انواع گاز مبرد چه تاثیراتی بر تهویه مطبوع دارد؟

یکی از مهم ترین و اساسی ترین اعضای یک سیستم تهویه مطبوع که در این مقاله می خواهیم در رابطه با آن صحبت کنیم، گاز مبرد است. این گاز جزء اصلی هر سیستم تهویه مطبوع محسوب می شود و وظیفه دارد که گرما را از یک محیط جذب کند و به محیط دیگری انتقال دهد. البته این اتقال گاز در سیستم تهویه مطبوع با استفاده از تجهیزات دیگری مانند کمپرسور، کندانسور و اواپراتور انجام می شود. در سیستم های تهویه گاز مبرد در فرایند انتقال گرما به صورت مرتب از حالت مایع به گاز تبدیل می شود و مجدد با سرد شدن از گاز به مایع تغییر حالت می دهد. این تغییرات حالت در تمام سیکل ادامه دارد. در نهایت این تغییرات گاز مبرد باعث خنک شدن محیط می شود. در ادامه به معرفی کامل این گاز و انواع مختلف آن می پردازیم. پس تا پایان همراه ما باشید.

گاز مبرد یا گاز برودتی چیست؟

گاز مبرد (Refrigerant) که به آن گاز سرمازا نیز گفته می شود ماده ای است که در سیستم های تهویه مطبوع برای خنک کردن محیط مورد استفاده قرار می گیرد. در ابتدا این ماده حالت سیال و مایع دارد و در سیکل خنک کردن محیط به صورت مرتب از حالت مایع به گاز تبدیل می شود و پس از اینکه سرد شد از حالت گاز به مایع تغییر حالت می دهد. این گاز نقش اساسی را در چرخه تبرید بر عهده دارد.

امروزه از گازهای مبرد استفاده های فراوانی در صنایع یخچال سازی و کولر سازی می شود. در گذشته از گاز آمونیاک به عنوان مبرد در سیستم های خنک کننده استفاده می شد اما به دلیل عوارضی که این گاز خطرناک داشت مانند امکان انفجار و همچنین ایجاد خفگی در انسان، گاز فریون جایگزین آن شد.

ویژگی های یک گاز مبرد استاندارد چیست؟

یک گاز مبرد که عضو اصلی در سیستم های تهویه مطبوع و کولرهای گازی است باید دارای استانداردهایی باشد که برای استفاده در این سیستم ها مناسب باشد. برخی از مهم ترین این استانداردها عبارتند از:

• یک گاز پایدار باشد؛
• سمی نباشد؛
• خوردنده نباشد (سیستم را دچار خوردگی نکند)؛
• غیر قابل اشتعال باشد و امکان انفجار نداشته باشد؛
• از نقطه جوش پایینی برخوردار باشد؛
• به محیط زیست آسیب نرساند و با آن سازگاری داشته باشد؛
• هزینه های مربوط به نگهداری و خرید آن پایین باشد؛
• هنگام نشتی قابل تشخیص باشد؛
• عدد ODP و GWP آن پایین باشد؛
• و … .

به طور کلی باید گفت گاز مبردی که مورد استفاده قرار می گیرد باید از نظر شیمیایی کاملا بی اثر باشد و به هر میزان و نسبتی که مورد استفاده قرار می گیرد هنگام ترکیب شدن با هوا خاصیت سمی و قابل اشتعال نداشته باشد. به بیان دیگر باید گفت چه در حالت خالص و چه زمان ترکیب شدن با هوا (به هر نسبتی) دچار اشتعال و انفجار نشود و سمی نباشد. همچنین اگر زمانی دچار نشتی شد به مواد موجود در انبار یا سردخانه آسیبی نزند و باعث آلودگی آن ها نشود. در سیستم های تبرید نیز هنگام ترکیب شدن با رطوبت موجود در سیستم واکنش نا مطلوبی نشان ندهد.

گاز مبرد چه تاثیراتی روی محیط زیست دارد؟

گازهای مبرد به دلیل ساختاری که دارند اثرات مختلفی را روی محیط زیست بر جای می گذارند که این تاثیرات به نوع مبرد بستگی دارد. بر اساس نوع مبرد می توان این اثرات را به دو دسته کلی تقسیم کرد:

ODP یا پتانسیل تخریب لایه ازون

پتانسیل تخریب لایه ازون برای گازهای مبرد عددی بین صفر تا یک دارد. در گازهای مبرد هر چه مقدار این عدد به یک نزدیک تر باشد به این معنی است که گاز مبرد اثر بیشتری روی تخریب لایه ازون دارد. در مبردهایی که در آن ها کلر وجود دارد این عدد به یک نزدیک تر است به همین جهت برای لایه ازون مضر بوده و امروزه در سیستم های تبرید استفاده نمی شوند.

GWP یا پتانسیل گرمایش زمین

پتانسیل گرمایش زمین نیز برای گازهای مبرد عددی بین صفر تا چند هزار است و هر چقدر این عدد نیز بالاتر باشد یعنی ماده مبرد اثر بیشتری روی گرمایش زمین دارد و زمین را بیشتر گرم می کند. به همین جهت مبردهایی با این ویژگی (یعنی بالا بودن عدد GWP) نیز برای استفاده در سیستم تبرید مناسب نیستند.

شما می توانید جهت آشنایی و کسب اطلاعات بیشتر در زمینه گازهای مبرد و خرید گاز مبرد استاندارد و مناسب با شماره 09101836620 تماس حاصل نمایید.

انواع مواد مبرد

گازهای مبرد بر اساس نوع ترکیبات آن ها و ساختار شیمیایی که دارند در دسته بندی های جداگانه قرار می گیرند. بر همین اساس 4 نوع مهم و اصلی مبردها عبارتند از:

1. کلروفلوئوروکربن (CFC) شامل: R114، R113، R12، R11  و  R115
2. هیدرو کلروفلوئوروکربن (HCFC) شامل: R22  و R123
3. هیدرو فلوئوروکربن (HFC) شامل: R134a، R404A، R407C، R410A
4. مبردهای طبیعی شامل: گاز آمونیاک و کربن دی اکسید

از میان 4 مورد گفته شده در بالا، 3 نوع اول جزو گازهای مبرد صنعتی محسوب می شوند یعنی توسط شرکت هایی تولید کننده مبرد ساخته می شوند و به بازار عرضه می شوند. مورد آخر نیز که مبردهای طبیعی هستند در ادامه معرفی می شوند.

پر کاربردترین گازهای مبرد

1. گازهای مبرد طبیعی

گازهای مبرد طبیعی به گازهایی گفته می شود که در طبیعت وجود دارند و در دسترس هستند و آسیبی به طبیعت وارد نمی کنند. این نوع گازهای مبرد که شامل: کربن دی اکسید، آمونیاک یا پروپان هستند دارای مزیت های متنوعی هستند که از مهم ترین آن ها این است که عدد ODP آن ها برابر صفر و عدد GWP بسیار کمی دارند که می توان از آن نیز صرف نظر کرد. این گازها قدمت بسیار زیادی از نظر استفاده دارند و به بیش از 150 سال می رسد. گازهای مبرد طبیعی شامل موارد زیر هستند:

• گاز آمونیاک

این گاز که با نام R717 هم شناخته می شود جزو مبردهای قدیمی محسوب می شود که هم در سیستم های تبرید جذبی و هم در سیستم های تراکمی استفاده می شوند. آمونیاک دارای ویژگی ها و مزیت های خاصی است از جمله اینکه وزن ملکولی کمی دارد و امکان کار کردن در دماهای مختلف را دارد. همچنین گرمای نهان تبخیر بالایی دارد و هنگام نشتی کاملا مشخص می شود. البته در مقابل معایبی مانند سمی بودن، قابلیت اشتعال و واکنش پذیر بودن نیز جزو نکات منفی آمونیاک محسوب می شود.

• کربن دی اکسید (CO2)

یکی دیگر از گازهای مبرد طبیعی، گاز کربن دی اکسید است که به طور طبیعی در هوای اطراف ما وجود دارد. این گاز کاملا غیر قابل اشتعال و انفجار و یک گاز غیر سمی است. قدمت استفاده از این گاز به عنوان مبرد در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع به زمان های بسیار دور و از سال 1862 بر می گردد. در گذشته برای استفاده از این گاز مشکلاتی وجود داشت به این صورت که سیستم هایی که از کربن دی اکسید استفاده می کردند بازدهی کمتری نسبت به بقیه داشتند که به دلیل پایین بودن دمای بحرانی این گاز بود. اما با پیشرفت علم وگذشت زمان این مشکل نیز حل شد و مشخص شد اگر به درستی از این گاز استفاده شود می تواند بازدهی بالایی داشته باشد. پیش بینی می شود در آینده نیز استفاده از این گاز مبرد بیشتر از الان شود.

• گازهای مبرد غیر طبیعی

همان طور که گفته شد گازهای مبرد غیر طبیعی توسط شرکت های تولید کننده گاز مبرد تولید می شوند و منشاء طبیعی ندارند. برخی از مهم ترین و پر کاربردترین گازهای مبرد غیر طبیعی عبارتند از:

• گاز مبرد R134a

گاز R134a که به آن تترافلوئورواتان نیز گفته می شود از دو عدد اتم کربن، دو عدد اتم هیدروژن و چهار عدد اتم فلور تشکیل شده است. این گاز مبرد دارای فرمول شیمیایی CF3CH2F است. همان طور که در بالا نیز اشاره شد این گاز در دسته HFC قرار می گیرد و به همین دلیل اثر مخربی روی لایه ازون نخواهد داشت. این گاز از نوع غیر قابل اشتعال و غیر قابل انفجار است و از لحاظ سمی بودن نیز در محدوده استانداردی قرار دارد.

از ویژگی های این گاز می توان به دمای جوش منفی 1/26 اشاره کرد و همچنین داشتن خواص ترمودینامیکی مشابه گاز R12 اشاره کرد. به همین دلیل می تواند در برخی موارد جایگزین مناسبی برای R12 هم باشد که در این صورت باید تغییرات کوچکی نیز در سیستم تبرید اعمال شود.

• گاز مبرد R407C

این گاز مبرد از نظر خواص مشابه R22 است و یک جایگزین مناسب برای این گاز به شمار می رود. این گاز مبرد غیر طبیعی از چند هیدروفلوئوروکربن مانند دی‌فلوئورومتان و پنتافلوئورومتان تشکیل شده است که دارای خواص ترمودینامیکی لازم برای قرار گیری در چرخه تبرید هستند. از این گاز در سیستم های تبرید جدید بیشتر استفاده می شود. این نوع گاز مبرد توانایی کار کردن و استفاده در سیکل های تبرید با دمای توسط را نیز دارد.

• گاز مبرد R404A

این گاز مبرد نیز یک جایگزین مناسب برای R22 محسوب می شود زیرا دارای خواصی مشابه آن است. از مهم ترین مزیت های گاز R404A می توان به بازه دمایی اشاره کرد که این گاز می تواند در آن کار کند. این گاز مبرد دارای این قابلیت است که در سیستم هایی با بازه دمایی بین منفی 45 درجه سانتی گراد تا مثبت 15 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار گیرد. این گاز خواص کاملا مشابهی با R22 دارد حتی در برخی از موارد از کیفیت و عملکرد بهتری نیز نسبت به این گاز برخوردار است.

از ویژگی های دیگر این گاز این است که به راحتی با هوا و آب وارد واکنش نمی شود، رنگ خاصی ندارد و غیر قابل استعال نیز است. البته در عین بی خطر بودن این گاز در صورت تماس مستقیم آن با پوست بدن ممکن است مضر باشد.

• گاز مبرد R410A

این نوع گاز مبرد غیر طبیعی از ترکیب شدن چند هیدروفلوئوروکربن تشکیل شده است و از آن جایی که در ترکیب آن کلر به کار نرفته است، ضرر و آسیبی برای لایه ازون ایجاد نمی کند. این نوع گاز مبرد نسبت به نمونه های R407C و R22 از بازدهی بیشتری هنگام استفاده برخوردار است. از مزیت های این گاز فشار بالا و ظرفیت تبرید آن است که باعث شده نسبت به R22 گزینه بهتری محسوب شود. به طور کلی می توان گفت این گاز مبرد برای استفاده در سیستم های تبرید صنعتی، سیستم های خنک کننده و سیستم های تهویه مطبوع مورد بسیار مطلوبی است.

• گاز مبرد R22

در گذشته این گاز مبرد غیر طبیعی کاربرد بسیار زیادی داشت اما از زمانی که تحقیقات نشان داد که این گاز می تواند به لایه ازون آسیب وارد کند استفاده از آن تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا کرد به طوری که امروزه تقریبا کنار گذاشته شده است. گاز R22 جزو دسته HCFC ها به شمار می آید و از آن جایی که در ترکیبات شیمیایی آن کلر به کار رفته است، برای محیط زیست ضرر دارد. همان طور که گفته شد یکی از جایگزین های مناسب

برای این گاز، R410A است که در بالا به توضیح آن پرداختیم. البته تحقیقات نشان می دهد که قرار است در آینده نزدیک استفاده از این گاز نیز کاهش پیدا کند و گاز مبرد دیگری به نام R32 جایگزین این ها شود که عدد GWP آن نسبت به R410A یک سوم است.

فاکتورها و عوامل مهم در انتخاب گاز مبرد

همان طور که گفته شد گاز مبرد یکی از مهم ترین اجزای سیستم تبرید است و انتخاب صحیح آن از اهمیت بالایی برخوردار است. یک گاز مبرد مناسب می تواند روی افزایش ایمنی، طول عمر و میزان مصرف انرژی سیستم تبرید بسیار موثر باشد. عواملی که در انتخاب یک ماده مبرد موثر هستند عبارتند از:

• خواص و ویژگی های ترمودینامیکی

این خواص شامل: نقطه جوش، ظرفیت گرمایی و دمای بحرانی گاز مبرد است و باید به نحوی باشند که سیستم بتواند با بازدهی بسیار بالا و در محدوده دمایی مورد نظر به کار خود ادامه دهد.

• خواص فیزیکی

خواص فیزیکی مبرد شامل: چگالی و ضریب انتقال حرارت آن است که پایین بودن میزان آن می تواند روی مبدل های حرارتی و هزینه های لازم برای ساخت سیستم تبرید تاثیر زیادی داشته باشد. همچنین طبق آنچه قبل نیز گفته شد مبرد نباید به هیچ وجه هنگام تماس با دیگر اجزای سیستم تبرید مانند لوله ها باعث خوردگی آن ها شود.

• پایداری شیمیایی

اساس ساخت یک سیستم تبرید به نحوی است که بتواند تا چندین سال به صورت مفید کار کند. به همین جهت ماده مبرد نباید با دیگر مواد وارد واکنش شود یا مورد تجزیه قرار بگیرد. زیرا در این صورت هنگام ورود به سیستم قابلیت های خود را از دست خواهد داد.

• ایمنی مبرد و تاثیر آن بر محیط زیست و سلامتی

به طور کلی باید گفت گاز مبردی ایده آل است که دارای عدد ODP و GWP پایینی باشد. همچنین گاز مبرد نباید خاصیت سمی داشته باشد.

معنای هر کدام از رنگ های کپسول گاز مبرد

به طور معمول شرکت هایی که گازهای مبرد را تولید می کنند، برای جداسازی راحت انواع مختلف گازهای مبرد، کپسول های آن ها را به رنگ های مختلفی در می آورند. این کار باعث می شود که گازهای مبرد به طور اشتباه با هم مخلوط نشوند. علاوه بر رنگ کپسول و برای اطمینان بیشتر بهتر است قبل از استفاده به برچسب روی کپسول که نام گاز مبرد روی آن درج شده نیز دقت شود.

نتیجه گیری

وجود گاز مبرد که به آن گاز سرمازا نیز گفته می شود در کارکرد چرخه تبرید بسیار مهم است و می توان گفت که جزء اصلی برای کار سیستم تبرید است. این گاز دارای انواع مختلفی است که هر کدام استفاده ها و ویژگی های منحصر به فردی دارند. به طور کلی می توان گفت گاز مبردی برای استفاده در سیکل تبرید خوب است که دارای عدد ODP و GWP پایینی باشند و اثر مخربی برای محیط زیست نداشته باشد. به عبارت دیگر استاندارد بودن گاز مبرد (غیر قابل اشتعال و انفجار، سمی نبودن، قابل تشخیص هنگام نشتی، پایدار بودن و …) در انتخاب آن خیلی هم است. در این مقاله به بررسی یکی از مهم ترین و اصلی ترین اجزای سیستم تبرید یعنی گاز مبرد پرداختیم و آن را به صورت کامل برای شما معرفی کردیم تا بتوانید ماده مبرد مناسبی را در سیستم تبرید خود به کار ببرید.