自然冷媒：通説とファクト（事実）の区別

ファクト（事実）：

アンモニア蒸気は空気より軽いため、時間経過とともに上昇して消散します。ただし、そうではない場合があります。相対湿度、温度、および風速によっては、危険な大気中濃度のアンモニアが地表近くに残る場合があります。低温と高い相対湿度によって、蒸気が地表近くに漂う可能性が高まります。有毒なアンモニア蒸気が凝集して保持される危険性がある風下の低地/くぼみには注意してください。

アンモニアの大量放出で発生する白煙は、プルーム(汚染物質)をみる指標としては不十分です。危険な大気中濃度のアンモニアは、目に見える白煙の外にも広がることがあります。

サポートリソース：

• Even the smallest ammonia leak can be dangerous（アンモニアの漏洩はわずかな量でも危険） | CPECN
• 7 hospitalized after ammonia leak at Modesto ice cream parlor（モデストのアイスクリームパーラーでアンモニアが漏洩、7人が入院） - CBSサクラメント（cbsnews.com）
• Dangerous chemical leaks have injured workers at one of America’s largest meat processors（危険な化学物質が漏洩し、米国最大級の食肉加工業者で作業者が負傷） | CNN Business
• ミネソタ州消防署のアンモニア漏出対応計画

ファクト（事実）：

スケートリンクの氷質は、水質、建物の状態、リンクスラブの温度の3つの要素でのみ決定されます。

典型的なリンク装置では、スラブの温度が床下の低温熱伝導流体（ブラインまたはグリコール）の流れによって制御されるため、氷の表面は（屋外または機械室にある）冷凍冷蔵機器内のあらゆる冷媒から物理的に隔離されています。つまり、リンクスラブからはブラインが見えるだけであるため、機器内でどのような冷媒が使用されているかを知る方法はありません。したがって、ブラインの温度と流れが適切な状態で維持されていれば、氷に問題はありません。

ファクト（事実）：

「自然」はエンジニアリングや健全な科学に基づく言葉ではなく、マーケティングの流行語です。HVACR（暖房、換気、空調、冷凍冷蔵）業界で販売および使用されている冷媒グレードのCO₂、炭化水素、アンモニアは、自然から抽出されたものではありません。むしろ、それらは他のすべての冷媒と同様に工業プロセスを通じて製造されています。

サポートリソース：

• いわゆる「自然」に関する専門家の見解：冷媒の未来
• 欧州フルオロカーボン技術委員会（European FluoroCarbons Technical Committee：EFCTC）ファクトシート - 自然冷媒
• 「自然のものなどない」 — 動画
• 真の事実：HVACR業界における現実、憶測、誇大宣伝
• Chemical & Engineering News - 工業用アンモニア生産におけるCO₂排出量

ファクト（事実）：

GWPは冷媒選択における数多くの要素の一つにすぎません。米国暖房冷凍空調学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers：ASHRAE）の冷媒とその責任ある使用に関する方針文書のセクション3.1で、次のように強調されています。「冷媒とそのシステムの選択は、エネルギー効率と性能特性、環境への影響、社員と公共の安全、経済的考慮事項といった全体的な分析に基づいている必要があります。冷媒は、GWP、動作圧力、燃焼性など、一つの要素に基づいて選択されるべきではありません。世界中の幅広いHVAC&R（暖房、換気、空調、冷凍冷蔵）用途とその要件により、これらのニーズを満たすための様々な冷媒が必要になります」

サポートリソース：

• ASHRAE：冷媒とその責任ある使用に関する方針文書

ファクト（事実）：

米国環境保護庁（EPA）のGreenChillパートナーによって報告された2019年の公開データによると、米国の設置冷媒に対するCO₂使用量の割合は1%未満でした。<1 %. Supermarket retailers have a variety of needs for existing and new stores and technology adoption trends vary by region. CO₂ is not a solution for existing system designs and requires purchase and installation of all new equipment. Supermarkets worldwide have had great success using retrofit refrigerants like Opteon™ XP40 (R-449A), resulting in lower GWP, while staying on track with their sustainability goals. In addition, an increasing number of refrigeration design engineers and end-users are exploring ultra-low GWP HFO solutions with new system architectures as a means to deliver the performance, cost, and sustainability they need to maintain seamless operations.

サポートリソース：

• Grocers Not Yet Sold On CO₂ Refrigeration Systems（食料品店でのCO₂冷凍冷蔵機器システムの導入は進んでいない） | ACHR News
• Grocers Share Concerns Over Alternative Refrigerants（食料品店が代替冷媒に対する懸念を共有） | ACHR News
• HFOソリューションに対する食料品店の関心の高まり

ファクト（事実）：

CO₂システムは複雑で、作動させるためには高い圧力が必要です。熱波などでシステムが中断すると、業務停止を引き起こす可能性があります。

CO₂のシステム全体の電荷が失われると、資格のあるサービス技術者の空き状況や供給状況によっては、最大数日間、冷凍冷蔵機器の機能が失われる可能性があります。CO₂システムが全電荷を失うと、凍結してドライアイスが生成される場合があります。そのため、ドライアイスを取り除くまでシステムを再起動できなくなります。近年の熱波に見られるように、食料品店の場合、冷凍冷蔵機器の機能を数日間失うと、大量の食品廃棄物が発生し、食料品店と消費者のコストに影響を与える可能性があります。

この問題を解決するために小売店はバックアップシステムを設置する必要があり、その結果、すでに高額なシステムにさらなるコストと複雑さが追加されます。

サポートリソース：

• CO₂ as a Refrigerant – Five Potential Hazards of R-744（冷媒としてのCO₂ – R-744の5つの潜在的な危険性）（copeland.com）
• CO₂ Freeze Up: Why it happens, what you can do（CO₂の凍結：発生理由とその対策）（harrisproductsgroup.com）
• CO₂：不都合な真実
• ショート動画：英国の大手小売業者、ASDAがA2L冷媒を選択
• Emerson E360ウェビナー：業務用冷凍冷蔵機器におけるA2L冷媒の安全な使用の準備

ファクト（事実）：

冷凍冷蔵機器システムの効率は、主に設計、機器選定、動作条件によって決まります。実際、ふっ素系冷媒を使用する最新のシステムの多くは、アンモニア（R-717）施設と同等またはそれ以上の効率を備えています。現代の冷凍冷蔵機器システムの設計は、特にエネルギー効率を最適化する際に、絶えず革新と改善が行われています。冷凍冷蔵機器施設の性能を真に評価するには、システム、用途、地域、運用条件の具体的な詳細を考慮した、詳細かつ専門的なエンジニアリング分析が必要です。他の要素を考慮せずに単に冷媒を比較するという包括的な記述は、単純化しすぎており、不正確な結論を導く可能性があります。

サポートリソース：

• システム効率はGWPよりも重要
• Ontario Recreation Facilities Association（ORFA）の2019年春の出版物：効率性2.0

ファクト（事実）：

CO₂システムは高圧で動作するため、停電やメンテナンス中に完全に電荷が失われる可能性が大幅に高くなります。実際、安全上の理由から、CO₂システムには緊急放電バルブが組み込まれており、必要に応じて電荷の放出を促します。米国で行われた2018年の調査では、約200の遷移臨界システムが非常に高い漏れ率（約48.3%）であることがわかりました。これは、各店舗が2年間で１年分の全電荷に相当する量を失っていることを意味します。

業務の混乱を避けるために、ほとんどの小売業者は、レシーバーを冷却するためのバックアップ冷凍冷蔵機器システムを設置したり、関連するシリンダーレンタル料金を支払って、CO₂システムの全電荷量をオンサイトに保管したりしています。これらの緩和策はすべて、所有者やオペレーターのコストを増大させます。

サポートリソース：

• Emersonの気候に関する見解：冷媒としてのCO₂ — R-744のメリットとデメリット
• CO₂に切り替える前に考慮すべき5つの事実

ファクト（事実）：

市場では「自然」冷媒とされていますが、冷媒グレードのアンモニアの製造には化石燃料が使用され、温室効果ガスの大きな要因でもあります。

サポートリソース：

• Scientists seek way to make ammonia production more sustainable（科学者がアンモニアのより持続可能な製造方法を模索） - Cooling Post
• グローバルな事実：Do you know where your ammonia refrigerant has been?（アンモニア冷媒の生産から廃棄までの経路）

ファクト（事実）

二酸化炭素の大量漏出は酸素を奪うため、窒息リスクを引き起こします。また、R-744の急性毒性暴露制限（Acute Toxicity Exposure Limit：ATEL）は54 g/m3（30,000 ppm）であり、これを越える暴露は短時間でも懸念材料となり得ます。実際に、CO₂は濃度が2%（Vol/Vol）を超えると有毒であり、25%以上は致死量です。

サポートリソース：

• CO₂ as a Refrigerant – Five Potential Hazards of R-744（冷媒としてのCO₂ – R-744の5つの潜在的な危険性）

ファクト（事実）：

自然冷媒で作動するシステムから排出されるライフサイクル全体の総排出量は、実際にはFガス（フッ素系冷媒）よりも多くなります。

ほとんどのFガス（フッ素系冷媒）は、CO₂のような「自然冷媒」よりも大気から早く除去されます。たとえば、100年間大気中に残るCO₂の30%は1,000年以上もの間環境に残ります。

サポートリソース：

• Atmospheric Chemistry and Physics Journal（大気化学・物理学ジャーナル）、2013年 
• The Atmosphere: Getting a Handle on Carbon Dioxide（大気：二酸化炭素を把握する） - NASA Science

ファクト（事実）：

CO₂のような産業用ガスはFガス（フッ素系冷媒）よりも多くのエネルギーを消費し、環境や気候目標に悪影響を及ぼす可能性があります。 

CO₂は効率が非常に低い冷媒です。効率が低いとは、電気消費量が多く、その結果温室効果ガス排出量が多いことを意味します。現在、CO₂システムの効率を改善する軽減技術はありますが、そのほとんどが複雑であり、水を使用して効率を補う必要があるものもあります。

ファクト（事実）：

厳格な研究により、Fガス（フッ素系冷媒）はその本来の用途において安全であり、プロパン、アンモニア、CO₂などの「自然冷媒」よりも望ましい選択肢であることが認められています。その理由は、これらの産業用ガスは高可燃性または腐食性であり、運用コストが高いためです。こういったリスクは、世界の気候目標を支えるうえで実現可能性を制限します。

プロパンは非常に燃えやすく、爆発する可能性があり、偶発的に漏洩したプロパンはカーペット上を歩いたときに放電される静電気でも発火することがあります。実際に、R-1234yfが発火する最小着火エネルギーは5,000 mJを超えますが、R-290ではその10,000分の1の0.5 mJ未満です。

アンモニアは、毒性が高く、漏洩したときの健康へのリスクがあることから、すでに使用が制限されています。アンモニアも可燃性であり、健康に深刻な害を与えるとみなされています。これは、アンモニアに肌、目、肺に対する腐食性があるためで、300ppm（の暴露でも生命や健康に危険を及ぼします。

サポートリソース：

• アンモニア冷凍冷蔵機器 - 概要 | 労働安全衛生管理局（osha.gov）
• 冷媒としてのプロパンの可能性 - ACR Journal
• HFO‐1234yfの可燃性特性 - Minor - 2010年 - Process Safety Progress - Wiley Online Library
• プロパン／空気の最小着火エネルギー（MIE）について - ScienceDirect

ファクト（事実）：

一部のFガスはトリフルオロ酢酸（TFA）に分解されることがありますが、TFAは自然に発生する物質であり、環境で現在測定されている濃度と遠い将来に予測される濃度は、人の健康や環境に関する懸念の基準値を大きく下回っています。 

環境に存在するTFAの量は（生態）毒物学的懸念となる基準値をはるかに下回っており、動物はTFAを簡単に排出でき、またTFAには食物連鎖での生物濃縮を防ぐ独自の性質があります。そのため、TFAは人や環境に脅威を与えるものではありません。

サポートリソース：

• 国連環境計画、「Environmental Effects of Ozone Depletion and Its Interactions with Climate Change（オゾン層破壊の環境への影響およびオゾン層破壊と気候変動の関係）」  

ファクト（事実）：

CO₂は、他の「自然」冷媒と同じリスクをもたらすことはありませんが、窒息剤とみなされているほか、漏洩率が非常に高くなっています。 

CO₂システムは高圧で動作するため、停電やメンテナンス中に完全に電荷が失われる可能性が大幅に高くなります。CO₂は、漏洩したときの漏洩速度が速く、即座の業務停止につながる場合があり、窒息剤であるため、用途によっては安全上のリスクも生まれます。また、CO₂は空気よりも重いため、狭い空間で漏洩すると、暴露した人に大きな危険が及びます。CO₂は、2%の濃度でも有毒であるとみなされます。

CO₂の供給業者であるNASCRの2023年の報告書によると、CO₂を使用するスーパーマーケットの漏洩率は平均約100%で、実質的に1年間で全充填量に相当する量を排出しています。業務の混乱を避けるために、ほとんどの小売業者がバックアップ冷凍冷蔵機器システムや発電機を設置しており、最終的に所有者・オペレーターのコスト増につながっています。

サポートリソース：

• CO₂の供給 - NASRC - メリーランド州ボルチモアで開催された2023 FMI Energy and Store Design Conference（2023年エネルギーおよび店舗設計会議）で発表
• 米国農務省、Carbon Dioxide: Health Hazard Information Sheet（二酸化炭素：健康被害情報シート）
• CO₂に切り替える前に考慮すべき5つの事実

ファクト（事実）：

「自然」はエンジニアリングや健全な科学に基づく言葉ではなく、マーケティング用語です。冷媒グレードのCO₂、炭化水素、アンモニアは、自然から抽出されたものではありません。これらは他のすべての冷媒と同様に工業プロセスを通じて製造されています。  

「自然冷媒」は化学合成的に製造された同様の産業ガスで、1世紀以上前に導入され、正当な理由で広く中止されました。さらに、CO₂のような産業用ガスを使用する機器は、多くの場合、代替品と言われるFガス（フッ素系冷媒）ソリューションよりもエネルギー効率が低く、結果的にFガス（フッ素系冷媒）に比べてライフサイクル全体の排出量が多くなります。

サポートリソース：

国連環境計画、「Environmental Effects（環境への影響）」2022年評価報告書

ファクト（事実）：

Fガスは(フッ素系ガス)、EUの気候目標、戦略的自律性、イノベーション目標を達成する鍵となります。

Fガス(フッ素系ガス)は、化石燃料を用いた加熱・冷却ソリューションをエネルギー効率のよいソリューション（ヒートポンプの採用など）に変えることで、EUの目標を推進します。また、Fガス（フッ素系冷媒）は機器が寿命を迎えても再利用できるため、循環型経済の実現に貢献します。

Fガス(フッ素系ガス)の利用が制限されると、採用が遅れ、移行コストが増加し、（使用に適さないシステムから）大量の廃棄材料が生まれ、欧州全体でヒートポンプの使用と導入が中断します。

厳格な研究により、Fガス(フッ素系ガス)は安全で、特定の代替品よりも望ましい選択肢であると認められています。プロパン、アンモニア、CO₂のようなすべての「自然冷媒」には、毒性、可燃性、高運用コストといった高いリスクがあり、それらのリスクを考慮するとEUの気候目標を達成するための実用的な選択肢にはなりません。