تفاوت کاربرد گازهای برودتی در سیستم های سرمایشی

گاز برودتی در وسایل و سیستم هایی مانند یخچال، فریزر، کولر و یا هر نوع سیستم سرمایشی دیگر جهت پایین آوردن دمای محیط آن وسیله به کار می رود. با کمک این گاز در سیکل سرمایشی، گرمای محیط جذب شده و با کاهش دمای سیستم سبب تولید سرما می شود. در این مقاله از سری مقالات سایت سلام سرما قصد داریم در مورد گازهای برودتی مطالبی را بیان کنیم تا بتوانیم تفاوت کاربرد این گازها را در سیستم های سرمایشی مختلف متوجه شویم.

 گاز برودتی چیست ؟

ماده سرد کننده یا ماده سردساز و مبرد از جمله نام هایی است که به گازهای برودتی اتلاق می شود. این گازها از قانون گذار فاز که یک قانون ترمودینامیک (دماپویی) است و براساس آن می تواند مایع به گاز و گاز به مایع تبدیل شود، پیروی می کنند.

طبق قانون گذار، از طریق انتقال گرما می تواند ماده ای به ماده دیگر تغییر حالت پیدا کند. برای مثال در سیال های سرد کننده، این مایع گرمای محیط را جذب کرده و به گاز تغییر حالت می دهد. همچنین اگر ماده مبرد یک گاز باشد در طی فرآیند می تواند گرما از دست بدهد و به مایع تبدیل گردد.

خصوصیات گاز برودتی چیست؟

گازهای برودتی دارای خصوصیات فراوانی می باشند؛ که به سبب همین ویژگی ها در انواع سیستم های سرمایشی بسیار کارآمد هستند. از جمله ویژگی های این گاز می توان به حرارت نهان تبخیر گاز برودتی  ،دمای جوش گاز برودتی ، دما و فشار بحرانی  گاز برودتی ،گرمای ویژه گاز برودتی مایع و فشار تقطیر گاز برودتی اشاره کرد.

در صنعت تبرید، گازهای برودتی را بر اساس حرارت تبخیر 5 درجه فارنهایت و حرارت تقطیر 68 درجه فارنهایت مقایسه می کنند.بنابراین با داستن حرارت تبخیر و تقطیر می توان تفاوت کاربرد این گازها را  درک کرد. سیال یا گازی که به عنوان ماده سرما ساز یا مبرد در سیستم های سرمایشی به کار می رود باید دارای کیفیت و مشخصات زیر باشد.

  1. سمی نباشد.
  2. قابل انفجار نباشد .
  3. اکسید کننده نباشد .
  4. قابل اشتعال نباشد .
  5. در صورت نشت به سهولت قابل تشخیص باشد
  6. محل نشت آن قابل تعیین باشد .
  7. قادر به عمل کردن در فشار کم باشد (نقطه جوش پایین) .
  8. از نوع گازهای پایدار باشد .
  9. قسمت هایی که در داخل مایع حرکت می کند به سهولت قابل روغن کاری باشند.
  10. تنفس کردن آن مضر نباشد .
  11. دارای گرمای نهان متعادلی برای مقدار تبخیر در واحد زمان باشد .
  12. جابجایی نسبی آن برای ایجاد مقدار معینی برودت کم باشد .
  13. دارای کمترین اختلاف, بین فشار تبخیر و تقطیر باشد .
  14. ماده سرمازا نباید خورنده باشد (ایجاد زنگ زدگی کند) تا ساختن تمام قطعات سیستم از فلزات معمولی با عمر خدمتی طولانی تر عملی گردد.

گازهای برودتی بر محیط زیست چه اثراتی می گذارند؟

برخی از گازهای برودتی مورد استفاده در سیستم های سرمایشی می تواند اثر مخرب روی محیط زیست بگذارد. دو اثر منفی مهمی که این گازها روی محیط دارند شامل تخریب لایه اوزن و افزایش گرمای کره زمین است. در ادامه بیشتر با این دو نوع مشکل آشنا می شویم.

1.پتانسیل گرمایشی کره ی زمین    (GWP)

افزایش آزاد شدن گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن (CO2) ، متان (CH4) ، نیترو اکسید (N2O) از خاک ها به اتمسفر که در نتیجه استفاده از گازهای مضر صنعتی است می تواند عامل مهمی در گرم شدن کره زمین باشد . گاز دی اکسید کربن به عنوان یک عامل مهم مؤثر درگرمایش جهانی و تغییر آب وهوا که مسئول 60 درصد گرم شدن جهان یا اثر گلخانه ای می باشد، شناخته شده است.

2.پتانسیل تخریب لایه اوزن ( ODP ):

لایه ازون نقش محافظت کره زمین را در برابر اشعه های مضر خورشید بر عهده دارد. این لایه در برابر اثر مخرب برخی از گازهای برودتی توان مقاومت ندارد؛ در نتیجه آسیب می بیند و در اصطلاح سوراخ می شود. گازهای CFC به دلیل اینکه بیش ترین آسیب را به لایه اوزن می زنند، به عنوان خط مبنای پتانسیل کاهش اوزن انتخاب شده اند. خط مبنا را با پتانسیل کاهش وزن و با ( ODP=1  ) بیان می کنند. بنابراین هرچه پتانسیل کاهش اوزن یک ماده شیمیایی از 1 بیشتر باشد می تواند شدت آسیب رسانی آن به لایه ازون بیشتراز CFC ها باشد.

روش های شناسایی گازهای برودتی

برای مشخص کردن نوع گاز برودتی در صنایع سرمایشی از روش شماره گذاری استفاده می شود. به این صورت که از حرف لاتین R که مخفف کلمه سرما زا (REFRIGERANT)، پیش از هر شماره که توسط  شرکت سازنده مشخص شده، استفاده می شود.

مانند:    R12، R134a

گروه بندی مبردها یا گازهای برودتی از نظر ترکیبات شیمیایی

1.گاز های برودتی طبیعی

از شناخته شده ترین گازهای طبیعی برودتی، گاز هیدروکربن است؛ این گازها به شکل طبیعی پایدار بوده و به دست انسان ساخته نشده اند.

از گازهای طبیعی نیز می توان در وسایل سرمایشی مانند یخچال یا سیستم های تهویه هوا به کاربرد. از جمله گازهای طبیعی برودتی می توان از هوا، هیدروکربن، آمونیاک ، دی اکسید کربن ، آب، ایزوبوتان ، ایزوپنتان ، اتان ، پروپیلن نام برد. گازهای طبیعی نسبت به سایر گازها ارزان تر هستند و استفاده آن ها برای محیط زیست تهدیدی محسوب نمی شود.

استفاده از هیدروکربن ها که شامل کربن دی اکسید درمقایسه با HFC ها و HCFC  ها برای  محیط زیست مناسب ترند. زیرا پتانسیل گرمایش جهانی هیدروکربن 1می باشد ولی HFC ها و HCFC  ها دارای پتانسیل گرمایشی جهانی 1000 برابر کربن دی اکسید هستند.

2. گازهای برودتی CFC

گازهای سرمایشی CFC از ترکیب اتم های کلر-کربن وفلوئور تشکیل شده اند. این گازها به دلیل اینکه غیر سمی، غیر قابل اشتعال و غیر واکنش با سایر ترکیبات شیمیایی هستند، برای استفاده تجاری، خانگی و حمل و نقل مورد استفاده قرار می گیرند. در این ترکیب اتم کلر به عنوان یک ماده تجزیه کننده ازون شناخته می شود؛ که سبب شد این گاز به عنوان یکی از مخرب ترین گازهای برودتی لایه ازون معرفی شود.

3.گازهای برودتی دوست دار محیط زیست

یکی از مهم ترین گازهای برودتی، گازهای ساخت دست انسان هستند که به آن ها گاز مصنوعی نیز گفته می شود. این گازها تنوع زیادی نداشته و برای محیط زیست تهدید جدی محسوب نمی شوند. از جمله این گازها می توان به گاز 2٬3٬3٬3-تترافلوئوروپروپیلن (R1234yf) اشاره کرد.

معرفی گازهای برودتی پرکاربرد

از بین سه دسته گاز برودتی که معرفی شد، برخی از آن ها امروزه موارد مصرف و کاربرد فراوانی  دارند که به شرح زیر می باشد.

  • R134a (HFC)
  • R-12 (CFC)
  • R-410A (HFC)
  • R-22 (CFC)
  • R-404A (HFC)

قوانین مربوط به استفاده از گازهای برودتی

گفتیم  که استفاده از برخی گازهای برودتی می تواند اثرات منفی و مخربی را روی محیط زیست بگذارد. به همین دلیل بعضی ازکشورها برای استفاده ازاین گازهای برودتی قوانین و محدودیت هایی را قرار داده اند. برخی از این قوانین به شرح زیر است.

  • برای به حداقل رساندن نشتی این گازها باید هنگام نصب، جداسازی و یا شاژر سیستم های برودتی،‌حتماً باید از فیتینگ های مخصوص استفاده شود.
  • سیستم های برودتی معیوب باید حداکثر ظرف 30 روز تعمیر شوند.
  • شرکت و تکنسین های شاغل در آن شرکت باید گواهی نامه های معتبر داشته باشند.
  • خالی کردن تعمدی گازهای برودتی شدیداً نهی می شود.
  • هرگونه تخطی از قوانین محیط زیستی پیگیری قانونی خواهد شد.