یکی از مهم ترین بخش های سیستم تهویه مطبوع ماده مبرد است که وظیفه آن جذب گرمای محیط و انتقال به محیط دیگر است، ماده مبرد در سیکل به طور متناوب تغییر حالت میدهد و از حالت مایع به گاز تبدیل شده و با خنک شدن مجددا از گاز به مایع تبدیل میشود، سیستم های تهویه زیادی در اطراف ما وجود دارند که ماده مبرد در آن ها استفاده شده است، مواد مختلفی به عنوان مبرد در سیستم های تهویه به کار می‌روند. تاثیر مخرب بر روی محیط زیست می‌تواند از مهم ترین عیب های یک ماده مبرد باشد.
دسته بندی ماده مبرد براساس ترکیب شیمیایی موجود در آن میباشد:
- cfc- کلرو فلوئورو کربن ها- مثال: R115, R114, R13, R12, R11
- Hcfc- هیدرو کلرو فلوئورو کربن ها- مثال: R123, R23
- Hfc- هیدرو فلوئورو کربن ها- مثال: R134a, R404A, R407c, R410A
پتانسیل تخریب لایه اوزون (ODP) و پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) دو عدد مرسوم برای ارزیابی اثر مواد مبرد بر محیط زیست است، ODP عددی بین صفر تا یک است که هرچه به یک نزدیکتر باشد تاثیر مخرب بیشتری بر لایه اوزون دارد. عدد ODP در cfc ها به علت وجود کلر در ساختار تشکیل دهنده آنها زیاد است. به همین دلیل امروزه دیگر مرسوم نیستند. مقدار GWP از صفر تا چندصدهزار متغیر است. هرچه عدد این شاخص بزرگتر باشد، تاثیر منفی گاز بر گرمایش جهانی بیشتر است. مبردهای Hcfc با داشتن GWP زیاد امروزه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پرکاربردترین مبردهای مورد استفاده در تهویه
گاز مبرد R22
پرکاربردترین مبرد مورد استفاده در تهویه به علت فشار کاری و راندمان بالا، گاز R22 از دستع Hcfc است. اما به علت آسیب رساندن به لایه اوزون استفاده از آن کاهش پیدا کرده و قرار است تا ۲۰۲۰ به‌طور کامل کنار گذاشته شود.
گاز مبرد R407c
جایگزین مناسب و معمول برای R22 گاز R407c میباشد که ترکیب چند هیدروفلوئورکربن مانند دی‌فلوئورو متان و پنتا فلوئورو متان است که خواص ترمودینامیک و توانایی کار کردن در سیکل دما متوسط را نیز دارا میباشد. در سیستم های تبرید جدید استفاده از R407c رواج بیشتری دارد.
گاز مبرد R134a
تترا فلوئورو اتان یا R134a از دو اتم هیدروژن، جهار اتم فلوئور و دو اتم کربن تشکیل شده است. R134a از دسته Hfc ها به حساب می‌آید، بنابراین تاثیر مخربی بر روی لایه اوزون ندارد. مبرد R134a غیر قابل اشتعال و انفجار بوده و میزان سمی بودن آن نیز در سطح استاندارد میباشد. خواص ترمودینامیکی R134a مشابه R12 و دمای جوش آن c̊ ۱/۲۶- است.
گاز مبرد R410A
این ماده از ترکیب چند هیدرو فلوئورو کربن تشکیل شده است. با توجه به اینکه در ساختار R410A گاز کلر وجود ندارد، آسیب به لایه اوزون وارد نمی‌کند و اثرات مخرب زیست محیطی ندارد.
مبرد R410A بازدهی بیشتر و فشار کاری بالاتری به نسبت گازهای R22 و R407c دارد و گزینه مناسبی برای سیستم های تبرید و تهویه میباشد.
گاز مبرد R404A
خواص ترمودینامیکی این مبرد شباهت زیادی به R22 دارد و در مواردی عملکرد بهتری نسبت به آن در دستگاه های چیلر دارد. این ماده مبرد در بازه دمایی c̊ ۴۵- تا c̊ ۱۵ کار می‌کند و جایگزین مناسبی برای R22 است. این گاز بدون رنگ و غیرقابل اشتعال است و به راحتی با آب واکنش نشان نمی‌دهد. البته در صورت تماس مستقیم با بدن می‌تواند مضر باشد.
تشریح رنگ کپسول گاز مبرد
شرکت های تولید کننده ماده سرمازا به طور معمول برای نگه داری این نوع گاز از کپسول استفاده میکنند و هر یک از کپسول هارا نیز به رنگ خاصی انتخاب میکنند تا نشانگر مبرد خاصی باشد، این موضوع از مخلوط کردن اشتباه مبردها جلوگیری می‌کند. بهتر است که همیشه پیش از استفاده از کپسول مبرد، لیبل روی کپسول خوانده شود. تصویر زیر رنگ بندی کپسول انواع مختلف گاز مبرد را نشان میدهد.
نسل اول مبردها؛ مبردهای طبیعی
مبردهای طبیعی مانند آمونیاک، دی اکسید کربن و پروپان می‌باشند. ODP در این مبردها صفر است و عدد GWP پایینی دارند. به همین دلیل هیچ گونه اثر مخرب زیست محیطی ندارند و با تنظیمات اضافی به همان بازدهی سیکل ها با مبرد Hfc و Hcfc می‌رسند، به دلیل در دسترس بودن و سازگاری با محیط زیست، این گازها به منظور سرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- آمونیاک
با نام R717 هم شناخته میشود، که در هر دو سیستم تبرید جذبی و تراکمی از قدیم مورد استفاده قرار می‌گرفت. آمونیاک به دلیل وزن مولکولی کم توانایی کار در دماهای مختلف را دارد. آمونیاک گرمای نهان تبخیر بالایی دارد که شناسایی نشتی در آن را آسان می‌کند.
از جمله معایب آمونیاک می‌توان به میزان سمی بودن بالا و واکنش پذیری و قابلیت اشعال نام برد. به دلیل جذب مولکول های آب، خشک نگهداشتن آمونیاک کار آسانی نیست. وقتی آمونیاک آب جذب کند برای مش و آلیاژهای مسی خورندگی ایجاد می‌کند. در خروجی کمپرسور در دماهای بالا، آمونیاک به نیتروژن و هیدروژن تجزیه میشود و این گازها باعث افزایش فشار کندانسور، کاهش بهره وری مستقیم و در نهایت افزایش مصرف انرژی خواهد شد.
- کربن دی اکسید
در هوای اطراف وجود داشته و غیر سمی و غیر قابل اشتعال است. از سال ۱۸۶۲ از کربن دی اکسید به عنوان گاز مبرد استفاده میشود. بازدهی کم کربن دی اکسید در سیستم های قدیمی به علت دمای بحرانی پایین این گاز بود؛ اما با پیشرفت تکنولوژی این مبرد کم کم در حال بازگشت به سیستم های تبرید است.
نسل جدید مبردها
مبردهایی مانند R1234yt یا R1234ze که عدد GWP پایینی دارند، به عنوان جانشین برای مبردهای R22 و R134a به علت اثرات مخرب زیست محیطی میباشد.
موارد اساسی در انتخاب ماده مبرد
- خواص ترمودینامیکی
مواردی مانند نقطه جوش، ظرفیت گرمایی مبرد و دمای بحرانی باید به شکلی باشد که بیشترین بازده را در دمای مورد نظر داشته باشد.
- ثبات شیمیایی
سیستم های تبرید به نحوی طراحی می‌شوند که بتواند سالیان زیاد کار کند. ماده مبردی که واکنش پذیری بالا با دیگر مواد و تجزیه شوندگی بالا داشته باشد مناسب نیست.
- اثرات زیست محیطی
مبرد مناسب باید ODP و GWP پایینی داشته باشد و سمی نیز نباشد.
- خواص فیزیکی
چگالی پایین و ضریب انتقال حرارت بالا می‌تواند تاثیر زیادی بر روی سایز مبدل های حرارتی و در نهایت کاهش هزینه های ساخت داشته باشد، ماده مبرد نباید به لوله هاو سایر قطعات که با آنها در تماس است آسیب وارد کند و باعث خوردگی آن ها شود.
سلام
برای مبرد سردخانه هم از همین موارد استفاده میشه؟؟
سلام و درود دوست عزیز
بله برای سردخانه نیز از این محصولات استفاده میشود.
مبنای سنجش توانایی تخریب لایه اوزون کدوم ماده سرمازا هست؟