Обзор NIST: почему F-газы доминировали в холодильной технике и чего требует переход на альтернативы от проектирования систем

Обзорное исследование, опубликованное исследователем NIST Марком О. Маклинденом в International Journal of Refrigeration (2026), утверждает, что предстоящие ограничения на фторсодержащие газы (F-газы) потребуют фундаментального пересмотра подхода к проектированию холодильных систем: вместо подбора хладагента под существующую конструкцию инженерам всё чаще придётся выстраивать систему вокруг термодинамических и эксплуатационно-безопасностных свойств выбранного рабочего тела.

Почему фторсодержащие газы получили широкое распространение

Разработка галогенированных хладагентов в 1930-х годах стала значительным шагом в области безопасности, заменив горючие или токсичные рабочие среды, которые применялись до этого. Их внедрению также способствовали благоприятные термодинамические характеристики, делавшие их хорошо пригодными для традиционных циклов парокомпрессионного охлаждения.

Маклинден подчёркивает двойственную роль фтора в свойствах хладагентов. Помимо снижения горючести, варьирование содержания фтора в молекуле позволяет настраивать термодинамические параметры под требования различных применений. Именно эта гибкость легла в основу разработки широкого спектра хладагентов с различными комбинациями рабочих давлений, холодопроизводительности и энергоэффективности.

Что движет переходом

Экологические проблемы сужают регуляторное окно для F-газов. Высокий потенциал глобального потепления (GWP) гидрофторуглеродов (HFC) и образование стойких атмосферных продуктов деградации, таких как трифторуксусная кислота (TFA), из некоторых HFO с низким GWP, способствуют всё более жёстким ограничениям на применение фторсодержащих газов.

Проблемы альтернативных хладагентов

В обзоре отмечается, что каждый кандидат на замену несёт собственный набор технических ограничений:

• Аммиак (R717) – токсичность требует тщательного обращения и герметичного containment.
• Углекислый газ (R744) – негорюч и малотоксичен, однако работает при высоких давлениях и зачастую требует транскритических циклов и более сложных стратегий управления.
• Углеводороды, включая пропан (R290) – высокогорючие, требуют соответствующих мер безопасности и ограничений на заправку хладагентом.

Влияние на проектирование

По словам Маклиндена, сужение перечня доступных хладагентов означает, что для поддержания эффективности и обеспечения безопасной эксплуатации станут необходимы модифицированные холодильные циклы, усовершенствованные конструкции теплообменников и адаптированные компрессоры. Переход, по его заключению, технически осуществим, но потребует непрерывных инноваций в проектировании холодильных систем с учётом термодинамических и эксплуатационно-безопасностных характеристик альтернативных хладагентов.

Статья доступна в открытом доступе в International Journal of Refrigeration.

Источник: McLinden, M. O. (2026) «Thermodynamic of refrigerants: Or why did we ever go with the F-gases?» International Journal of Refrigeration 190 (2026) 107033. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2026.107033

Также: отраслевой мониторинг IIR.