低 GWP 冷媒が HVAC の安全性を再構築中: 冷媒監視がこれまで以上に重要な理由

世界の HVAC および冷凍業界が低 GWP 冷媒への移行を加速するにつれ、製品の安全性要件は新たな段階に入りつつあります。

以前は主に冷却性能とエネルギー効率が中心に議論されていましたが、現在ではますます焦点が当てられています。 冷媒の安全性、漏れ検出、システム保護。

この変化は 2 つの力によって同時に推進されています。一方で、環境規制により、OEM やシステム設計者は従来の高 GWP 冷媒から遠ざかるようになっています。一方で、新しい低 GWP 代替品の多くは、さまざまな安全特性、特に可燃性を導入しているため、冷媒監視がますます重要になっています。

エアコン、ヒートポンプ、除湿機、業務用冷凍システム、その他の HVAC/R 機器のメーカーにとって、冷媒漏れ検出は製品設計、コンプライアンス計画、および長期的な市場競争力の重要な部分になりつつあります。

世界的な冷媒規則が業界を前進させる

世界的な冷媒の移行は、単一の市場で起こっているわけではありません。

キガリ修正案は世界的な HFC 段階削減の全体的な方向性を確立しましたが、個々の国や地域では異なる冷媒制限、GWP 閾値、機器規則、移行スケジュールが実施されています。

したがって、メーカーは冷媒の GWP だけでなく、以下も評価する必要があります。

• ターゲット市場。
• 機器カテゴリー;
• 冷媒の安全性分類。
• 適用される安全規格。
• 充電制限。
• 漏れ管理要件。
• 将来の規制スケジュール。

米国、欧州、日本、その他の地域における主要な移行枠組みのより広範な概要については、このガイドを参照してください。 世界的な冷媒規制。

米国

米国の HVAC 市場は、AIM 法と EPA の技術移行枠組みに基づいて、より低い GWP の代替品に向けて急速に移行しています。

これにより、次のような冷媒の採用が加速しています。 R32とR454B 住宅用および軽商業用の空調およびヒートポンプ装置に使用されます。

どちらの冷媒も A2L に分類されるため、機器メーカーは完全な安全アーキテクチャの一部として冷媒の検出、気流管理、緩和戦略を検討する必要がますます高まっています。

欧州連合

EU F-Gas 規制は、選択された HVAC および冷凍機器カテゴリを大幅に低い GWP 制限に向けて推進しています。

この移行により、A2L 冷媒だけでなく、次のような非常に低 GWP の自然冷媒への関心も高まっています。 R290プロパン。

したがって、ヨーロッパをターゲットとする OEM の場合、冷媒の選択は以下のバランスを取る必要があります。

GWP + 可燃性 + 充電制限 + 機器アーキテクチャ + 安全制御

日本およびその他のアジア市場

日本は、冷媒のライフサイクル管理、漏洩防止、サービス慣行、適切な冷媒回収に重点を置いています。

韓国を含む他のアジア市場でも、より低い GWP 冷媒と冷媒管理慣行の改善に向けた方向性が進んでいます。

規制の詳細は異なりますが、業界の傾向は一貫しています。

HVAC/R システムは環境に優しいものになっている一方で、冷媒の安全性要件はより重要になっています。

冷媒監視が中核的な安全機能になりつつある理由

低 GWP 冷媒は環境に明らかな利点をもたらしますが、一部の冷媒は安全性に新たな課題をもたらします。

たとえば、R32 と R454B は次のように分類されます。 A2L 微燃性冷媒、R290 プロパンは次のように分類されます。 A3。

密閉された空間または換気の悪い空間内で冷媒の漏洩が発生した場合、次の状況に応じてその濃度が安全上の問題となる可能性があります。

• 冷媒の種類。
• 充電量;
• リーク率;
• 部屋の容積。
• 気流;
• 設備の建設。
• 潜在的な発火源。

このため、最新の HVAC 機器では冷媒漏れ検出機能がますます重要になっています。

冷媒検出システムは、次のような機器に役立ちます。

1. 異常な冷媒濃度を特定します。
2. 信号をメインコントローラーに送信します。
3. 事前定義された緩和ロジックをトリガーします。
4. 換気装置またはファンを作動させる。
5. 制御バルブまたはコンプレッサー。
6. 必要に応じてアラームを作動させたり、システムをシャットダウンしたりできます。

したがって、センサーは、単に独立した測定コンポーネントとして機能するのではなく、より広範な安全制御アーキテクチャの一部になります。

低GWP冷媒が新たなセンサー需要を促進

従来の冷媒から R32、R454B、R290、その他の低 GWP 代替品への移行により、冷媒センシング技術の需要が拡大しています。

HVAC メーカーにとっての課題は、単に冷媒に反応するセンサーを見つけることではありません。

実際の冷媒センサーでは、次のことも考慮する必要があります。

• ターゲットガスの選択性。
• 検出範囲。
• 応答速度。
• 温度の影響。
• 湿気と結露。
• 相互干渉。
• 長期的なドリフト。
• 耐用年数。
• 機械的寸法。
• 通信インターフェース。
• 統合コスト。

したがって、機器プラットフォームが異なれば、必要なセンシング技術も異なる場合があります。

たとえば、コンパクトな家庭用エアコンでは、センサーのサイズ、コスト、および長い動作寿命が優先される場合があります。

屋外で動作するヒートポンプでは、幅広い温度性能と耐結露性がより重視される場合があります。

VRF または商用冷凍システムには、分散型モニタリング、デジタル通信、および複数のセンシング ポイントが必要な場合があります。

OEM にとって、冷媒センサーの選択はシステム設計の初期段階での決定事項になりつつあります。

NDIR が冷媒漏れ検出に適している理由

利用可能な冷媒検知技術の中には、 非分散赤外線 (NDIR) センシングは、高い選択性と安定した連続モニタリングを必要とするアプリケーションにとって重要な技術的手段となっています。

NDIR テクノロジーは、さまざまなガス分子が特有の波長で赤外線を吸収するという事実を利用しています。

簡略化された測定プロセスは次のとおりです。

赤外線源→冷媒ガス→赤外線吸収→検出器→濃度信号

測定は光吸収に基づいているため、NDIR テクノロジーは HVAC アプリケーションにいくつかの有用な特性を提供します。

高い選択性

特徴的な赤外線吸収バンドにより、多くの一般的なバックグラウンドガスから対象の冷媒を区別することが可能になります。

これは、次のような物質の影響を軽減するのに役立ちます。

• 水蒸気;
• CO₂;
• 蒸気アルコール;
• オイルミスト。
• その他の環境妨害物質。

幅広い環境適応性

HVAC 機器は大幅な温度変化を受ける可能性があります。

Winsen 冷媒センシング製品は、特定のセンサー設計に応じて、幅広い動作温度範囲と環境補償をサポートし、厳しい機器条件を満たすことができます。

長寿命

光学測定プロセスは、化学感知材料の継続的な消費に依存しません。

このため、NDIR は長年にわたって稼働し続けることが予想される機器に適しています。

安定した濃度出力

NDIR センサーは、家電制御システムへの統合に適した濃度関連の出力を提供できます。

これにより、冷媒信号が以下の一部となることが可能になります。

検出→分析→軽減→保護

基本的な漏れインジケーターとしてのみ機能するのではなく、

HVAC 機器内の結露は大きな課題です

エアコンやヒートポンプ内の実際の環境は、室温での実験室でのテストよりもはるかに厳しい場合があります。

設置位置によっては、冷媒センサーが次のような状況に陥る可能性があります。

• 湿度が高い。
• 結露;
• 急速な温度サイクル。
• 冷凍機油。
• 振動;
• コンプレッサーの熱。
• 気流の変化。
• 実際の漏れが長期間発生しなかった場合。

結露は特に重要です。

蒸発器または冷たい配管の近くに設置されたセンサーは、高湿度と低い表面温度の間で繰り返し変化を経験する可能性があります。

このため、OEM の評価では、基本的な冷媒応答だけでなく、現実的な HVAC 環境条件下でのセンサーの動作も考慮する必要があります。

さまざまな HVAC 設計向けのマルチテクノロジー冷媒検出

すべての製品に最適な単一の冷媒センシング技術はありません。

Winsen は、冷媒漏れを検出するために次のような複数の技術的ルートを提供しています。

• NDIR赤外線センシング
• 半導体センシング
• 熱伝導率センシング

これにより、OEM メーカーは、冷媒の種類、製品の配置、設置スペース、環境条件、システムコストに応じてソリューションを選択できます。

完全なポートフォリオは、 Winsen 冷媒センサー ソリューション ページ。

NDIR 冷媒センサー

NDIR ソリューションは、お客様が以下を優先する場合に特に適しています。

• 高い選択性;
• 信頼性の高い濃度検出。
• 長期的な安定性。
• 強力な抗中毒能力。
• 継続的なオンライン監視。

一般的な対象冷媒には、センサー構成に応じて、R32、R454B、R290、およびその他の冷媒が含まれます。