냉각제

냉매는 화학적 조성에 따라 여러 그룹으로 분류됩니다. 이러한 화학 화합물 중 일부가 환경에 해로울 수 있다는 사실이 발견된 후 보다 환경 친화적인 대체 물질로 대체되고 있습니다. 과정은 쉽지 않으며 오래된 냉매에 대한 대안이 있더라도 새 냉매는 일반적으로 완벽하지 않습니다. 다음 섹션에서는 다양한 냉매 그룹에 대해 논의하고 몇 가지 예를 제시하며 해당 적용 분야에 대해 설명합니다.

CFC=클로로플루오로카본

클로로플루오로카본은 염소를 함유한 냉매입니다. 환경에 부정적인 영향을 미친다는 이유로 90년대 초부터 금지되었습니다. CFC의 예로는 R11, R12 및 R115가 있습니다. CFC를 활용한 장비 및 시스템의 전환은 아직 완료되지 않았습니다. 반대로 이러한 유형의 냉매에 대한 불법 시장은 전 세계적으로 번성하고 있으며 전 세계적으로 CFC 시스템의 업그레이드가 50% 미만인 것으로 추산됩니다.

HCFC=하이드로클로로플루오로카본

CFC의 느린 단계적 폐지는 비용이 많이 드는 프로세스임을 보여줍니다. 그러나 더 중요한 것은 공식적으로 CFC의 임시(2030년까지) 대체물로 지정된 HCFC의 가용성을 둘러싼 문제와 우유부단함을 보여줍니다. 즉각적으로는 냉장에, 그리고 곧(늦어도 2004년) 공조에 대한 HCFC 금지로 정점을 이룬 유럽 연합의 성급한 조치는 업계의 프로그램과 계획을 뒤흔들었습니다. HCFC는 CFC보다 염소 함량이 낮으며 이는 ODP가 낮다는 것을 의미합니다. 하이드로클로로플루오로카본의 예로는 R22, R123 및 R124가 있습니다.

HFC=하이드로플루오로카본(HydroFluoroCarbons)

하이드로플루오로카본은 염소를 함유하지 않고 오존층에 유해하지 않은 냉매입니다(ODP=0). 그러나 지구 온난화에 미치는 영향은 기존 냉매에 비해 매우 큽니다. HFC 냉매에 대한 일부 의견은 다음과 같습니다.

• R32와 R125는 단일 냉매로 거의 사용되지 않으며 특히 유리한 열역학적 특성을 지닌 혼합물에만 사용됩니다.
• R245c 및 R245fa는 거의 독점적으로 미국에서 다소 실험적인 방식으로 사용됩니다.
• R404A는 냉장고 및 냉동고용 R502의 대안으로 개발되었습니다.
• R134a는 R22용으로 설계된 장비를 거의 변경할 필요가 없기 때문에 냉동 및 공조 분야에 최초로 도입된 HFC로 큰 성공을 거두었습니다. 그러나 이는 R22에서 얻은 것보다 약 40% 낮은 매우 제한된 효율성을 제공합니다. 결과적으로 제조업체는 주어진 시스템에서 열 용량의 상당한 감소를 수용하거나 동일한 용량을 달성하기 위해 크기(및 비용)를 늘리는 두 가지 선택을 할 수 있습니다. 이러한 이유로 R134a는 더 높은 비용을 감당할 수 있는 대형 시스템(250kW 이상)에 주로 사용됩니다.
• R407C는 R134a와 마찬가지로 열역학적으로 R22와 유사하며 "드롭인(drop in)" 냉매로 작동합니다. 하지만 순수 화합물인 R134a와 달리 R407C는 글라이드가 7K로 소형 주거용(가정용) 장비에는 거의 사용할 수 없다. 이러한 제한을 정당화하는 데에는 두 가지 이유가 있습니다. 주거용 장비는 다른 장비보다 갑작스러운 우발적 손실에 더 취약하며 일반적으로 현장에서 서비스됩니다. 갑작스런 누출이 발생하는 경우 7K 글라이드는 가장 휘발성이 높은 성분의 상대적 손실이 불균형적으로 높기 때문에 혼합물의 비율에 변화를 가져올 수 있습니다. 표준 리필을 사용하는 경우 새 냉매 혼합물의 비율이 누출 전과 동일하다는 보장은 없습니다. 활공률이 높기 때문에 이 냉매는 일반적으로 숙련된 인력이 정비하는 중간 용량 시스템(50-250 kW)에만 사용됩니다.
• R410A는 매우 매력적인 열역학적 특성을 갖고 있으며, R22보다 에너지 효율이 높고, 글라이드가 없으므로 전하 손실 및 재충전 후에도 혼합물이 남아 있는 데 문제가 없습니다. 그러나 작동 압력이 R22의 거의 두 배이므로 더 큰 압축기, 팽창 밸브 등을 사용하여 전체 시스템을 재설계해야 합니다.
• R507A는 산업 및 상업용 냉동에 성공적으로 사용됩니다.
• R508B는 저온 사이클에서는 덜 자주 사용됩니다. R507A 및 R508B는 공비 혼합물이기 때문에 유리한 열역학적 특성을 가지며 온도 글라이드에 문제가 없습니다.

FC=플루오로카본

탄화불소에는 염소가 포함되어 있지 않으며 오존층에 해롭지 않습니다. 그러나 매우 안정적이며 높은 GWP를 가지고 있습니다. R218은 탄화불소의 예이며, FC는 혼합물 R403과 R408에도 존재합니다.

HC=탄화수소

탄화수소는 냉매와 관련된 환경 문제에 대한 매우 제한적인 해결책입니다. 오존층에 무해하고(ODP=0) 직접적인 온실효과(GWP)가 거의 없습니다.<5), but they are highly flammable. The use of HCs as refrigerants is confined to Europe, because many other countries elsewhere have banned the use of flammable gas in the presence of the public. According to the standards ISO 55149 and EN 378.2000, this should apply also in Europe. However, the standard IEC 355.2.20 allows the use of HCs in household refrigerators with refrigerant charges up to 150 g. This standard has opened the way for some European refrigerator manufacturers to produce household refrigerators with flammable isobutene, R600a.These have been accepted enthusiastically by environmentalists, and have achieved great success in the market.

NH3=암모니아

암모니아(R717)는 매력적인 냉매 대안입니다. 1840부터 냉동 시스템에 사용되었으며 1860년부터 증기 압축에 사용되었습니다. 특성면에서 고급 냉매로 간주되어야 합니다. 또한, ODP와 GWP는 0이다. 그러나 암모니아는 냄새로 누출을 쉽게 감지할 수 있는 자기 경고성 가스이지만, 암모니아는 냄새로 인해 당황하게 되는 경우가 많기 때문에 낮은 농도에서도 매우 위험하다. 이것이 암모니아가 비숙련자가 사용하는 용도에서 제외되고 산업 용도로만 사용되는 주된 이유입니다. 안전 규정에 따라 2차 분배 루프와 함께 사용해야 하지만 상업용 냉동에서도 매우 일반적입니다. 분명히 이 보조 루프는 효율성을 감소시킵니다.

CO2=이산화탄소

이산화탄소인 R744는 불연성이며, 오존층 파괴를 일으키지 않으며, 독성지수(안전성 A1)가 매우 낮고, 대량 구매가 가능하며, 가격이 저렴하다는 몇 가지 매력적인 특성을 가지고 있습니다. 그러나 효율이 낮고 작동 압력이 높습니다(R134a보다 약 10배 높음). 후자의 두 가지 이유로 인해 냉동 사이클 및 관련 기술, 특히 열교환기 및 팽창 장치를 개선하려는 노력이 필요합니다. 향후 주요 CO2 응용 분야는 자동차 산업의 에어컨인 것으로 보입니다. 열 펌프는 매우 낮은 주변 온도에서도 얻을 수 있는 더 높은 온도로 인해 CO2의 이점을 누릴 수도 있습니다.