مقدمه
گاز سردخانه یک ماده شیمیایی پرکاربرد است که برای تولید سرما در تهویهها و سیستمهای سرمایشی مورد استفاده قرار میگیرد. این گازها که در صنعت به نام تجاری گاز فریون هم شناخته میشوند، انواع مختلفی دارند که هرکدام با نام علمی خاصی شناخته میشوند و از ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی منحصر به فردی برخوردار هستند. در این مقاله در مورد قیمت گاز سردخانه، راهنمایی جهت خرید گاز سردخانه و انواع گوناگون و کاربرد آنها صحبت خواهیم کرد و ویژگیهای هر یک از آنها را برخواهیم شمرد. با ما همراه باشید.
گاز سردخانه چیست؟
در سیستمهای تبریدی که رایجترین سیستم سرمایشی در سردخانهها و یخچالهای خانگی است، کمپرسور را میتوان قلب سیستم و اوپراتور را به نوعی، دست و پای سیستم در نظر گرفت. حال میتوان گفت که این سیستم به مایعی احتیاج دارد که مانند خون، در لولههای آن بچرخد و کارایی صحیح سیستم را بالا ببرد. این ماده مهم را که به شکل گاز در کپسول ارائه میکنند، گاز سردخانه یا فریون مینامیم.
در تعریف علمی این گاز میتوان گفت که مادهای است با نقطه جوش بسیار پایین که با جذب گرما از محیط، تبخیر میشود و به علت گرماگیر بودن عمل تبخیر، این ماده میتواند در هنگام تبدیل از حالت مایع به گاز، دمای محیط را کاهش داده و باعت خنک شدن آن شود.
گاز سردخانه مادهای بسیار پرکاربرد در سیستمهای سرمایشی سردخانه است که با تغییر حالت از مایع به گاز و بالعکس، میتواند حرارت محیط را بگیرد و هوای سرد به آن منتقل کند. در گذشته از ترکیبات شیمیایی گوناگونی همچون اتر یا آمونیاک در سیستمهای سرمازا استفاده میکردند، هرچند امروزه نیز این مواد، به خصوص آمونیاک، در برخی سیستمهای سرمایشی، از جمله همین سردخانهها صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. لازم به ذکر است که مانند گروههای خونی متفاوت موجود در بدن انسان، سیستمهای سرمایشی نیز به گازهای مخصوصی که با کارکرد آنها متناسب باشد احتیاج دارند.
گازهای سردخانه نخستین بار در اوایل قرن 20 در میان صنعتگران شناخته شدند که از نمونههای اولیه آن، گاز CFC بود که خاصیت انفجاری زیادی هم داشت. اما با گذشت زمان، ترکیبهای کم خطرتری از گازهای سردخانه ارائه شدند که مشکلات کمتری ایجاد میکردند. از مهمترین ویژگی این گازها میتوان به غیرسمی بودنشان و نداشتن قابلیت اشتعال اشاره کرد.
هرچند که برخی از انواع گاز سردخانه اثرات مخرب زیست محیطی بر جای میگذارند که رایجترین آنها تخریب لایه اوزون و افزایش دمای کره زمین است. از این رو، از سال 2003، استفاده از این گازها در بسیاری از کشورهای صنعتی با محدودیت روبهرو شده است. اما همچنان از گازهای سردخانه فریونی در اغلب سیستمهای سرمایشی استفاده میشود، چراکه علاوه بر دسترسی خوب، قیمت مناسبی هم دارد.
انواع گاز سردخانه فریونی
گازهای فریونی و مبرد را میتوان به سه دسته زیر تقسیم بندی کرد:
- کلروفلوئوروکربن، مانند گازهای R11 و R12
- هیدرو کلروفلوئوروکربن مانند گاز R22
- هیدروفلوئوروکربن مانند گاز R134a
اولین نسل از گازهای سردخانهای که در سیستمهای سرمایشی مورد استفاده قرار میگرفتند، طبیعی بودند و علی رغم وجود ظرفیت بالای تولید سرما، به علت خطرناک و سمی بودن، به تدریج جای خود را به گازهای فریونی دارند که سه نوع آنها را پیش از این نام بردیم و در ادامه، هر یک از آنها را معرفی خواهیم کرد.
گاز کلرو فلوئوروکربن یا CFC
این گاز از ترکیب اتمهای کربن، فلوئور و کلر به وجود میآید و جزو اولین نسل از گازهای سردخانهای است که در سیستمهای سرمایشی مورد استفاده قرار گرفت. عنصر کلر موجود در این گاز میتواند به لایه ازون آسیب برساند و علاوه بر این، اثرات گلخانهای آن نیز بسیار زیاد است. به همین خاطر در پروتکل مونترال، استفاده از این گازها ممنوع اعلام شده است. گازهای R11 و R12 جزو این دسته از گازهای منسوخ شده هستند.
گاز سردخانهای هیدرو کلرو فلوئوروکربن (HCFC)
نسل دوم گازهای سردخانه که برای اصلاح ساختار گازهای نسل اول یعنی گازهای CFC تولید شدند، گازهای HCFC بودند که در ترکیب شیمیایی آنها علاوه بر عناصر کربن، فلوئور و کلر، عنصر هیدروژن نیز وجود دارد. با وجود این که این گازها حدود 90 درصد از گازهای نسل اول کم خطرتر هستند. اما باز هم به علت وجود عنصر کلر در ترکیبات آنها و اثرات مخرب زیست محیطی این عنصر، به تدریج از سیستمهای سرمایشی کشورهای پیشرفته حذف شدند. با این حال، هنوز هم برخی گازهای متعلق به این دسته، مانند گاز R22، در کشورهای درحال توسعه مانند کشور ایران، جزو مبردهای پرمصرف محسوب میشود.
گاز فریونی هیدرو فلوئورو کربن یا HFC
این گازها جدیدترین نسل از گازهای فریونی هستند که در بسیاری از سیستمهای سرمایشی در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار میگیرند. ترکیب شیمیایی این دسته شامل عناصر هیدروژن، فلوئور و کربن است و به علت عدم وجود عنصر کلر، استفاده از آن اثر مخربی بر محیط زیست نمیگذارد.
در مجموع این گازها جزو گازهای گلخانهای و بیخطر برای لایه اوزون محسوب میشوند که تنها اثر آنها، افزایش دمای کره زمین است. گاز R134a از پرمصرفترین گازهای موجود در این دسته است. دمای جوش این گاز منفی 26 درجه سانتیگراد است و میتواند جایگزین خوبی برای گاز R12 باشد.
چراکه این گاز تاثیر به شدت بدی بر لایه اوزون میگذارد و تخریب آن را افزایش میدهد. از این رو گازهای دسته هیدرو فلوئوروکربن با این نوع گازها در حال جایگزینی هستند. به خاطر داشته باشید که برخی از گازهای سردخانه به سختی در بازار پیدا میشوند و برای شارژ مجدد آنها، نمیتوان هر گازی را جایگزین کرد.
گازهای R22 و R134a اغلب در صنایع خودروسازی و لوازم خانگی، فروشگاهی یا صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. برای مثال در یخچالهای خانگی، کولر خودرو، یخچال فروشگاهی و آب سردکنها از گاز R134a استفاده میشود. R407C یک جایگزین مناسب برای گاز سردخانه R22 است که در اغلب سیستمهای سرمایشی مدرن کاربرد دارد و در دماهای متوسط هم میتوان از آن استفاده کرد.
انتخاب گاز سردخانه مناسب برای سیستمهای سرمایشی
سیستمهای سرمازا بسته به دمایی که در آن کار میکنند، به دو مدل زیر صفر و بالای صفر تقسیم میشوند. گازی که در این سیستمها مورد استفاده قرار میگیرد باید با دمای کارکرد دستگاه همخوانی و تناسب داشته باشد. گاز سردخانه نیز بسته به نقطه جوش و ترکیب شیمیایی خود، میتواند برای دمای پایین یا متوسط کاربرد داشته باشد. اما بهتر است برای انتخاب گاز سردخانهای مناسب، 4 ویژگی را همواره مدنظر داشته باشید. در ادامه هر یک از این 4 شاخصه را، که میتوانند بر قیمت گاز سردخانه نیز موثر باشند، بررسی خواهیم کرد.
خواص ترمودینامیکی گاز
همان طور که گفتیم، هر گاز سردخانهای یک نقطه جوش یا دمای بحرانی منحصر به فرد دارد. در هنگام انتخاب باید توجه داشته باشید که گاز مدنظر بتواند با توجه به ویژگیهای ترمودینامیکیاش، سرمای مورد نظر سیستمهای سرمایشی سردخانه را تامین کند.
پایداری
دستگاههای سرمایشی چرخه تبرید خاصی دارند و از طرفی میزان پایداری گازهای سردخانهای نیز با یکدیگر متفاوت هستند؛ برخی گازها پایداری کمتری دارند و با گذشت زمان، قادر نیستند سرمای مورد نیاز را تولید کنند. به همین خاطر در هنگام انتخاب گاز سردخانه، باید توجه داشته باشید که ماده مورد نظر تجزیه پذیر نباشد و از طرفی، با مواد دیگر به راحتی واکنش شیمیایی ندهد. یکی از موارد تاثیرگذار در قیمت گاز سردخانه، همین فاکتور میزان پایداری آن است.
درجه ایمنی گاز سردخانه
فاکتور دیگری که در هنگام انتخاب گاز سردخانه باید در نظر بگیرید، میزان سمی بودن آن و تاثیراتی است که بر محیط زیست میگذارد. گازهای سردخانهای سمی که موجب افزایش دمای کره زمين میشوند و یا اثرات مخربی بر لایه اوزون میگذارند، نباید در سیستمهای سرمایشی مورد استفاده قرار بگیرند. امروزه این گازها از چرخه تولید خارج خواهند شد تا گازهای بیخطرتری جایگزین آنها شود.
خواص فیزیکی
گاز سردخانهای که قرار است از آن استفاده کنید نباید چگالی کمی داشته باشد. علاوه بر این، ضریب انتقال مبرد نیز یک شاخصه مهم است که علاوه بر تعیین قیمت گاز سردخانه، میتواند ظرفیت سرمایشی و هزینههای ساخت سیستم را نیز تعیین کند.
بهترین گاز سردخانه کدام است؟
سردخانهها بسته به کارکردی که دارند در مدلهای گوناگونی ساخته میشوند که از مهم ترین آنها میتوان به سردخانههای کانکسی و صنعتی اشاره کرد که برای دخیره و نگهداری میوه، سبزی، مواد غذایی، دارو و… مورد استفاده قرار میگیرند. سردخانههای کانکسی از گاز سردخانه فریونی استفاده میکنند، چراکه هزینه استفاده از گازهای آمونیاک در مقایسه با قیمت گاز سردخانه نسل جدید بالاتر است و فضای وسیعتری نیز احتیاج دارد.
از این رو، در سردخانههای صنعتی بزرگ که مکان ثابتی دارند، اغلب از گاز آمونیاک استفاده میشود. اما از پرکاربردترین گاز فریونی مورد استفاده در سردخانههای کانکسی، گاز R22 است که در حال حاضر درحال ترکیب با گازهای فریونی دیگر است. خرید گاز سردخانه R22 منسوخ شده است و این ماده به زودی از چرخه تولید حذف خواهد شد.
کاربردهای گاز سردخانه
از مهمترین کاربردهای انواع گاز سردخانه میتوان به مواردی همچون گاز کمپرسور، چیلر، کولرهای گازی، گاز فریون یخچالهای خانگی یا فروشگاهی، سیستمهای سرمایشی و برودتی سردخانهها ، سیستمهای تهویه هوا و… اشاره کرد. علاوه بر این موارد، گازهای مبرد یا سردخانه کاربردهای صنعتی فراوانی نیز دارند و در سیستمهای سرمایشی بزرگ مورد استفاده قرار میگیرند.
وظیفه اصلی گازهای سردخانهای
گازهای فریون در سرخانهها کارکردهایی به شرح زیر دارند:
- در هنگام کار کردن سیستم در دمای مجاز، این گازها باید بتوانند حرارت محیط را به خوبی جذب و از محیط خارج کنند.
- این گازها باید بتوانند کارکردی با مدت زمان بالا و بسیار پایدار ارائه کنند.
- با در نظر گرفتن احتمال وجود نشتی گاز در سیستمهای سرمایشی سردخانه، گاز مذکور باید کاملا ضد اشتعال و غیرسمی باشد و کمترین خطر را برای محیط زیست ایجاد کند.
مهم ترین ویژگیهای یک گاز سردخانه یا مبرد چیست؟
در این بخش به مهمترین ویژگیهای این ماده اشاره خواهیم کرد که شامل موارد زیر میشوند و میتوانید در هنگام خرید گاز سردخانه، به آنها استناد کنید :
- گاز مبرد نباید به هیچ عنوان خواص سمی داشته باشد.
- باید کاملا ضد اشتعال باشد تا در هنگام نشتیهای سیستم، احتمال وقوع انفجار به حداقل برسد.
- در هنگام خرید گاز سردخانه دقت داشته باشید که این ماده نباید به هیچ عنوان موجب اکسایش شود.
- چنانچه سیستم دچار نشتی شود، باید بتوان محل نشتی را به سرعت تشخیص داد.
- قطعات متحرکی که با گاز فشرده یا مبرد مایع در تماس هستند باید روغن کاری شوند.
- حرارت نهان این مواد باید متعادل باشد، یه گونهای که در یک زمان ثابت، مقدار مشخصی از گاز تبخیر شود.
- اختلاف فشار بین خالت مایع و گاز این مواد نباید خیلی زیاد باشد.
- این گاز نباید به هیچ وجه خاصیت خورندگی داشته باشد و به قطعات سیستم سرمایشی سردخانه آسیب بزند.
- به دلیل روغن کاری قطعات، نباید واکنشی بین گاز و روغن اتفاق بیفتد. درواقع نباید با روغن کمپرسور ترکیب شود، بلکه باید مخلوط شود.
- ترکیب گاز باید به نوعی باشد که حتی در صورت وقوع نشتی، به محصولات موجود در سردخانه آسیبی نرساند و آنها را آلوده نکند.
- گاز مبرد یا سردخانهای نباید سیم پیچ موتور را فرسوده کند.
- این ماده نباید رسانای الکتریسیته باشد.
میزان سمی بودن گازهای سردخانهای
به جز هوای اطراف ما که از آن استنشاق میکنیم، بسیاری از گازها خاصیت سمی دارند و چنانچه غلظت آنها در محیط از حد مجاز بیشتر بشود، میتوانند مانع رسیدن اکسیژن به ریههای ما شوند و در نتیجه موجب مرگ خواهند شد. در نتیجه میتوان گفت که سمی بودن گازهای سردخانهای نسبی است و به غلظت و مدت زمانی که در یک محیط وجود دارند بستگی دارد.
میزان سمی بودن این مواد در یک طیف 6 درجه مشخص میشود؛ گازهای دسته اول به خطرناکترین گازها شناخته میشوند که حتی غلظت پایین آنها میتواند کشنده باشد و در مقابل، گازهای گروه 6 که خاصیت سمی بودن آنها بسیار کم است و به دسته غیر سمی نیز شناخته میشوند.
لازم به ذکر است که که میزان سمی بودن این گازها ممکن است تحت شرایط خاصی تعییر کند؛ مثلا گازهای فلوئور کربن، در شرایطی که اکسیژن وجود داشته باشد و حرارت محیط بالا باشد، تجزیه شده و یک ترکیب بسیار سمی به وجود میآورند که میتواند در غلظتهای پایین نیز خطر مرگ به همراه داشته باشد. توصیه میکنیم این گازهای سمی را بشناسید تا در هنگام خرید گاز سردخانه به مشکل بر نخورید. قیمت گاز سردخانه غیرسمی نسل جدید اصولا مقرون به صرفه و اقتصادی است.
سایز کپسولهای گاز فریونی
مبردها اغلب در کپسولهایی با سایز 2 تا 72 کیلو گرمی در بازار موجود هستند و شما میتوانید برای خرید گاز سردخانه به سراغ انها بروید. اما برای کاهش قیمت گاز سردخانه و همچنین حمل و جابهجایی راحتتر آن ، پرفروشترین سایز کپسول گازهای فریونی، کپسولهای 13.5 کیلوگرمی به شمار میروند که استفاده از آنها در بازار رایجتر است.
به غیر از این، برخی از رایجترین ظرفیتهای گاز فریونی به شرح زیر است:
- سایز 13.6 کیلو گرم : گازهای R134a، R22 و R12
- سایز 11.3 کیلو گرم : R507c, R410a, R507
- سایز 10.9 کیلو گرم : گاز R404a
شما میتوانید بسته به نیاز سیستمهای سرمایشی، برای خرید گاز سردخانه هر یک از این کپسولها را انتخاب کنيد. قیمت گاز سردخانه به فاکتورهای گوناگونی، از جمله حجم کپسول بستگی دارد.
معرفی برخی از گازهای پرکاربرد در سردخانهها
در این بخش تعدادی از رایجترین گازهای فریونی مورد استفاده در سیستمهای سرمایشی سردخانهای را مورد بررسی قرار خواهیم داد و ویژگی هریک از آنها را بیان خواهیم کرد. با ما همراه باشید تا بتوانید برای خرید گاز سردخانه تصمیمی مناسب بگیرید.
گاز سردخانه R717
به جز گاز آمونیاک، میتوان گفت که تقریبا اکثر گازهای هیدروکربنی منسوخ شدهاند و فقط گاز آمونیاک یا همان NH3 به شکلی گسترده در صنایع مورد استفاده قرار میگیرد. گاز R717 ، گازی به شدت سمی است که در شرایط خاص میتواند بسیار اشتعال پذیر هم باشد. اما به علت مشخصات حرارتی بسیار خوبی که دارد، میتوان از آن به عنوان یک گاز مبرد مناسب در صنایع گوناگون همچون صنایع یخ سازی و سرخانههای بزرگ صنعتی استفاده کرد.
اگر نگهداری و راه اندازی این صنایع و سیستمهای سرمایشی تحت نظارت متخصصان انجام گیرد، سمی و خطرناک بودن این گاز کمتر میتواند اهمیت پیدا کند. نکته قابل توجه این است که چنانچه در سیستمهای آمونیاکی رطوبت وجود داشته باشد، ممکن است فلزاتی مانند مس یا برنج دچار خوردگی شوند؛ بنابراین توصیه میشود هرگز در این سیستمها از این فلزات استفاده نکنید.
گاز فریونی R11
در گذشته از این گاز در صنایع سرمایشی و سیستمهای تهویه استفاده گستردهای میشد و در حال حاضر نیز در سیستمهای چیلر سانتریفیوژ ظرفیت بالا و همچنین برای شست و شوی سیستمهای تبریدی از این گاز استفاده میشود. ترکیب کلرو فلوئورومتان این گاز میتواند آسیبهای جدی به لایه اوزون وارد کند، از این رو خرید گاز سردخانه R11 و استفاده از آن در بسیاری از کشورها ممنوع اعلام شده است. با این حال در برخی از کشورهای در حال توسعه همچنان از این گاز به عنوان حلال یا گاز ثانویه استفاده میشود. قیمت گاز سردخانه R11 در قیاس با گازهای نسل جدید ارزانتر است و با روغن معدنی MO سازگاری خوبی دارد. این گاز سردخانه عموما در کپسولهای 45 کیلو گرمی در بازار وجود دارد و میتوان گازهای R23 و R141b را جایگزین آن کرد.
گاز سردخانه R12
این گاز یکی از پرمصرفترین گازهای سردخانهای است که در سیستمهای تبرید خانگی یا صنعتی در یک بازه گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. از این گاز میتوان در کمپرسورهای تبریدی کوچک و چیلرهای بزرگ استفاده کرد. اغلب این ماده را در کپسولهای 13.5 کیلو گرمی و سفید رنگ به فروش میرسانند. میتوان گازهای فریونی R134a، R410a، R410b، R409a ،R600a و R417c را جایگزین این گاز R12 کرد.
لازم به ذکر است که این گاز با روغن معدنی، روغنهای سازگار با R134a، الکل و بنزین سازگاری دارد و قابل استفاده است. قیمت گاز سردخانه R12 نیز مقرون به صرفه و ارزان است و البته در پروتکل مونترال همچنان مصرف آن ممنوع اعلام شده است . پیش از آن که گاز R134a تولید و به بازار عرضه شود، این گاز در اغلب سیستمهای سرمایشی و تهویه مطبوع، مانند سیستمهای تهویه خودرو به کار برده میشد.
جمع بندی
در این مقاله به طور جامع با انواع گاز سردخانه، کاربردها و ویژگیهای آن آشنا شدیم و رایجترین انواع گاز فریونی را نیز معرفی کردیم. از معروفترین برندهایی که میتوانید برای خرید گاز سردخانه به سراغ آنها بروید، میتوان به برندهای کولیب (Coolib) و هانیول (Honeywell) اشاره کرد. توصیه میکنیم در هنگام خرید گاز سردخانه ، به نکاتی که در مقاله عنوان شد توجه جدی داشته باشید.