在选择超低温（ULT）冰箱时，最高效和最环保的选择是采用天然碳氢化合物制冷剂的系统。 具体来说，现代系统通常使用 R290（丙烷）和 R170（乙烷）的组合。与它们替代的合成制冷剂相比，这些气体具有卓越的热力学性能，对全球变暖的影响微乎其微。
核心决策不再仅仅是达到目标温度。通过选择全球变暖潜能值接近于零的天然制冷剂，这是一个平衡运行效率、长期运行成本和环境责任的战略选择。
传统制冷剂的问题
要理解向天然制冷剂的转变，必须了解制冷中使用的旧化学物质存在的问题。制冷剂对环境的影响通过两个关键指标来衡量。
臭氧消耗潜能值 (ODP)
发现旧制冷剂如氯氟烃（CFCs）会破坏地球臭氧层。因此，它们根据《蒙特利尔议定书》等国际协议被逐步淘汰。
现代制冷剂，包括合成物（HFCs）和天然碳氢化合物，ODP 值为零。
全球变暖潜能值 (GWP)
GWP 衡量一种气体与二氧化碳（CO2，GWP 值为 1）相比，在平流层中捕获热量的能力。
许多第一代 CFCs 的替代品，称为氢氟碳化物（HFCs），具有极高的 GWP。例如，R23 是一种常见的 ULT 制冷剂，其 GWP 超过 14,000，这意味着在 100 年内，它的吸热能力是 CO2 的 14,000 倍。
天然制冷剂的优越性
现代 ULT 冰箱使用“级联系统”来实现超低温，这本质上是两个制冷系统协同工作。这使得可以使用针对不同温度范围进行优化的专用制冷剂。
R290（丙烷）：高压级主力
在级联系统中，R290 通常用于第一个，即“高压级”电路，以冷却第二个电路。
它具有出色的能源效率，GWP 值仅为 3。这使其成为比其替代的 HFCs 更具责任感的选择。
R170（乙烷）：低温级专家
第二个，“低温级”电路负责最终降温至超低温（-80°C）。R170 非常适合此角色。
与 R290 一样，乙烷是一种高效的天然碳氢化合物，GWP 值约为 6。在低温级电路中使用 R170 避免了使用高 GWP 的合成气体。
了解权衡
虽然天然制冷剂是可持续性和效率的明确选择，但了解其使用的全部背景很重要。
效率与压缩机技术
冰箱的效率并非仅由制冷剂决定。制冷剂必须与压缩机协同工作。
压缩机技术的持续进步专门用于优化与天然碳氢化合物的性能，从而降低能耗和运营成本。
高 GWP 替代品：R23
一些 ULT 冰箱仍在低温级使用 R23（三氟甲烷）。虽然它是一种有效的制冷剂，但它是一种 GWP 超过 14,000 的 HFC。
选择使用 R23 的冰箱意味着接受重大的长期环境负债。随着对高 GWP 气体法规的收紧，这些系统在维修时也可能变得更加困难或昂贵。
易燃性：一种受控的风险
丙烷和乙烷等天然碳氢化合物是易燃的。然而，这种风险在现代 ULT 冰箱设计中得到了有效控制。
使用的制冷剂量（“充注量”）极少，并且系统是密封的，并内置了强大的安全功能。这些冰箱已通过 UL 等安全机构认证，可在实验室环境中安全运行。
为您的实验室做出正确的选择
在选择 ULT 冰箱时，请将制冷剂类型作为衡量设备技术代际和环境影响的关键指标。
- 如果您的主要关注点是最大的可持续性和效率： 选择使用完全天然碳氢化合物级联系统的冰箱，例如高压级使用 R290，低温级使用 R170。
- 如果您正在评估较旧或替代型号： 对任何使用 R23 或其他 HFCs 的系统保持批判性。您必须权衡其性能与其极高的全球变暖潜能值。
- 在比较任何冰箱时： 务必查看规格表上使用的确切制冷剂，并确认其 GWP 值较低。该指标是衡量冰箱环境影响的最直接度量。
优先选择使用天然制冷剂的系统，即是投资于不仅更高效，而且对环境负责的技术。
摘要表：
| 制冷剂 | 类型 | 在 ULT 冰箱中的常见用途 | GWP（全球变暖潜能值） |
|---|---|---|---|
| R290（丙烷） | 天然碳氢化合物 | 高压级电路 | ~3 |
| R170（乙烷） | 天然碳氢化合物 | 低温级电路 | ~6 |
| R23（三氟甲烷） | 合成 HFC | 低温级电路（传统） | >14,000 |
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