冷媒は冷媒、雪種とも呼ばれ、冷凍システムの中で自身の相転移を通じてエネルギー転化と熱伝達を実現する核心媒体であり、その応用は複数の分野を貫き、しかも多段階の発展を経て、以下はその詳細な資料について:
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コア分類
主な特性要件
ねつりきがくとくせい:標準沸点が低く、低温で急速に気化し吸熱することができる、臨界温度は凝縮温度より高く、冷凍サイクル中に液化放熱できることを保証する。単位容積あたりの冷凍量が大きく、冷凍システムの作業効率を向上させる。
かがくあんていせい:冷凍システムの動作温度で分解せず、かつシステム内の金属部品を腐食しない、同時に冷凍システム中の潤滑油と良好な相互溶解性があり、システム潤滑と伝熱効果を保障する。
安全性と環境保護性:優先的に無毒、不燃、爆発しやすいタイプを選択する、オゾン消費潜在力値(ODP)と地球温暖化潜在力値(GWP)はできるだけ小さく、大気オゾン層と地球気候への影響を減らす。
主なアプリケーションシーン
民間分野:家庭用エアコン、冷蔵庫は一般的な応用シーンであり、例えば冷蔵庫はR 600 aを常用し、家庭用エアコンはR 410 Aなどの環境保護冷媒を採用することが多い、また、家庭用ヒートポンプ給湯器でも冷媒を用いて熱搬送を行う。
商業と工業分野:デパートの中央空調、コールドチェーン物流の冷蔵車、食品冷凍庫などはすべて冷媒に依存して低温環境を維持する、工業生産において、例えば化学工業反応冷却、電子部品放熱などの過程においても、冷媒がプロセス温度の安定を保障する必要がある。
その他の分野:自動車エアコンはR 134 a、HFO-1234 yfなどの冷媒を常用する、一部の特殊設備、例えば低温実験室、医療冷蔵箱は、低温需要に応じて専用冷媒を選択して使用する。
発展の経緯
1830~1930年:無フッ素冷媒時代、アンモニア、二酸化炭素などを代表とする。この段階の冷媒は毒性、易燃性などの問題が多く、事故が頻発しており、早期の簡易冷凍設備にのみ適用される。
1930~1990年:ハロゲン化炭化水素の台頭時代、1926年にCFCs系冷媒が開発され、その無毒、不燃、高効率の特徴が急速に普及させ、デュポン社はそれをフロンと命名して大量生産したが、後期にはこのような物質がオゾン層を深刻に破壊することが発見された。
1991~2010年:代替段階を規範化し、モントリオール議定書、京都議定書などの国際条約の制約を受け、CFCsは徐々に淘汰され、HCFCsは移行製品として使用されると同時に、HFCsは広く応用され始めた。
2010年から現在まで:環境保護の進級段階、R 290、二酸化炭素などの天然工質、および新型HFOs冷媒が研究開発の重点となっている。2022年に固体冷媒の冷却システムが登場し、2023年にはドイツなどが天然工質を使用したヒートポンプ製品を補助する政策を打ち出し、冷媒のより環境に優しく、多元的な方向への発展を推進している。
環境影響と業界動向
環境問題:初期CFCs、HCFCs冷媒の漏洩はオゾン層を破壊する、一部のHFCsはオゾン破壊のリスクはないが、温室効果は顕著である。また、冷媒の不適切な排出と処理は局所的な環境汚染を引き起こす可能性もある。
業界動向:一方、世界は環境に優しい冷媒の代替を持続的に推進し、天然工質と低GWP合成冷媒の応用割合は絶えず向上する、一方、エアコン、工業冷房及びリチウム電気、太陽光発電などの業界の発展に伴い、冷媒需要は持続的に増加し、2024年には中国のエアコン、工業及び商業冷房の年間需要量は75万トンを突破する見込みである。同時に、固体冷媒などの新型技術の開発は、冷媒業界に革命的な突破をもたらすことが期待されている。