گاز مبرد R134a

گاز مبرد R134A نوعی ماده شیمیایی است که همه ما هر روز در خانه یا محل کار با آن سر و کار داریم. این گاز در سیستم‌های خنک‌کننده مکانیکی جهت تسهیل فرایند گرمازدایی استفاده می‌شود و از مهم‌ترین کاربردهای آن می‌توان به مبرد برای سیکل‌های تبرید دما بالا و متوسط، تجهیزات خودرو، خشک کن هوای فشرده، چیلرهای بزرگ، خنک سازی رایانه و سایر لوازم خانه استفاده کرد.

از آنجا که تنوع گازهای برودتی مورد استفاده در سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی زیاد است، در این مقاله سعی داریم با بررسی این گاز به شما کمک کنیم با دانش کافی بهترین گزینه را انتخاب کنید. اگر می‌خواهید با ویژگی‌ها و کاربردهای این گاز غیرسمی آشنا شوید تا انتهای مقاله همراه ما باشید.

مفهوم گاز مبرد چیست؟

قبل از آنکه بررسی دقیق این گاز خاص را شروع کنیم بیابید ابتدا با مفهوم گاز مبرد آشنا شویم.

گازهای مبرد یا خنک‌کننده ظرفیت جذب گرما از محیط اطراف را دارند. هنگامی که در یک سیستم تبرید مکانیکی از این گازها استفاده می‌شود یک منبع انرژی معمولاً الکتریسیته گاز را وادار می‌کند تغییر حالت دهد و این تغییر حالت بر هوای اطراف گاز نیز تأثیر می‌گذارد. زمانی که این اتفاق در یک محیط کنترل شده مثل سیستم بسته‌ای از لوله‌ها و سیم پیچ‌ها رخ دهد، قادر است آب و هوای محیط را به شکل موثری کنترل کند. برخی از اولین گازهای خنک‌کننده مثل آمونیاک و متیل کلرید به قدری سمی بودند که در اواسط قرن بیستم توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) ممنوع شدند.

تاریخچه استفاده از گازهای مبرد و شروع استفاده از گاز R134A

در دهه اولین گازهای کلروفلوئوروکربن توسط فردریک سوارتز 1890 برای استفاده صنعتی سنتز شد. تیمی که برای شرکت جنرال موتورز به سرپرستی توماس میدلی جونیور کار می‌کرد با همکاری شرکت دوپونت دی‌کلرو فلورومتان را توسعه دادند که نام تجاری آن Refrigerant و نام عمومی آن R-22 است. این گاز خنک‌کننده برای مصارف مسکونی و تجاری طراحی شد، چرا که غیرقابل انفجار و غیرسمی است. با این حال دانشمندان پس از مدتی به این نتیجه رسیدند که این گاز اثری مشابه گازهای گلخانه‌ای دارد و به این ترتیب بر اساس پروتکل‌های اخیر کیوتو و مونترال استفاده از R-22 به تدریج ممنوع شد و گاز R134A یکی از بهترین گزینه‌های جایگزین برای آن معرفی شد.

گاز R134A چیست؟ معرفی و شناخت

گاز R134A با فرمول شیمیایی CH2FCF3 از خانواده مبرد HFC با نام Tetrafluoroethaneبه شمار می‌رود که پس از منع استفاده از گازهای مبردهای CFC و HCFC معرفی شد و امروز یکی از انواع گازهای مبرد پر استفاده در زندگی روزمره انسان‌ها است. از این گاز به کرات در صنعت و ساخت وسایل سرمایشی استفاده می‌شود و با نام آیوپاک 1،1،1 و 2 برای همه قابل استفاده است. این گاز یکی از پر استفاده‌ترین و مناسب‌ترین گازهای مبرد جایگزین گاز R22 شناخته می‌شود، در حالی که اثرات مخرب آن بر محیط زیست قابل انکار نیست و شاید بهتر باشد به جای این گاز هم از گزینه‌های جدیدتر جایگزین آن استفاده کرد.

نقطه جوش این گاز مبرد منفی 14.9 درجه فارنهایت یا منفی 26.1 سانتی‌گراد بوده و در دمای اتاق به حالت گاز است. بنابراین سازگاری خوبی با مبردهای معدنی و روان‌کننده‌های مورد استفاده برای R12 ندارد. از طرفی برای طراحی گاز R134A باید در طراحی کندانسور و اوپراتور تغییراتی اعمال شود، شیلنگ‌های کوچک‌تری مورد استفاده قرار گیرند و درصد اعمال مقررات فشار کنترل 30 درصد افزایش یابد.

برخی از باکیفیت‌ترین برندهای گاز R134A که در بازار موجود و قابل استفاده هستند عبارت‌اند از:

استارگِت
ایسکون (Isecon)
هانیول (Honeywell)
کولیب (Coolib)
مکزیکِم (Mexichem)
آلفا (ALFA)
فروژن (Frogen)
(Starget)
هارپ (HARP)

آیا R134A همان R134 است؟

گاز R134A در محاوره و کلام همان گاز R134 خطاب می‌شود و معمولاً A آخر جا می‌ماند. اما کافی است به کپسول آن دقت کنیم تا متوجه نام اصلی آن یعنی R134A شویم. از این رو این سوال در ذهن برخی شکل می‌گیرد که آیا این دو گاز با یکدیگر متفاوت هستند؟ حرف A انتهای نام گاز چه مفهومی دارد؟

حرف A زمان تعیین نام مبردها به معنی ایزومر یا همپار بودن گازها با یکدیگر است. این یعنی هر دو R134 و R134A فرمول‌های شیمیایی مشابهی دارند، اما تفاوت‌هایی در ساختار آن‌ها دیده می‌شود. ممکن است تفاوت‌های جزئی در خواص این دو نیز وجود داشته باشد اما به‌طورکلی به عنوان یک گاز مبرد واحد شناخته می‌شوند.

ویژگی‌های گاز R134A را بشناسیم

در ادامه مهم‌ترین ویژگی‌های گاز R134A را با هم مرور می‌کنیم.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این گاز مبرد که باعث شده غیرقابل اشتعال باشد، نبود اتم کلر در مولکول‌های تشکیل دهنده آن است. گاز R134 به عنوان مبردی شناخته می‌شود که به لایه اوزون آسیب نمی‌رساند و دوست‌دار محیط زیست است.
قدرت هدایت حرارتی و توانایی انتقال حرارت این گاز نسبت به R12 بالاتر است و این تنها یکی از دلایل انتخاب گاز R134A به عنوان جایگزین خوبی برای R12 است.
وزن مولوکول‌های گاز R-134a از هوا بیشتر بوده و تجمع آن در یک محیط بسته منجر به تپش قلب، سرگیجه، تهوع و بیهوش شدن افراد می‌شود. البته در خصوصیات این گاز آمده که قابل استنشاق است، اما توصیه می‌شود تا حد امکان از تنفس در مکان‌هایی که درصد بالایی از این گاز مبرد تجمع کرده اجتناب شود.
اگرچه ساختار این گاز مبرد به گونه‌ای است که قابلیت اشتعال ندارد، اما اگر مستقیماً‌در معرض شعله آتش قرار بگیرد تجزیه می‌شود و گاز سمی و خطرناکی تولید می‌کند که فسوزن نام دارد.
یکی از ویژگی‌های جالب گاز R-134a جذب رطوبت است. بنابراین قبل از آنکه اقدام به شارژ گاز کنیم باید مطمئن شویم که ذره‌ای رطوبت در سیکل وجود نداشته باشد. در صورتی که این گار در مجاورت آب و رطوبت قرار بگیرد هیدرولیز اتفاق می‌افتد و پس از ترکیب با روغن و تولید اسید، عایق‌های سیم پیچ موتور را مورد آسیب قرار می‌دهد. در ادامه ممکن است موتور دستگاه بسوزد و از بین برود.

کمپرسور گاز R134A چطور باشد؟

سیلندر این گاز به دلیل حجم بیشتری که نسبت به گاز R12 دارد (10 تا 25 درصد) باید بیشتر باشد تا توان و قدرت آن نیز بیشتر شود.

کندانسور و آواپراتور این گاز چطور باشد؟

کمپرسور این گاز حجم جابجایی بیشتری دارد به همین علت نیاز است حجم کندانسور نیز تا 10 درصد بیشتر شود. اما معمولاً در صنعت از همان کندانسورهایی استفاده می‌شود که برای گاز R12 برنامه‌ریزی شده‌اند.

فیلتر درایر گاز مبرد R134A چطور باشد؟

در بخش‌های قبلی اشاره کردیم که میزان جذب رطوبت این گاز زیاد است. بنابراین زمانی که از گاز R134A استفاده می‌کنیم باید فیلتر درایری با قابلیت جذب یک چهارم بیشتر استفاده کنیم.

لوله مویی R134A چطور باشد؟

گاز مبرد R134A با توجه به شرایط ترموفیزیکی که دارد باید طول لوله مویی که برایش انتخاب می‌شود چیزی حدود 10 الی 15 درصد بیشتر باشد.

پمپ وکیوم R134A چطور باشد؟

زمان شارژ گاز باید فشار سیستم به قدر کافی کم باشد و کل رطوبتی که در سیکل بخار باقی مانده به طور کامل تخلیه شود. به این ترتیب مطمئن می‌شویم که داخل سیستم کاملاً خشک است و ذره‌ای رطوبت ندارد. پمپ وکیومی که برای گاز R134A توصیه می‌شود پمپ قوی با ظرفیت بالای ۸ متر مکعب بر ساعت است.

حین کار با این گاز مبرد چه موارد ایمنی را رعایت کنیم؟

هنگام کار با این گاز مبرد باید برخی موارد ایمنی رعایت شود که در ادامه آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.

قبل از هرچیزی باید از تجهیزات ایمنی نظیر دستکش، عینک و غیره استفاده شود.
اگر از این گاز در کارگاه خود استفاده می‌کنید حتماً مطمئن شوید که کارگاه به سیستم تهویه مجهز باشد.
رطوبت و کثیفی محیط را کاملاً پاک و تمیز کنید.
از وسایل جداگانه برای شارژ این گاز استفاده کنید. زیرا ضریب انتشار آن بیشتر است و آب بندی اتصالات باید به خوبی انجام شود.
سیلندر حاوی گاز R134A باید از تابش مستقیم اشعه خورشید دور باشد و به هیچ عنوان در معرض حرارت یا رطوبت قرار نگیرد.
این گاز در دمای اتاق خاصیت سمی ندارد، اما در مجاورت شعله آتش موادی مثل هیدروژن فلورید و کربونیل فلورید تولید می‌کند. پس تا حد امکان خود را در معرض استنشاق این گاز قرار ندهید. اگرچه این گاز سمی نیست، اما می‌تواند مشکلات تنفسی یا قلبی به همراه داشته باشد.
مراقب باشید این گاز در تماس با هوای فشرده قرار نگیرد. گاز R134A در دمای اتاق (زیر 100 درجه سانتی‌گراد) مشتعل نمی‌شود اما اگر با هوای فشرده تماس پیدا کند شعله ور خواهد شد.

روغن های سازگار با گاز R134کدام‌اند؟

روغن پلی اُل استر (POE) و روغن پلی آلکیلن گلیکول (PAG) از جمله روغن‌هایی هستند که مشخصات آن‌ها با گاز مبرد R134A سازگار است. تحت هیچ شرایطی برای روغن‌کاری این گاز از روغن‌های معدنی استفاده نکنید. این روغن‌ها بازدهی گاز مبرد را کم می‌کنند و عملاً خاصیت آن را از بین می‌برند. این یعنی گاز مورد استفاده دیگر از کارایی لازم برخوردار نخواهد بود. اما چرا این دو روغن را معرفی کردیم؟

از آنجا که روغن‌های مصنوعی پلی استر می‌توانند رطوبت را به خوبی جذب کنند،‌ کارایی بهتری دارند و بازدهی این گاز را تا حد مقبولی افزایش می‌دهند. در صورت استفاده از این روغن‌ها هرگونه آثاری از رطوبت در سیستم به خوبی جذب می‌شود و دیگر کمپرسور دستگاه دچار خوردگی نخواهد شد.

گاز R134aچه کاربردهایی دارد؟

از گاز مبرد R134 در تمامی کاربردهای خانگی مثلاً لوازم سرمایشی چون یخچال و کولر استفاده می‌شود.
یکی از کاربردهای گاز مبرد R134 به عنوان گاز مبرد برای چیلرهای بسیار بزرگ است.
از این گاز پرکاربرد در سیستم سرمایشی خودرو استفاده می‌شود.
این گاز معمولاً‌ در سیکل‌های تبرید با دمای بالا یا دمای متوسط استفاده می‌شود.
یکی دیگر از کاربردهای گاز مبرد R134 در سیستم رطوبت گیر یا همان درایر هوای فشرده است.
این گاز در سیستم‌های خنک‌کننده رایانه کاربرد دارد.
در صنعت از این گاز مهم به عنوان محرک آئروسل ها استفاده می‌شود. همچنین به عنوان عامل پف کننده فوم پلی استایرن منبسط شده شناخته می‌شود.
این یکی از گازهای محرک در صنایع داروسازی و تحویل دارو است.

چه تفاوتی بین گاز R134A و R600a وجود دارد؟

یکی از اشکالات گاز R134A این است که از آنجا که حلالیت زیادی در آب دارد نمی‌توان از آن در تمام سیستم‌های تبرید استفاده کرد. حتی یک قطره آب منجر به تولید اسید، دی اکسید کربن یا مونوکسید کربن می‌شود و در نهایت خوردگی فلز را به دنبال دارد. از این رو در صورت استفاده از گازR134A باید مراقبت بیشتری از سیستم انجام شود و دفعات بیشتری خشک و تمیز شود. همچنین درجه سمیت این گاز بسیار کم است و به عنوان یک مبرد غیر قابل اشتعال (در هوا) شناخته می‌شود. این گاز یکی از امن‌ترین انواع گازهای مبرد است و نام آن در دسته‌بندی ایمنی A1 قرار می‌گیرد.

گاز R600a مشکلی با آب ندارد و در آب حل می‌شود؛ از این رو با فلزاتی مثل فولاد کربنی، فولاد ضد زنگ، مس و آلومینیوم کاملاً سازگار است. از طرفی این گاز قابلیت اشتعال دارد و در ترکیب با هوا مخلوط BaoZa می‌سازد که اگر حرارت و شعله به آن برخورد کند سوخته می‌شود. این گاز نسبت به اکسیدان‌ها (در صورت تماس) واکنش نشان داده و زمان برخورد با آتش کاملاً مشتعل می‌شود. از آنجا که بخار گاز R600a سنگین‌تر از هوا است نسبت به گاز R134A تا مکان‌های دورتری پخش می‌شود.

از دیگر تفاوت‌های این دو گاز می‌توان به اثر گلخانه‌ای آن‌ها اشاره کرد، گاز R600a ذره‌ای اثر گلخانه‌ای ندارد، در حالی که بر اساس شواهد اثرات گلخانه‌ای گاز R134A مشهود است.

به طور کلی این گاز یکی از پرکاربردترین و محبوب‌ترین جایگزین‌های گاز مبرد R12 است که تا حد زیادی اثرات گلخانه‌ای آن را از میان برمی‌دارد و به همین علت در میان سایز گازهای مبرد از اهمیت و محبوبیت بیشتری برخوردار است.

این گاز ذاتاً سمی و قابل اشتعال نیست؛ اما در استفاده از آن باید احتیاط شود. به همین خاطر توصیه می‌شود محیط کارگاه‌هایی که با این گاز کار می‌کنند حتماً مجهز به سیستم تهویه باشند و افراد در تماس با این گاز نکات ایمنی را تمام و کمال رعایت کنند.

خواص گاز R134a

دما (°F)	فشار(psig)	دما (°F)	فشار(psig)	دما (°F)	فشار(psig)	دما (°F)	فشار(psig)
-40	14.8	10	11.9	60	57.5	110	147
-35	12.5	15	15.0	65	64.1	115	159
-30	9.9	20	18.4	70	71.2	120	171
-25	6.9	25	22.1	75	78.8	125	185
-20	3.7	30	26.1	80	86.8	130	199
-15	0.6	35	30.4	85	95.4	135	214
-10	1.9	40	35.0	90	104	140	229
-5	4.0	45	40.1	95	114	145	246
0	6.5	50	45.5	100	124	150	263
5	9.1	55	51.3	105	135

کاربرد‌ گاز R134a

گاز مبرد مورد استفاده‌ی کاربرد های داخلی مانند لوازم خانگی

گاز مبرد مورد استفاده در چیلر های بسیار بزرگ

گاز مبرد مورد استفاده در تجهیزات خنک کننده‌ خودرو

گاز مبرد مورد استفاده‌ سیکل تبریدِ دما بالا و دما متوسط

گاز مبرد مورد استفاده‌ در درایر(رطوبت گیر) هوای فشرده

گاز مبرد مورد استفاده‌ در خنک سازی کامپیوتر‌ها

سازگاری گاز R134a با کمپرسورها

تولید کننده	نوع کمپرسور
Bitzer	سمی هرمتیک اسکرو (semi-hermetic screw) تسمه‌ای (open type) اسکرال (hermetic scroll) کامپکت اسکرو (compact screw) سمی هرمتیک پیستونی (semi-hermetic reciprocating)
Danfoss	اسکرال (scroll) پیستونی منیروپ (Maneurop reciprocating)
Copeland	اسکرال (scroll) سمی هرمتیک پیستونی (semi-hermetic reciprocating)
Panasonic	کمپرسور‌‌های یخچالی
Secop	کمپرسور های AC سکاپ کمپرسور های DC سکاپ