HFC から CO2（R744）またはプロパン（R290）への転換の手順

転換を検討すべきとき

2025年1月1日から、GWP 2,500 以上の新品の Fガスを冷凍設備の整備に使用することはできません。再生または再利用されたガスは 2029年末まで使用でき、2032年からは上限が GWP 750 に強化されます ^[1]。GWP 150 以上で 40 kW 以上の業務用集中式システムは、もう上市できません ^[1]。同時に HFC の割当量が減っており、価格の上昇と入手性の低下を招いています ^[1]。転換は通常、次のような場合に検討する価値があります。

• 設備が R404A、R507A など、サービス禁止の対象となっている（または 2032年から対象となる）冷媒で運転されている。
• 設備の漏えいが頻繁である、または新しい圧縮機ラックや配管の更新など大規模な修理が必要である。
• 店舗や建物をいずれにせよ改築または増築する予定である。
• オペレーターが冷媒と漏えい点検の費用を下げたいと考えている。

小規模な設備では、より GWP の低い HFC/HFO 混合冷媒への冷媒転換が第一歩になることがあります。どの代替冷媒が適合するかは、冷媒転換の計算ツールで確認できます。

HFC システムに通常 R744 や R290 を充填できない理由

HFC システムの最高許容圧力（PS）は HFC に合わせて選ばれています。CO2 を充填するとその何倍もの圧力となり、圧力逃がし装置、圧縮機、油も適合しません。HFC システムにプロパンを入れると、着火源について一度も評価されていない機器に可燃性冷媒を入れることになり、部屋が充填量の上限を満たさないおそれがあり、設備は CE マーキングの内容と一致しなくなります ^[3][5]。したがって実際には、新しいシステムを構築するかユニットを交換し、再利用できるのは、製造者が認める場合の配線と一部の冷却箇所程度です。

R404Aの代替となるものは何ですか？

R404AのGWPは約3,900です。2025年1月1日以降、冷凍冷蔵機器の整備にバージンR404Aを使用することはできません。再生またはリサイクルされたR404Aは2029年12月31日まで使用でき、2032年1月1日以降、定置式冷凍冷蔵機器のサービス制限はGWP 750に引き下げられます^[1]。既存プラントは通常HFC/HFO混合冷媒に改造され、新規プラントはR744またはR290用に構築されます。この表は一般的な選択肢を比較したものです。GWPは規則(EU) 2024/573^[1]に準拠し、グライドは露点温度−30 °CでCoolPropを使用して計算されています^[7]。

• R448A、R449A、R452AはR404Aと同様にA1であるため、安全クラスは変更されません。GWPは2,500未満ですが750を超えているため、2031年以降も再生またはリサイクルされたガスのみ補充が可能です^[1]。
• R454CおよびR455AのGWPは150未満ですが、A2L（微燃性）です。A1プラントをこれらに改造する場合、充填量制限、換気、および構成部品に関する新しい EN 378 評価が必要です^[3]。
• R404Aおよび上記の混合冷媒はPOE油で作動します。改造を行う前に、新しい冷媒およびオイルに対する圧縮機メーカーの承認を確認してください。
• これらの混合冷媒の温度グライドは4～14 Kです。過熱度ガイドに記載されているように、過熱度は露点から、過冷却度は泡点から測定してください。
• レトロフィット計算ツールは、お客様のプラントにおけるこれら冷媒の能力、吐出温度、質量流量を比較します。

ステップ 1：新システムの計画

1. 温度レベル（中温、低温、空調）ごとの冷却負荷、年間を通した負荷、および廃熱回収の必要性を算定します。
2. システムコンセプトを選択します。超臨界CO2ブースターシステムは、1つのシステムで中温と低温に対応します。プロパンチラーを用いた間接システムはプロパンを屋外または機械室に配置し、グリコールやCO2ブラインなどの二次冷媒で冷熱を分散させます。R290を使用したプラグインショーケース（一体型、多くは水冷式）は小型店舗に適しています。
3. 冷媒を含む部品の設置場所を決定します：居住空間内、機械室、屋外、または換気されたエンクロージャー内。これにより、設置場所クラスおよびアクセス分類が決まります^[3][4]。
4. 配管サイズを決定します。CO2計算ツールはR744用の銅管および鋼管のサイズを計算し、HC計算ツールはR290およびその他の炭化水素の充填量制限を確認します。

ステップ 2：安全クラスと充填量制限

EN 378-1およびISO 5149-1に基づき、最大充填量は冷媒の種類、部屋の体積、設置場所クラス、およびアクセス分類によって異なります^[3][4]。R744（A1）の場合、実用限界が適用されます。全充填量が最小の部屋に漏洩した場合、濃度が制限値以下に維持される必要があり、そうでない場合はガス検知器、換気、または機械室などの対策が必要になります。CO2は空気より重く、床面に滞留します。

R290（A3）の場合、制限は下限界燃焼濃度（LFL）に基づきます。m1未満では基本的に部屋に依存する要件はなく、m1からm3の間では部屋のサイズと設置高さが充填量を制限し、m3を超える場合は冷媒を含む部品を機械室、換気されたエンクロージャー、または屋外に設置する必要があります^[3]。プロジェクトに適用される規格の版から正確な値と数式を使用してください。可燃性冷媒に関する記事には、プロパンの例が示されています。

ステップ 3：圧力、PED、および ATEX

各部品は、運転中、停止中、および輸送中の最高圧力をカバーするPS（許容圧力）を備えている必要があります^[3]。CO2の場合は停止圧力を確認してください：多くのシステムには小型の停止冷却ユニットがあるか、それに耐える定格の容器があります。圧力機器指令 2014/68/EU（PED）に基づき、カテゴリー（I～IV）はPS、体積または配管サイズ、および流体グループによって決まります。プロパンはグループ1、CO2はグループ2であり、カテゴリーによって適合性評価および通知機関の必要性が決まります^[5]。

プロパンが爆発性雰囲気を作り出す可能性がある場所（機械室や保守作業中など）では、雇用主はリスクを評価し、エリアをゾーンに分類し、爆発防止文書に記録する必要があります^[6]。ゾーン内の機器は、ATEX機器指令 2014/34/EU に従ってそのゾーンに適したものでなければなりません。EN 378は通常運転時の爆発性雰囲気を回避することを目的としていますが、それでもリスクは評価されなければなりません。

ステップ 4：資格と認証

(EU) 2024/573および施行規則(EU) 2024/2215に基づき、設置、保守、修理、および廃棄に関する資格要件は、Fガスだけでなく代替冷媒であるアンモニア、CO2、および炭化水素も対象としており、他者のために作業を行う企業も認証を受ける必要があります^[1][2]。個人向けの資格の種類は以下の通りです^[2]：

加盟国は複合証明書を発行することができます。旧規則 (EU) 2015/2067 に基づく証明書は新しい種類に対応しますが（カテゴリー I → A1、II → A2、III → D、IV → E）、保有者が (EU) 2024/573 の第10条で求められる研修または評価を通じて知識を更新している場合にのみ引き続き使用できます^[1][2]。したがって、CO2プラントの場合、技術者にはタイプBが必要であり、プロパンの場合はA1またはA2が必要です。契約を結ぶ前に、設置業者およびサービス会社の証明書を確認してください。

ステップ 5：HFCプラントの廃止

古い冷媒は、資格を持つ作業員によって回収され、リサイクル、再生、または破壊のために送られなければなりません。記録に数量を記入してください。意図的な放出は禁止されています^[1]。

ステップ 6：耐圧試験、真空引き、および試運転

1. EN 378-2に従い、充填前に乾燥窒素を使用してシステムの耐圧試験および気密試験を実施します。CO2の試験圧力はHFCよりもはるかに高いため、危険区域を計画してください。耐圧試験ガイドを参照してください。
2. 真空引きを行い、真空保持試験で確認します。真空引きガイドを参照してください。
3. 冷媒を充填します。CO2の場合は、ドライアイスが生成されないように、まず蒸気で真空を破ります。プロパンの場合は、火気を遠ざけ、専用のガス検知器で測定します。
4. 安全機能（圧力リミッター、安全弁、ガス検知、警報、換気、および非常停止）をテストします。
5. 運転データを確認し、オペレーターに指導します。

文書化

• PEDに基づくアセンブリの適合宣言およびCEマーク（カテゴリーおよび適合性評価を含む）^[5]。
• 耐圧試験および気密試験の証明書、銘板に記載された充填量および冷媒種類。
• リスクアセスメント、充填量制限の計算、およびプロパンの場合は爆発防止文書^[3][6]。
• 取扱説明書、保守記録簿、および作業を行った者の資格証明書^[2]。

チェックリスト

• 切り替えの理由は明確ですか：サービス禁止、製品禁止、漏れ、またはコスト？
• 温度レベルごとの冷却負荷は把握されていますか？
• システムコンセプトは選定されましたか：CO2ブースター、二次冷媒付きプロパンチラー、またはプラグイン？
• すべての冷媒を含む部品について、設置場所クラスとアクセス分類が決定されましたか？
• 適用されるEN 378またはISO 5149の版に対して、充填量制限が確認されましたか？
• PS、PEDカテゴリー、および適合性評価は決定されましたか？
• プロパンの場合：ATEXリスクアセスメントとゾーン分けは実施されましたか？
• 作業者および企業はCO2または炭化水素に関する資格を保有していますか？
• HFCは回収され、記録されましたか？
• 耐圧試験、真空引き、および機能試験は文書化されましたか？