گاز مبرد

مقدمه

کمپرسورهای به کار رفته در سیستم‌های تبرید تراکمی که رایج‌ترین سیستم سرمایشی به کار رفته در سردخانه‌ها و یخچال‌های خانگی است را می‌توان قلب این سیستم دانست و از طرفی اوپراتور نیز حکم دست و پای این سیستم را دارد. بنابراین این سیستم نیز به ماده‌ای احتیاج دارد که درست مانند خون، در لوله‌هایش جریان پیدا کند و باعث درست کار کردن آن بشود. این ماده همان گاز مبرد سردخانه یا گاز فریونی است که به شکل فشرده در کپسول قابل خرید است. از مواردی که این گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌توان به کمپرسورها، چیلرها، کولرهای گازی، یخچال، سیستم‌های تهویه و… اشاره کرد. برای آشنایی بیشتر با انواع گاز مبرد سردخانه، تا انتهای مطلب با ما همراه باشید.

گاز مبرد سردخانه یا فریون چیست؟

گاز مبرد یا فریون ماده‌ای است با نقطه جوش بسیار پایین. همانطور که می‌دانید عمل تبخیر، عملی گرماگیر است و به همین خاطر مبردها در هنگام تبخیر شدن گرمای محیط را می‌گیرند و موجب کاهش دمای شدید می‌شوند. در تعریف علمی گازهای مبرد می‌توان اینطور گفت که گاز مبرد ماده‌ای است که با جذب حرارت محیط، تبخیر می‌شود و در عوض محیط را خنک می‌کند. خوب است بدانید که همانطور که بدن انسان گروه‌های خونی متفاوتی دارد، در سیستم‌های سرمایشی نیز بسته به ویژگی‌ها و کاربرد‌های سیستم، گاز مبرد نیز می‌تواند متفاوت باشد.

وظایف اصلی گاز مبرد سردخانه چيست؟

برخی از مهمترین وظایف گاز مبرد سردخانه بدین شرح است:

گاز مبرد باید بتواند در هنگام کار کردم سیستم در دمای مجاز، حرارت محیط را به خوبی جذب و از محیط خارج کند. بازه زمانی کارایی این ماده باید بالا و بسیار پایدار بوده و همچنین به علت احتمال ایجاد نشتی در سیستم‌های سرمایشی، مبرد نباید سمی و قابل اشتعال باشد.

مهم‌ترین ویژگی‌های گاز مبرد کدامند؟

• گاز مبرد سردخانه نباید به هیچ عنوان سمی و خطرناک باشد.
• قابل اشتعال نباشد تا در زمان وقوع نشتی منجر به انفجار نشود.
• موجب اکسایش سیستم نشود
• چنانچه در سیستم نشتی رخ داد، بتوان محل آن را سریع تشخیص داد و شناسایی کرد.
• باید بتوان قطعاتی که با مبرد در تماس هستند را روغن کاری کرد.
• حرارت نهان گاز باید متعادل باشد، به این ترتیب که در یک بازه زمانی مشخص، مقدار معینو مناسبی از ماده مبرد تبخیر شود.
• اختلاف فشار بین دو حالت گاز و مایع این ماده نباید زیاد باشد.
• این ماده نباید به قطعات سیستم آسیب بزند و موجب خوردگی آن‌ها شود.
• گاز مبرد نباید واکنش شیمیایی نامطلوبی با روغن سیستم بدهد.
• ترکیبات شیمیایی ماده مبرد باید به گونه‌ای باشد که در صورت نشتی، به مواد موجود در سردخانه آسیب نرساند و آن‌ها را آلوده نکند.
• این گاز نباید موجب فرسایش موتور سیستم شود.
• ماده مبرد سردخانه نباید رسانا و هادی جریان الکتریسیته باشد.

گازهای مبرد سمی

به جز هوایی که در اطراف ما وجود دارد و به کمک آن نفس می‌کشیم، بسیاری از گازها سمی هستند و چنانچه غلظت آن‌ها از حد مجاز بیشتر باشد، می‌تواند حتی موجب خفگی و مرگ بشوند. میزان سمی بودن یک گاز به غلظت آن و مدت زمانی که در فضا وجود دارد بستگی دارد. براساس آزمایش‌های صورت گرفته، میزان سمی بودن مبردها در یک طیف 6 درجه‌ای مشخص شده است.

گازهای گروه اول را خطرناک‌ترین گازها می‌دانند که حتی وجود غلظت کمی از آن‌ها در هوا می‌تواند خطر مرگ به دنبال داشته باشد. از آن طرف، گازهای گروه 6 از لحاظ سمی بودن، خطر بسیار کمی دارند و اساسا به گازهای بی‌خطر یا غیرسمی شناخته می‌شوند.

علاوه بر این، لازم به ذکر است که برخی از گازها در شرایط خاص تغییر ماهیت می‌دهند و سمی می‌شوند؛ مثلا مبردهای فلوئور کربنی چنانچه دما بالا برود و اکسیژن در محیط سیستم وجود داشته باشد، تجزیه شده و به یک ماده سمی بسیار خطرناک تبدیل می‌شوند که استنشاق آن در غلظت پایین نیز خطرناک است.

مبرد سردخانه R12

این گاز جزو پرکاربردترین و پرمصرف‌ترین گازهای مبرد است که در سیستم‌های تبرید صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در بسیاری از موارد قابل مصرف است. از گاز R12 می‌توان در کمپرسورهای کوچک تا چیلرهای بزرگ استفاده کرد. این گاز عموما در کپسول‌های سفید رنگ 13.5 کیلوگرمی به فروش می‌رسد. گاز R12 با روغن معدنی، الکیل بنزین و روغن‌های سازگار با گاز R134a سازگاری دارد و قابل استفاده است.

لازم به ذکر است که می‌توان مبردهایی همچون R134a، R410a، R410b، R409a ،R600a و R417c را جایگزین این گاز کرد. با وجود قیمت ارزان این گاز مبرد سردخانه، اما همچنان مصرف آن در بسیاری از کشورهای پیشرفته ممنوع است. با این حال، تا قبل از سال 1994 و عرضه گاز R134a، از مبرد R12 در بیشتر سیستم‌های سرمایشی و تهویه، مانند تهویه خودرو استفاده می‌کردند.

گاز سردخانه R22

پرطرفدارترین و رایج‌ترین گاز مبرد شناخته شده در جهان، گاز R22 به شمار می‌رود که به صورت گسترده در سیستم‌های تبریدی ظرفیت پایین و حتی تهویه‌های خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس از ممنوع‌ اعلام شدن مصرف گازهای CFC ، استفاده از این مبرد با استقبال فراوانی مواجه شد اما پس از گذشت چند سال، به علت تاثیر مخربی که بر لایه اوزون داشت، در لیست گازهای ممنوعه قرار گرفت.

با این حال، به علت وجود دستگاه‌هایی که صرفا با این مبرد کار می‌کنند، این گاز همچنان در کشورهای درحال توسعه مورد استفاده قرار می‌گیرد. گازR22  در کپسول‌های 13.5 کیلو گرمی سبز رنگ به فروش می‌رسد و در وزن‌های بالاتر نیز قابل خریداری است. لازم به ذکر است که گازهای R407c و R410a بهترین جایگزین شناخته شده مبرد R22 هستند.

گاز مبرد R134a

یکی از پرکاربردترین گازهای مبرد سردخانه نسل جدید، یعنی گازهای HFC ، گاز R134a  به حساب می‌آید که در حال حاضر جایگزین بسیار خوبی برای گازهای مخرب نسل قبل، همچون گاز R12 است. این گاز یک ترکیب کاملا بی‌رنگ و غیرسمی است که عموما در کپسول‌هایی به رنگ سبز تیره یا آبی و در وزن 13.5 کیلوگرم در بازار عرضه می‌شود.

اما در صورت نیاز می‌توانید آن را در وزن‌های بالاتر و کپسول‌های سنگین‌تر نیز خریداری نمایید. برندهای معتبری همچون ایسکون، هانیول، مکزيکم، فروژن و… به تولید این گاز می‌پردازند و آن را در قیمت‌های مناسبی ارائه می‌کنند. این گاز با روغن‌های POE و PAG سازگاری خوبی دارد و همچنین می‌توان از گازهای R410a، R401b، R409a به عنوان جایگزین آن در سیستم‌های جدید استفاده کرد.

گاز فریونی R404a

گاز R404a ترکیبی از چند گاز از خانواده هیدرو فلوئورو کربن‌ها است که شرح ترکیب شیمیایی آن به این صورت است: 44 درصد گاز R125 ، 4 درصد گاز R134 و 52 درصد نیز گاز R143 . براساس پروتکل مونترال، این مبرد جایگزین مناسبی برای گاز R22 است که در سیستم‌های جدید مورد استفاده گسترده‌ای قرار می‌گیرد. با وجود این که این مبرد در لیست گازهای مخرب محیط زیست و لایه اوزون قرار ندارد، با این حال تاثیر خود را بر گرم شدن کره زمین به جا می‌گذارد.

همچنین اگر سیستم سرمایشی دچار نشتی شود، ترکیبات این گاز می‌تواند کارکرد سیستم را دچار اختلال کند. روغن پلی ال استری POE  سازگاری خوبی با این نوع مبرد دارد. لازم به ذکر است که نرخ بالای GWP در گاز R404a   موجب می‌شود تا گاز R422c به عنوان جایگزین مناسب آن معرفی شود.

مبرد R407c

گاز R407c نیز ترکیبی از چند گاز از خانواده گازهای HFC، شامل گازهای R134a, R125 و R32 است. این گاز اغلب در سیستم‌های تهویه صنعتی و خانگی کاربرد دارد و سازگاری آن با روغن POE نیز مناسب است.

این گاز به علت برخی مزیت‌های منحصر به فردی که دارد، جایگزین خوبی برای گاز R22 به شمار می‌رود. یکی از این مزیت‌ها این است که در این گاز، دمای تخلیه پایین به سرعت با ظرفیت کمپرسور تطبیق پیدا می‌کند. همچنین تشابه فشار و دمای گاز R407c با R22 موجب می‌شود تا در هنگام تعویض گاز، به تعویض قطعات نیازی نباشد. این گاز قیمت نسبتا ارزانی دارد و به راحتی در دسترس است.

گاز مبرد سردخانه R410a

این گاز فریون که به نام گاز آزئوتروپ نیز شناخته می‌شود، از خانواده گازهای نسل سه، یا همان گازهای هیدرو فلوئورو کربن است. گاز R410 از ترکیب دو گاز R32 و R125، با نسبت‌های یکسان (50 درصد) تشکیل شده است. این گاز  در مقایسه با گاز R22، حدود 60 درصد فشار کاری بالاتری در سیستم‌های تهویه دارد. این مبرد را در کپسول‌های صورتی رنگ یا گلی رنگ، با وزن 11.3 کیلو گرم به بازار عرضه می‌کنند.

قیمت این گاز در مقایسه با گاز R22 بیشتر است و همان طور که گفتیم، به علت فشار کاری بیشتر، نمی‌تواند جایگزین خوبی برای گاز R22 به حساب بیاید. بنابرین می‌توان از آن فقط در سیستم‌های تهویه تبرید جدید استفاده کرد.

گاز فریونی R502

گاز مبرد R502 با فرمول شیمیایی C3HCL2F7 و با نام علمی کلرودی فلرومتان، جزو گازهای کلرو فلوئورو کربن  به شمار می‌رود که از ترکیب دو گاز R22 و R115، به ترتیب با نسبت‌های 48.8 و 51.2 درصد، تشکیل شده است. این گاز را در کپسول‌های 13.6 کیلو گرمی می‌توانید خریداری کنید.

دمای کاری پایین این مبرد موجب می‌شود تا مهم‌ترین و اصلی‌ترین کاربرد آن در سیستم‌های سرمايشی صنعتی و تجاری باشد؛ علی الخصوص یخ‌ساز‌ها و انواع چیلر و مینی‌ چیلر.

گاز R502  با روغن معدنی (MO) و روغن آلکیل بنزین (AB) سازگاری بسیار خوبی دارد. پس از ممنوع شدن تولید و استفاده از این گاز از سال 1955 به بعد، گازهای R422a,R507a و R404 به عنوان جایگزین آن معرفی شدند. از جمله مزایای استفاده از این گاز می‌توان به غیر خورنده بودن، غیر سمی بودن، غیر قابل اشتعال بودن و سازگاری آن با کمپرسورهای تبریدی، مانند کمپرسور منیروپ دانفوس، اشاره کرد.

 گاز مبرد سردخانه R507

این گاز شباهت فراوانی به گاز R502  دارد و جزو دسته‌ گازهای HFC شناخته می‌شود. این مبرد به علت وجود ترکیات مشابه از دو گاز R143 و R125 از جمله ترکیبات آزئوتروپیک به حساب می‌آید. از مبرد R507 می‌توان در دماهای پایین و متوسط استفاده کرد و به عنوان جایگزین مناسب مبردهای R502 و R22 به کار برد.

این گاز نیز یک ترکیب کاملا بی‌رنگ است که قابلیت اشتعال ندارد و با روغن‌های پلی ال استر سازگاری بسیار خوبی دارد. از جمله مزایای مهم استفاده از این مبرد می‌توان به سازگاری آن با اکثر کمپرسورهای تبریدی اشاره کرد؛ از جمله کمپرسورهای منیروپ دانفوس و DWM کوپلند. به خاطر داشته باشید که در هنگام تعویض گاز R507 با گاز R502، حتما باید سیستم به طور کامل شسته شود و روغن MO به کار رفته در آن، با روغن POE جایگزین شود.

گاز مبرد سردخانه R23

یکی از انواع گازهای هیدرو فلوئور کربن، گاز R23 است که به نام علمی تری فلوئورومتان نیز شناخته می‌شود. این مبرد، گازی کاملا بی‌رنگ، بی‌ بو، غیرسمی و غیر قابل اشتعال است که البته در سال‌های اخیر به علت تاثیر زیادی که بر افزایش گرمای کره زمین می‌گذارد، کمتر مورد استفاده و توجه قرار می‌گیرد. روغن‌های پلی ال استر یا همان POE سازگاری خوبی با این مبرد دارند. لازم به ذکر است  که دمای کاری این گاز از منفی 40 درجه تا منفی 80 درجه سانتی گراد متغیر است و می‌توان از آن در محیط‌های صنعتی و پزشکی، مانند آزمایشگاه‌ها، استفاده کرد. این گازها عموما مصارف خانگی ندارند. گاز فریون R23 بهترین جایگزین برای گازهای R13 و R503 به حساب می‌آید.

نکاتی برای انتخاب مبرد مناسب سیستم‌های سرمایشی

سیستم‌های سرمایشی موجود در سردخانه‌ها، بسته به کارکردی که دارند، در دو مدل بالای صفر یا زیر صفر طراحی می‌شوند. از این رو، مبردی که در این سیستم‌ها استفاده می‌شود نیز باید با دمای کار سیستم تناسب داشته باشد. مبردها براساس نقطه جوش و ترکیبات شیمیایی خود، می‌توانند در دماهای پایین یا دماهای متوسط کاربرد داشته‌ باشند. اما در مجموع، برای انتخاب گاز مبرد سردخانه مناسب با سیستم، باید 4 ویژگی را همواره در نظر بگیرید. این 4 فاکتور شامل موارد زیر می‌شوند :

·       ویژگی‌های ترمودینامیکی

همان طور که اشاره کردیم هر گاز مبرد سردخانه، نقطه جوش، دمای بحرانی و ظرفیت گرمایی مخصوص به خودش را دارد. به همین دلیل بسته به سیستم مورد نظر، مبردی باید انتخاب شود که بتواند سرمای مورد نیاز محیط را تامین کند.

·       پایداری گاز مبرد سردخانه

چرخه تبرید در سیستم‌های سرمایشی به روش‌های خاصی طراحی و راه اندازی می‌شوند. از طرفی هم می‌دانیم که میزان پایداری انواع گازهای مبرد سردخانه با یکدیگر تفاوت دارد. برخی از انواع گاز مبرد سردخانه پایداری پایینی دارند و ممکن است با گذشت زمان نتوانند سرمای مورد انتظار را تامین کنند.

به این ترتیب، در هنگام طراحی سیستم‌های تبریدی و انتخاب مبرد مخصوص به آن، باید گازی را انتخاب نمایید که پایداری بالایی داشته باشد؛ یعنی که به راحتی قابل تجزیه نباشد و همچنین با دیگر مواد به راحتی واکنش شیمیایی ایجاد نکند.

·       میزان ایمنی گاز مبرد سردخانه

دیگر نکته‌ای که در زمان انتخاب مبرد مخصوص سیستم سردخانه باید در نظر بگیرید، ایمنی آن و بحث آلودگی‌های زیست محیطی و درجه سمی بودن آن است. مبردهای سمی می‌توانند دمای کره زمین را افزایش بدهند و همچنین تخریب لایه اوزون را تسریع کنند.

از این رو باید این مبردها را شناسایی کنید و از به کارگیری آن‌ها خودداری نمایید. لازم به ذکر است که که این مبردها در حال حاضر از چرخه تولید خارج شده‌ و مبردهای سالم دیگری به جای آن‌ها در سیستم جایگزین شده‌اند. بنابراین سعی کنید این مبردهای جایگزین را شناسایی کنید و حتی الامکان از آن‌ها در سیستم سرمایشی مورد نظر استفاده نمایید.

·       خواص فیزیکی مبرد

گاز مبرد سردخانه مناسب باید حتما برخی ویژگی‌های فیزیکی را دارا باشد؛ برای مثال مبرد مورد استفاده در سیستم نباید چگالی پایینی داشته باشد. علاوه بر چگالی، فاکتورهایی همچون ضریب انتقال مبرد نیز از اهمیت بالایی برخوردار هستند که می‌توانند برخی ویژگی‌های سیستم سرمایشی، مانند ظرفیت و هزینه‌های ساخت آن را تعیین کنند. با در نظر گرفتن این فاکتورها می‌توانید گاز مبرد سردخانه مناسب سیستم خود را به راحتی انتخاب و خریداری کنید.

جمع بندی

در این مقاله به طور کامل و جامع با انواع گاز مبرد سردخانه و ویژگی‌های آن آشنا شدیم و کاربردهای این مبردها را بررسی کردیم. همچنین ضمن معرفی چند نوع از رایج‌ترین مبردها، نکاتی را برای انتخاب یک گاز مبرد سردخانه مناسب نیز بیان نمودیم. به خاطر داشته باشید که قیمت انواع مبرد می‌تواند بسته به برند تولید کننده و همچنین وزن کپسول آن متفاوت باشد. شما می‌توانید براساس نیاز سیستم تبریدی سردخانه، انواع گازهای مبرد را خریداری و استفاده نمایید.