معرفی انواع گاز سردخانه

معرفی انواع گاز سردخانه

تعریف گاز سردخانه و وظیفه آن در سیکل تبرید

در سیستم های تهویه مطبوع و سردخانه ها، فرآیند انتقال حرارت و ایجاد سرمایش توسط ماده ای واسط به نام مبرد یا گاز سردخانه صورت می پذیرد. این ماده با تغییر حالت های مداوم از مایع به گاز، تهویه هوای محیط را انجام می دهد. علت این تغییر حالت ها نیز شرایط محیطی می باشند و طی این تغییرات خواص ترمودینامیکی مبرد تغییر می نماید.
تغییر در خواص ترمودینامیکی به علت جذب گرما از هوای محیط و دفع آن به بیرون از منطقه مذکور روی می دهد. مبرد اینگونه محیط را خنک نموده و تا زمان در مدار بودن تجهیز سرمایشی، این چرخه بارها و بارها تکرار می گردد.

حرکت گاز سردخانه در سیستم های تبرید نظیر سردخانه

همانطور که می دانید سیستم تبرید از چهار جزء کمپرسور، چگالنده یا کندانسور، شیر انبساط و تبخیر کننده یا اواپراتور تشکیل شده است. تشریح حرکت گاز سردخانه در این سیستم را از کمپرسور آغاز می نماییم. کمپرسور وظیفه فشرده سازی مبرد را بر عهده دارد و فشرده شدن مبرد سبب افزایش دما و فشار آن می گردد. مبرد فشرده شده پس از آن وارد کندانسور شده و با از دست دادن گرمای خود، از حالت گازی خارج شده و مایع می شود.
در شیر انبساط یا اکسپنشن ولو، فشار مبرد می شکند و افت فشار سبب تغییر دمای تبخیر مبرد می شود. در نتیجه افت فشار مبرد در خروجی شیر انبساط و ورودی اواپراتور، گرمای محیط توسط مبرد جذب می گردد. بنابراین خنک سازی محیط صورت گرفته و مبرد دوباره به سمت کمپرسور می رود تا این چرخه را تکرار نماید.
هر مبردی خواص ترمودینامیکی مخصوص خود را داشته و طراحی سیستم تبرید نیز بر اساس محاسبات مربوط به آن مبرد صورت می گیرد.

معرفی انواع گازهای مبرد و کاربرد آنها

در سیستم های تبرید، انواع مختلفی از گاز سردخانه به کار گرفته می شوند و در ادامه به معرفی بیشتر آنها خواهیم پرداخت.

کلرو فلوئور کربن ها یا CFC ها

این دسته از مبردها یکی از عوامل تولید گازهای گلخانه ای و گرم شدن کره زمین بودند و سبب تخریب محیط زیست می شدند. از این رو در سال ۱۹۹۴ تولید آنها متوقف گردید و مبردهای دیگری جایگزینشان شد. مهمترین گازهای مبردی که در این دسته جای داشتند، عبارت بودند از گازهای: R11، R12، R113، R114 و R115.

هیدرو کلرو فلوئور کربن ها یا HCFC ها

سازمان جهانی محیط زیست، این دسته از مبردها را نیز جزء گازهایی به حساب آورده که سبب تخریب و آسیب دیدن لایه اوزون می شوند. با این حال مبردهای این دسته، نسبت به گروه قبلی آسیب های به مراتب کمتری به محیط زیست وارد می نمایند. معروفترین گاز سردخانه که در این گروه دسته بندی شده است، R22 می باشد که یکی از گازهای پرمصرف در کشورمان است.

هیدرو فلوئور کربن ها یا HFC ها

در ساختار این نوع از مبردها عنصر کلر حذف گردیده و به همین علت است که آنها تهدیدی برای محیط زیست به حساب نمی آیند. در واقع با حذف کلر، خطراتی از جانب HFC ها متوجه لایه اوزون نبوده و مورد تایید سازمان جهانی محیط زیست می باشند.

از معروفترین مبردهایی که جزء این دسته هستند می توان به R410a و R134a اشاره نمود. امروزه این دو مبرد از پرکاربردترین مبردها در سیستم های تهویه مطبوع می باشند. R404a و R407c و غیره مبردهای دیگری هستند که در دسته هیدرو فلوئور کربن ها جای می گیرند.

گازهای مبرد طبیعی

جالب است بدانید علاوه بر سه دسته فوق، نوع دیگری از گاز سردخانه وجود دارد که وجه تمایزش با این سه دسته، طبیعی بودنش می باشد. مهمترین مزیت استفاده از مبردهای طبیعی، سازگاری آنها با محیط زیست می باشد و روی لایه اوزون نیز اثرات تخریبی ندارند. در واقع مبردهای طبیعی کمترین نقش را در گرم شدن کره زمین دارند.
از معروفترین مبردهای طبیعی می توان به آب، دی اکسید کربن و نیتروژن اشاره نمود. عموم مبردهای طبیعی در فشار اتمسفر حالت گازی شکل دارند اما آب به صورت مایع می باشد. استفاده از آب به عنوان مبرد مزایای زیادی به همراه دارد و چیلرهای جذبی از آب به عنوان مبرد خود استفاده می نمایند. اول مزیت، بی ضرر بودن آن برای محیط زیست و لایه اوزون می باشد.

دومین مزیت استفاده از این مبرد طبیعی، وفور و سهولت دسترسی به آن می باشد. در صورتی که این مبرد نشت نماید، آسیبی برای سلامتی انسان به همراه ندارد. گاز دی اکسید کربن مبرد دیگری است که در طبیعت وجود دارد و با محیط زیست نیز سازگاری دارد. آمونیاک مبرد طبیعی دیگری است که دو عنصر هیدروژن و نیتروژن سازنده آن می باشند.

این مبرد طبیعی نیز آسیبی به محیط زیست وارد نمی کند و سبب گرم شدن کره زمین نمی شود. آمونیاک بوی تندی دارد و بروز نشتی در سیستم تبرید به آسانی قابل تشخیص می باشد. مزیت مهم دیگر استفاده از آمونیاک، خواص ترمودینامیکی فوق العاده آن می باشد و این مبرد طبیعی گرمای نهان تبخیر بالایی دارد. در سیستم هایی که از آمونیاک به عنوان مبرد استفاده می کنند، نمی توان از لوله های مسی و برنزی استفاده نمود. لذا به علت اثر تخریبی آمونیاک روی این عناصر، پیشنهاد می گردد  لوله های فولادی مورد استفاده قرار گیرند.

دو پارامتر بسیار مهم جهت دسته بندی گاز سردخانه

همانطور که قبلا نیز بیان گردید بعضی از مبردها روی لایه اوزون و محیط زیست اثر تخریبی شدیدی دارند. گاهی این اثرات تخریبی چنان شدید است که تولید بعضی از مبردها برای همیشه متوقف می گردد. ملاک تعیین مضر بودن یا بی خطر بودن گاز سردخانه چیست؟ در این خصوص دو پارامتر مهم تعریف گردیده است و این دو پارامتر ملاک تشخیص اثرات زیست محیطی مبردها می باشند.

پارامتر OPD یا Ozon Depletion Potential

اولین پارامتری که قدرت تخریبی مبرد در لایه اوزون نشان می دهد، OPD می باشد. این پارامتر دارای مقداری بین صفر و یک می باشد و نزدیکی به یک به معنای قدرت بیشتر تخریب لایه اوزون است.

پارامتر GWP یا Global Warming Potential

پارامتر دیگری که جهت بررسی اثرات تخریبی گاز سردخانه بر محیط زیست به کار گرفته می شود، GWP می باشد. این پارامتر مقداری بین صفر تا چند هزار داشته و به منظور بررسی اثرات مبرد بر گرم شدن زمین به کار گرفته می شود. با بالاتر رفتن این عدد، ظرفیت مبرد برای گرم نمودن کره زمین بیشتر شده و اثرات مخرب تری از خود به جای می گذارد.