초저온(ULT) 냉동고를 선택할 때 가장 효율적이고 환경 친화적인 옵션은 천연 탄화수소 냉매를 사용하는 것입니다. 구체적으로, 최신 시스템은 종종 R290(프로판)과 R170(에탄)의 조합을 사용합니다. 이 가스들은 우수한 열역학적 특성을 제공하며 대체하는 합성 냉매에 비해 지구 온난화에 미치는 영향이 미미합니다.
핵심 결정은 더 이상 단순히 목표 온도에 도달하는 것에 관한 것이 아닙니다. 이는 천연 냉매를 선택함으로써 운영 효율성, 장기적인 운영 비용 및 환경적 책임을 전략적으로 균형 맞추는 선택입니다. 천연 냉매는 지구 온난화 지수(GWP)가 거의 0에 가깝습니다.
레거시 냉매의 문제점
천연 냉매로의 전환을 이해하려면 냉동에 사용되었던 이전 화학 화합물의 문제를 이해하는 것이 중요합니다. 냉매의 환경 영향은 두 가지 주요 지표로 측정됩니다.
오존층 파괴 지수(ODP)
염화불화탄소(CFC)와 같은 이전 냉매는 지구의 오존층을 손상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 결과적으로 몬트리올 의정서와 같은 국제 협약에 따라 단계적으로 퇴출되었습니다.
HFC와 같은 합성 냉매를 포함한 현대 냉매는 ODP가 0입니다.
지구 온난화 지수(GWP)
GWP는 이산화탄소(CO2, GWP 1)와 비교하여 대기 중의 열을 가두는 가스의 능력을 측정합니다.
수소불화탄소(HFC)라고 불리는 1세대 CFC 대체품 중 다수는 극도로 높은 GWP를 가집니다. 예를 들어, 일반적인 ULT 냉매인 R23은 GWP가 14,000이 넘는데, 이는 100년 동안 CO2보다 14,000배 더 많은 열을 가둔다는 의미입니다.
천연 냉매의 우수성
현대적인 ULT 냉동고는 "캐스케이드 시스템"을 사용하여 낮은 온도에 도달하는데, 이는 본질적으로 두 개의 냉동 시스템이 함께 작동하는 방식입니다. 이를 통해 서로 다른 온도 범위에 최적화된 특수 냉매를 사용할 수 있습니다.
R290(프로판): 고압단 작동제
캐스케이드 시스템에서 R290은 일반적으로 두 번째 회로를 냉각하기 위해 첫 번째, 즉 "고압단" 회로에 사용됩니다.
이는 에너지 효율이 매우 뛰어나며 GWP가 3에 불과합니다. 이는 대체하는 HFC보다 훨씬 더 책임감 있는 선택입니다.
R170(에탄): 저압단 전문가
두 번째 "저압단" 회로는 최종적으로 초저온(-80°C)까지 냉각하는 역할을 합니다. R170은 이 역할에 이상적입니다.
R290과 마찬가지로 에탄은 GWP가 약 6인 고효율 천연 탄화수소입니다. 저압단 회로에 R170을 사용하면 고GWP 합성 가스의 필요성을 피할 수 있습니다.
상충 관계 이해
천연 냉매가 지속 가능성과 효율성을 위한 분명한 선택이지만, 사용의 전체 맥락을 이해하는 것이 중요합니다.
효율성과 압축기 기술
냉동고의 효율성은 냉매만으로 결정되지 않습니다. 유체는 압축기와 조화롭게 작동해야 합니다.
압축기 기술의 지속적인 발전은 천연 탄화수소에 대한 성능을 최적화하도록 특별히 설계되어 에너지 소비를 줄이고 운영 비용을 절감합니다.
고GWP 대안: R23
일부 ULT 냉동고는 여전히 저온단에 R23(트리플루오로메탄)을 사용합니다. 효과적인 냉매이기는 하지만, GWP가 14,000 이상인 HFC입니다.
R23 냉동고를 선택하는 것은 상당한 장기적 환경적 책임을 받아들이는 것을 의미합니다. 고GWP 가스에 대한 규제가 강화됨에 따라 이러한 시스템은 서비스하기가 더 어렵거나 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
인화성: 관리되는 위험
프로판 및 에탄과 같은 천연 탄화수소는 가연성입니다. 그러나 이 위험은 최신 ULT 냉동고 설계에서 효과적으로 관리됩니다.
사용되는 냉매의 양("충전량")은 극히 적으며, 시스템은 밀봉되어 있고 강력한 안전 기능으로 제작되었습니다. 이 냉동고들은 실험실 환경에서 안전한 작동을 위해 UL과 같은 안전 기관의 인증을 받았습니다.
실험실을 위한 올바른 선택
ULT 냉동고를 선택할 때 냉매 유형을 장치의 기술 세대 및 환경 영향의 주요 지표로 사용하십시오.
- 최고의 지속 가능성과 효율성에 중점을 둔다면: 고압단에 R290, 저압단에 R170을 사용하는 완전한 천연 탄화수소 캐스케이드 시스템을 사용하는 냉동고를 선택하십시오.
- 이전 모델 또는 대안 모델을 평가하는 경우: R23 또는 기타 HFC를 사용하는 모든 시스템에 대해 비판적인 시각을 가지십시오. 성능과 극도로 높은 지구 온난화 지수를 비교하여 평가해야 합니다.
- 모든 냉동고를 비교할 때: 사용된 정확한 냉매에 대한 사양 시트를 항상 확인하고 GWP가 낮은지 확인하십시오. 이 측정 기준은 냉동고의 환경 영향을 가장 직접적으로 나타냅니다.
천연 냉매를 사용하는 시스템을 우선시함으로써 귀하는 더 효율적일 뿐만 아니라 환경적으로도 책임감 있는 기술에 투자하는 것입니다.
요약표:
| 냉매 | 유형 | ULT 냉동고에서의 일반적인 용도 | GWP (지구 온난화 지수) |
|---|---|---|---|
| R290 (프로판) | 천연 탄화수소 | 고압단 회로 | ~3 |
| R170 (에탄) | 천연 탄화수소 | 저압단 회로 | ~6 |
| R23 (트리플루오로메탄) | 합성 HFC | 저압단 회로 (레거시) | >14,000 |
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