más contaminantes, lo que no se ajusta a la tendencia de protección ambiental a largo plazo. Por otro lado, su eficiencia de refrigeración (COP) es inferior a la del R12, lo que conlleva un aumento del consumo de energía de entre un 10 % y un 15 % en refrigeradores domésticos, por lo que no se ha convertido en un producto de consumo generalizado. Con la eliminación acelerada a nivel mundial de los refrigerantes HCFC en 2020, el R22 prácticamente ha dejado de utilizarse en refrigeradores y congeladores.
I. Refrigerantes convencionales actuales: adaptación específica de los HFC y los tipos de bajo PCA a cada escenario
Actualmente, la selección de refrigerantes para refrigeradores en el mercado muestra las características de “diferenciación entre uso doméstico y comercial, y equilibrio entre protección ambiental y costo”, divididos principalmente en dos tipos principales, adaptándose a las necesidades funcionales de diferentes equipos:
1. Congeladores pequeños: “Dominio estable” de los refrigerantes
El R134a (tetrafluoroetano) es el refrigerante más común en los refrigeradores actuales (especialmente en modelos con capacidad inferior a 200 L), con una cuota de mercado de más del 70 %. Sus principales ventajas se reflejan en tres aspectos: primero, cumple con las normas de protección ambiental, con un valor de ODP de 0, eliminando por completo el riesgo de daño a la capa de ozono y cumpliendo con los requisitos básicos de las regulaciones ambientales globales; segundo, su rendimiento termodinámico es adecuado, con una temperatura de evaporación estándar de -26,1 °C, que, junto con el compresor de alta eficiencia del refrigerador, puede alcanzar de forma estable la temperatura del compartimento de congelación de -18 °C a -25 °C, y su eficiencia de refrigeración (COP) es entre un 8 % y un 12 % superior a la del R22, lo que puede reducir el consumo de energía del equipo. En tercer lugar, tiene una seguridad confiable, pertenece a los refrigerantes de clase A1 (no tóxicos y no inflamables), incluso si ocurre una pequeña fuga, no causará riesgos de seguridad para el entorno familiar y tiene buena compatibilidad con las piezas de plástico y el aceite lubricante del compresor dentro del refrigerador, con una baja tasa de fallas.
Además, algunos refrigeradores domésticos de gama media-alta utilizan R600a (isobutano, un hidrocarburo), un refrigerante natural con un valor de ODP de 0 y un PCA de tan solo 3, con un rendimiento ambiental mucho mejor que el R134a. Su eficiencia de refrigeración es entre un 5 % y un 10 % superior a la del R134a, lo que puede reducir aún más el consumo de energía. Sin embargo, el R600a pertenece a la clase A3 de refrigerantes (altamente inflamables) y, cuando su concentración en el aire alcanza entre el 1,8 % y el 8,4 %, explota al exponerse a una llama abierta. Por lo tanto, su uso está limitado únicamente a refrigeradores domésticos (la cantidad de carga está estrictamente limitada a 50 g-150 g, mucho menor que la de los equipos comerciales), y el refrigerador debe estar equipado con dispositivos de detección antifugas (como sensores de presión) y compresores a prueba de explosiones, con un costo entre un 15% y un 20% más alto que el de los modelos R134a, por lo que no se ha popularizado por completo.
2. Congeladores comerciales/refrigeradores grandes: “Penetración gradual” de refrigerantes de bajo PCA
Los congeladores comerciales (como los congeladores de isla de supermercado) exigen mayores requisitos de protección ambiental y eficiencia de refrigeración de los refrigerantes debido a su gran capacidad (generalmente superior a 500 L) y su alta carga de refrigeración. Actualmente, las opciones más comunes se dividen en dos categorías:
(1) Mezclas de HFC: “Adaptación a cargas elevadas” del R404A
El R404A (una mezcla de pentafluoroetano, difluorometano y tetrafluoroetano) es el refrigerante principal para congeladores comerciales de baja temperatura (como los congeladores de congelación rápida a -40 °C), representando aproximadamente el 60 %. Su ventaja radica en su excepcional rendimiento de refrigeración a baja temperatura: a una temperatura de evaporación de -40 °C, su capacidad de refrigeración es entre un 25 % y un 30 % superior a la del R134a, lo que permite satisfacer rápidamente las necesidades de almacenamiento a baja temperatura de los congeladores. Además, pertenece a la clase A1 de refrigerantes (no tóxicos ni inflamables), con una carga de hasta varios kilogramos (muy superior a la de los refrigeradores domésticos), sin riesgo de inflamabilidad, adaptándose al funcionamiento a alta carga de congeladores de gran tamaño.
Sin embargo, las deficiencias del R404A en materia de protección ambiental se han hecho cada vez más evidentes. Su PCA alcanza los 3922, un gas con un alto potencial de calentamiento global (PCA). Actualmente, la Unión Europea y otras regiones han promulgado normativas para restringir su uso (como la prohibición del uso de refrigerantes con un PCA superior a 2500 en congeladores comerciales de nueva fabricación a partir de 2022). Por lo tanto, el R404A se está sustituyendo gradualmente por refrigerantes de bajo PCA.
(2) Tipos de bajo PCG: “Alternativas ambientales” de R290 y CO₂
En el contexto de regulaciones ambientales más estrictas, el R290 (propano) y el CO₂ (R744) se han convertido en opciones emergentes para los congeladores comerciales, adaptándose a diferentes necesidades en diferentes escenarios:
R290 (propano)Se utiliza principalmente en congeladores comerciales pequeños (como los congeladores horizontales de tiendas de conveniencia). Su valor de ODP es 0 y su valor de GWP es de aproximadamente 3, lo que ofrece una protección ambiental extremadamente alta. Además, su eficiencia de refrigeración es entre un 10 % y un 15 % superior a la del R404A, lo que reduce el consumo energético operativo de los congeladores comerciales (los equipos comerciales funcionan durante más de 20 horas al día, y los costes de consumo energético representan una proporción elevada). Sin embargo, el R290 pertenece a la clase A3 de refrigerantes (altamente inflamables) y su carga debe controlarse estrictamente por debajo de los 200 g (por lo que se limita a congeladores pequeños). Además, el congelador debe incorporar compresores a prueba de explosiones, tuberías antifugas (como tubos de aleación de cobre y níquel) y sistemas de ventilación y disipación de calor. Actualmente, su presencia en los congeladores de tiendas de conveniencia europeas supera el 30 %.
CO₂ (R744)Se utiliza principalmente en congeladores comerciales de temperatura ultrabaja (como los congeladores de muestras biológicas a -60 °C). Su temperatura de evaporación estándar es de -78,5 °C, lo que permite un almacenamiento a temperatura ultrabaja sin un complejo sistema de refrigeración en cascada. Además, tiene un valor de ODP de 0 y un valor de GWP de 1, con una protección ambiental irremplazable. Además, no es tóxico ni inflamable, con mayor seguridad que el R290. Sin embargo, el CO₂ tiene una temperatura crítica baja (31,1 °C). Cuando la temperatura ambiente supera los 25 °C, se requiere tecnología de "ciclo transcrítico", lo que resulta en una presión del compresor del congelador de hasta 10-12 MPa, lo que requiere el uso de tuberías de acero inoxidable de alta resistencia y compresores resistentes a la alta presión, con un costo entre un 30 % y un 40 % mayor que el de los congeladores con R404A. Por lo tanto, actualmente se utiliza principalmente en escenarios con requisitos extremadamente altos de protección ambiental y bajas temperaturas (como congeladores de investigación médica y científica).
II. Tendencias futuras de los refrigerantes: Bajo PCA y alta seguridad como ejes centrales.
En combinación con las regulaciones ambientales globales (como el Reglamento sobre gases fluorados de la UE y el plan de implementación del Protocolo de Montreal de China) y las actualizaciones de la tecnología de los equipos, los refrigerantes para refrigeradores y congeladores mostrarán tres tendencias principales en el futuro:
refrigeradores domésticosEl R600a está reemplazando gradualmente al R134a. Con la consolidación de las tecnologías antifugas y a prueba de explosiones (como nuevas tiras de sellado y dispositivos automáticos de corte de fugas), el costo del R600a disminuirá gradualmente (se espera una reducción del 30 % en los próximos 5 años), y se destacarán sus ventajas de alta protección ambiental y alta eficiencia de refrigeración. Se espera que la proporción de R600a en refrigeradores domésticos supere el 50 % para 2030, reemplazando al R134a como el producto principal.
congeladores comerciales:“Desarrollo de doble vía” de mezclas de CO₂ y HFO: para congeladores comerciales de temperatura ultrabaja (por debajo de -40 °C), la madurez técnica del CO₂ seguirá mejorando (como los compresores de ciclo transcrítico de alta eficiencia) y el costo disminuirá gradualmente, y se espera que la proporción supere el 40 % para 2028; para congeladores comerciales de temperatura media (de -25 °C a -18 °C), el R454C (una mezcla de HFO y HFC, GWP ≈466) se convertirá en la corriente principal, con un rendimiento de refrigeración cercano al del R404A y perteneciente a los refrigerantes de clase A2L (baja toxicidad y baja inflamabilidad), sin restricciones estrictas en la cantidad de carga, equilibrando la protección del medio ambiente y la practicidad.
Estándares de seguridad mejorados:De la “protección pasiva” al “monitoreo activo” – independientemente del equipo doméstico o comercial, los futuros sistemas de refrigerantes generalmente estarán equipados con funciones de “monitoreo inteligente de fugas + tratamiento automático de emergencia” (como sensores de fugas láser para refrigeradores domésticos, alarmas de concentración y dispositivos de conexión de ventilación para congeladores comerciales), especialmente para refrigerantes inflamables como R600a y R290, para eliminar posibles riesgos de seguridad a través de medios técnicos y promover la popularización integral de refrigerantes de bajo GWP.
III. Prioridad de coincidencia de escenarios básicos
Para las necesidades de los diferentes usuarios, se pueden seguir los siguientes principios al seleccionar refrigerantes para refrigeradores:
Usuarios domésticos: Se priorizan los modelos R600a (que buscan un equilibrio entre la protección del medio ambiente y el ahorro energético). Si el presupuesto lo permite (200-500 yuanes más que los modelos R134a), se recomienda priorizar los refrigeradores con la marca "refrigerante R600a". Su consumo de energía es entre un 8 % y un 12 % menor que el de los modelos R134a y son más ecológicos. Tras la compra, se recomienda evitar que la parte trasera del refrigerador (donde se encuentra el compresor) esté cerca de llamas abiertas y comprobar periódicamente el hermetismo de las juntas de la puerta para reducir el riesgo de fugas.
Usuarios comerciales:Elija según las necesidades de temperatura (equilibrando el costo y la protección del medio ambiente): los congeladores de temperatura media (como los congeladores de tiendas de conveniencia) pueden elegir modelos R290, con menores costos de consumo de energía operativa a largo plazo; para congeladores de temperatura ultrabaja (como equipos de congelación rápida), si el presupuesto es suficiente, se prefieren los modelos de CO₂, que están en línea con la tendencia de las regulaciones ambientales y evitan el riesgo de eliminación gradual en el futuro; si la sensibilidad al costo a corto plazo es una preocupación, se pueden elegir los modelos R454C como una transición, equilibrando el rendimiento y la protección del medio ambiente.
Mantenimiento y reemplazo: Asegúrese de usar el refrigerante original. Al realizar el mantenimiento de refrigeradores y congeladores antiguos, no cambie el refrigerante arbitrariamente (por ejemplo, R134a por R600a), ya que cada refrigerante tiene requisitos diferentes en cuanto al aceite lubricante del compresor y la presión de las tuberías. El uso combinado puede causar daños en el compresor o fallos de refrigeración. Es necesario contactar con profesionales para añadir refrigerantes según el tipo indicado en la placa de características del equipo.
Hora de publicación: 29 de agosto de 2025 Vistas: