گاز مبرد فریون

گاز مبرد

ماده ای با درجه جوشش بسیار پایین که در سیستم تبرید تراکمی برای تولید سرمایش در چیلرها ، سردخانه ها و یخچال ها استفاده میشود و به دلیل گرماگیر بودن عمل تبخیر در این ماده درهنگام تبدیل ازحالت مایع به گاز ، کاهش شدید دما را بوجود می آورد که تولید سرما میکند.

جالب است بدانید در گذشته از گاز  آمونیاک به عنوان مبرد در ساخت یخچال های اولیه استفاده می شد اما به دلیل عوارض بی شمار و ناگوار این گاز، رفته رفته جای خود را به گازهای فریونی(Freon gasses) داد. ایجاد خفگی درانسان و امکان انفجار از مهمترین عوارض استفاده از گازهای آمونیاکی به عنوان مبرد در صنعت به شمار می رفت.

ویژگی های ماده مبرد

• در زمان عملکرد مبرد و همچنین نشتی احتمالی آن، باید غیر قابل اشتعال و انفجار باشد.
• مبرد سمی نباشد.
• باعث اکسایش نشود.
• حرارت نهان متعادلی داشته باشد به صورتی که در زمان ثابت مقدار مناسبی از مبرد تبخیر گردد.
• هنگام عملکرد سیستم در دمای مجاز باید بتواند حرارت را به خوبی جذب و دفع کند.
• بین حالت مایع و بخار مبرد نباید اختلاف فشار زیادی وجود داشته باشد.
• برای قطعات سیستم خورنده نباشد.
• بین روغن و مبرد واکنش نا مطلوبی صورت نگیرد.
• ماده شیمیایی مبرد به گونه ای باشد که در صورت بروز نشتی موجب آلوده شدن سرد خانه یا محصولات دیگر نشود.

انواع گاز مبرد

اولین نسلی که از گاز مبرد در تهویه و تبرید استفاده می شد از نوع طبیعی بودند و با اینکه بعضی از آنها ظرفیت تولید سرمای بالایی داشتند ولی به دلیل سمی و خطرناک بودن آن ها کم کم جای خود را به مبردهای فریونی دادند و مبردهای فریونی در چندین مرحله دچار تغییرات گشتند و در اینجا به سیر این تحول اشاره می گردد.

گروه بندی گاز مبرد( آمونیاک – فریون )

 گاز مبرد کلروفلوئوروکربن – CFC

این مبرد اولین نسل گاز مبرد مورد استفاده در سیستم های تبرید و تهویه مطبوع می باشد که از ترکیب اتم های کلر، کربن و فلوئور تشکیل شده است و به دلیلی وجود عنصر کلر در آن باعث از بین رفتن لایه ازون می شود و علاوه بر این اثر گلخانه ای بسیار زیادی هم دارد و به همین دلیل در پروتکل مونترال استفاده از این مبرد را ممنوع اعلام کردند. گاز R-11  و R-12 جزو این دسته از مبردها می باشد.

 گاز مبرد هیدروکلروفلوئوروکربن – HCFC

نسل دوم مبرد های فریونی که برای اصلاح CFC ها ساخته و به بازار عرضه شد HCFC ها بودند که ترکیب شیمیایی در آنها از اتم های کلر، کربن، فلوئور و هیدروژن تشکیل شده است. اگرچه این گاز تا ۹۰ درصد کمتر نسبت به CFC آثار مخرب برای طبیعت دارد ولی  به دلیل وجود عنصر کلر در آن و مضرات برای لایه ازون به تدریج از چرخه سیستم های سرمایشی در کشور های پیشرفته حذف گردید. هرچند استفاده از این مبرد رو به منسوخ شدن است ولی در کشور های در حال توسعه مانند ایران هنوز هم برخی از مبرد های این مدل مانند R-22 پر مصرف می باشد.

 گاز مبرد هیدرو فلوئوروکربن – HFC

این گروه جزو جدیدترین مبردهای مورد استفاده در سیستم های سردسازی جهان می باشد و ترکیب شیمیایی آنها از اتم های کربن، فلوئور و هیدروژن تشکیل شده است. در گاز مبرد HFC به دلیل عدم وجود کلر، بر روی لایه ازون تاثیر مخربی نمی گذارد و به طور کلی این مبرد یک گاز گلخانه ای غیر مخرب برای لایه اوزون می باشد و فقط باعث گرم شدن کره زمین می گردد. گاز R-134-a را می توان نمونه پر مصرف این مدل نامید.

 

رنگ سیلندر گازهای مبرد

برای تشخیص کپسول های فریونی از یکدیگر برای جلو گیری از اشتباه استفاده کردن آنها را با رنگ های مختلفی مشخص میکنند.

شماره ماده	رنگ	شماره ماده	رنگ	شماره ماده	رنگ	شماره ماده	رنگ
مبرد	کپسول	مبرد	کپسول	مبرد	کپسول	مبرد	کپسول
R-407-B	زرد کرمی	R-717	نقره ای	R-502	ارغوانی	R-410-A	رنگ گلی
R-11	نارنجی	R-134-a	آبی روشن	R-407-C	شکلاتی	R-404-A	نارنجی
R-12	سفید	R-114	آبی تیره	R-123	خاکستری روشن
R-22	سبز	R-409-A	قهوه ای مایل به زرد	R-401-B	زرد خردلی
R-500	زرد	R-113	آبی کمی تیره	R-402-A	قهوه ای روشن

 

گاز مبرد آمونیاک(گاز مبرد R717)

 

گاز آمونیاک از سال های ۱۹۳۰ در صنایع صنعتی مورد استفاده قرار گرفته و به طور کلی به عنوان مؤثر ترین مبرد شناخته شده زیرا نقطه جوش پایین و یک مبرد با انرژی بسیار کارآمد است که تاثیرات محیطی کمتری دارد به غیر از آمونیاک تقریبا تمامی مبرد های غیر هیدروکربنی منسوخ گردیده اند .

گاز آمونیاک مبرد R717 به خاطر خواص سرمایشی عالی، به طور گسترده، به عنوان گاز مبرد در سرمایش مواد غذایی و سردخانه های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این گاز همچنین در حجم های کمتر برای سیستم های تهویه مطبوع ساختمانی نیز کاربرد دارد. آمونیاک دارای ODP و GWP برابر با صفر است و به همین دلیل، گاز مبردی جذاب از نظر زیست محیطی و صرفه جویی در انرژی به حساب می آید. اما این گاز ماده سمی بوده و در شرایطی خاص، آتش زا نیز هست. خوشبختانه سمی بودن این گاز سرمایشی به دلیل بوی زننده ای که دارد و آن را به راحتی قابل شناسایی می سازد، آنچنان خطرناک نیست.

لازم به ذکر است که در صورت وجود رطوبت در سیستم آمونیاکی، موجب خوردگی فلزاتی مانند مس و برنج می گردد، بنابر این در سیستم تبرید آمونیاکی هرگز نباید از این فلزات استفاده نمود.

گاز مبردفریون(گاز مبردR11)

در گذشته گاز مبرد R11 کاربرد های بسیار وسیعی در صنایع تبرید و تهویه مطبوع  داشته است و هم اکنون در چیلر های سانتریفیوژ با حجم زیادی از مبرد به دلیل فشار عملیات پایین و همچنین جهت شست و شوی سیستم تبرید مورد استفاده قرار می گیرد.

گاز فریون R11 غیر آتش زا و غیر قابل انفجار می باشد ولی برخی از مشکلات استفاده از این مبرد را محدود کرده است.

از میان تمام گازهای فریون مبرد R11 به خاطر داشتن اثر بد گلخانه ای و تخریب لایه ازون جزوء بدترین مبرد ها محسوب می شود. و تمام ابن موضوع به خاطر سه اتم کلر است که باعث شکستن مولکولهای لایه ازون و تخریب آن می شوند.

گاز مبرد فریون  R12(گاز مبرد R12)

گاز مبردفریون R12 به طور گسترده تری نسبت به بقیه مبردها در سرار جهان استفاده می شود. از آنجا که مولکول های گاز فریون R12 را کلر و فلئور تشکیل داده آن را برای طیف گسترده ای از سیستم های تبرید و تهویه مطبوع استفاده می گردد. هر چند که در حال حاضر این گاز در حال جایگزینی است.

از خواص گاز فریون R12 میتوان به غیرسمی بودن, غیرقابل اشتعال و یاغیر قابل انفجار نام برد. و همین خواص ها باعث شد که این گاز محبوبیت بسیار زیادی در برنامه های تجاری و کاربردی داشته باشد.

همچنین گاز فریون R12 بسیار پایدار است, حتی تحت شرایط عملیاتی شدید هم مولوکول های آن متلاشی نمی شود. با این وجود اگر  گاز فریون R12 در معرض مستقیم شعله آتش و یا عنصر گرمایش الکتریکی قرار بگیرد به اجزای سمی کوچتر تجزیه خواهد شد.

 بهترین گاز های جایگزین گاز R12 : گازهای R134 و گاز R600a می باشد و این گاز با روغن  MO  قابل استفاده می باشد.  گاز R12 در محدوده ارزانترین گازها قرار دارد و جزو گازهای ممنوعه در پروتکل مونترال می باشد.

گاز مبرد فریون R22 (گاز مبرد R22)

گاز مبرد فریون R22 یکی از پرکاربرد ترین گازهای مبرد در سیستم های سرمایشی تراکمی و تهویه مطبوع می باشد و در انواع کولرهای گازی اسپلیت و چیلرهای تراکمی هوایی و آبی مورد استفاده قرار می گیرد.

به طور کلی مایع مبرد فریون با جذب گرما از محیط (در سیکل های تراکمی) تبخیر شده و ضمن خنک نمودن محیط به گاز تبدیل می گردد که این فرایند باعث ایجاد هوای خنک توسط انواع کولر گازی و سیستم های تهویه مطبوع می گردد.

گاز مبرد R22  بی رنگ بوده و دارای نقطه جوش ۴۰ – درجه سانتیگراد می باشد. دمای بحرانی در گازهای فریون استاندارد R22  معادل ۹۸ درجه سانتیگراد است و در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد دارای فشار ۹۰۸ کیلوپاسکال می باشند. این گاز پس از ممنوع شدن استفاده  CFC ها در جهان مورد استقبال فراوان قرار گرفت و به علت تخریب لایه ازون چندین سال پس از شروع به کار در لیست گاز های ممنوعه قرار گرفت. با این وجود به علت وجود دستگاه هایی که با گاز R22  کار می کنند استفاده این گاز به خصوص در کشورهای در حال توسعه هنوز هم بسیار زیاد می باشد. گازهای مبرد فریون استاندارد R22  در کپسول های  ۱۳٫۵ کیلوگرمی تا کپسول های بزرگ ۲ تنی تولید می گردند، اما برای استفاده در سیستم خنک کنندگی تجهیزات تهویه مطبوع و سیستم های سرمایشی تراکمی، از کپسول های ۱۳٫۵ کیلوگرمی استفاده می گردد و بهترین گاز های جایگزین R22  ، گاز R407c و گاز R410a می باشد.

گاز R22  با برندهای زیر در بازار ایران عرضه می‌شود:

• گاز ایسکون (۲۲ Isceon )
• کولیب( Coolib )
  
• هانیول( Honeywell )
• فروژن ( Frogen )
• مکزیکِم ( Mexichem )
• استارگِت ( Starget )
• هارپ( HARP )
• آلفا( ALFA )
• رفرون ( Refron )

گاز مبرد فریون R134a (گاز مبرد R134a)

گاز مبرد R134a به عنوان یکی از پرکاربرد ترین گاز های نوع HFC و جزو گاز های جدید به حساب می آید و جایگزین مناسبی است برای گاز های مخرب طبیعت که در گذشته به صورت متداول استفاده می شده است. گاز R134a کاملا بی رنگ و غیر سمی می باشد و در کپسول به رنگ سبز تیره یا آبی و عموما در وزن ۱۳٫۵ کیلو گرم قابل ارائه می باشد ولی در صورت نیاز در وزن های بالا و در بشکه های ۴۵۰ و ۷۹۰ کیلوگرمی موجود می باشد.

تولید گاز R22  در سال ۱۹۹۶ به دلایل زیست محیطی مانند گرمایش زمین و تخریب لایه اوزون متوقف شد و پس از آن، گاز مبرد R134a به عنوان جایگزینِ گاز R22  در کاربرد های مختلف تهویه مطبوع و تبرید در نظر گرفته شد. گاز R134a سازگار با روغن پلی اُل استرPOE) ) و روغن پلی آلکیلن گلیکول PAG) ) است.

گاز R134a به عنوان گاز فریونی جایگزین به جای گازهای زیر به‌کار برده می‌شود:

گاز   R401A . R401B . R409A . R409B . R12

گاز مبرد فریونR404A (گاز مبرد R404A)

این گاز فریون از دسته HFC  ها است و به عنوان جایگزین برخی گازهای فریون مانند R502 و گاز R22 (پس از ممنوعیت استفاده از آن ها در سال ۱۹۹۰) استفاده می شود.

گاز مبرد فریون R404A ترکیبی ازسه گاز R125 . R134a . R143A با درصد جرمی :

( R134a:4% . R143A:52% . R125:44% ) می باشد که مخرب لایه اوزون نیست ولی GWP  (شاخص پتانسیل گرمایش جهانی) بالایی دارد و باعث گرم شدن زمین می گردد و همچنین به دلیل اینکه ترکیبی از چند گاز است در هنگام نشتی سیستم را دچار اختلال می کند.

کاربردهای گاز R404A

گاز فریون مورد استفاده در چیلر‌ها

گاز یخچال مورد استفاده در یخچال‌های فروشگاه‌ها برای نگهداری مواد غذایی

گاز فریون مورد استفاده‌ در سردخانه‌ها برای نگهداری مواد غذایی

گاز یخچال مورد استفاده‌ در ماشین‌های یخچال‌دار

گاز فریون مورد استفاده‌ سیکل تبریدِ دما پایین و دما متوسط

گاز مبرد مورد استفاده در وندینگ ماشین‌ها(ماشین فروش خودکار مواد غذایی)

گاز مبرد فریون R407C (گاز مبرد R407C)

گاز مبرد فریونی R407C مخلوط و ترکیبی از گازهای مبرد فریونی R134a .R32 .R125 تشکیل شده که عموما در سیستم تهویه مطبوع صنعتی، تجاری و خانگی با دمای متوسط و سازگار با روغن پلی ال استر (POE) می باشد.

گاز مبرد فریونی R407C به دلیل مشخصات بسیار مشابهی که نسبت به گاز مبرد R22 در تجهیزات تهویه مطبوع دارد در مقایسه با مخلوط های گازی دیگر بیشترین تشابه را دارد.

عملکرد

• دمای تخلیه نسبتا پایین تری دارد
• با ظرفیت کمپرسور به سرعت تطبیق پیدا می کند
• مشخصات فشار-دما و جریان مشابه با گاز R22 در زمان تعویض گاز دیگر نیازی به تغییر قطعات ندارد.

گاز مبرد فریونی R407C  با برندهای زیر در بازار ایران عرضه می‌شود:

• گاز ایسکون( Isceon )
• کولیب( Coolib )
• هانیول (Honeywell )
• فروژن ( Frogen )
• مکزیکِم ( Mexichem )
• استارگِت ( Starget )
• هارپ( HARP )
• آلفا( ALFA )
• رفرون ( Refron )

گاز مبردفریون R410a (گاز مبرد R410a)

گاز مبرد R410a ترکیبی از گازهای مبرد فریونی R32  و R125 می باشد و از خانواده گاز های HFC  است که تقریبا یک آزئوتروپ را تشکیل میدهد.این مخلوط در کاربردهای تهویه مطبوع دارای ۶۰ درصد فشار بالاتر نسبت به گاز R22 می باشد بنابراین بایستی در تجهیزات جدید که مشخصا برای تحمل فشار طراحی شده اند، مورد استفاده قرار گیرد. سیستم‌های طراحی شده برای R410a جهت انجام وظیفه خنک‌سازی یکسان، دارای اجزای کوچکتری نسبت به گاز R22 می‌باشند.  کپسول‌های گاز مبرد R410a به رنگ صورتی می‌باشند. سازگار با روغن پلی ال استر (POE) می باشد این گاز مبرد در تجهیزات تهویه مطبوع و پمپ های گرمایی که از نو طراحی شده است کاربرد دارد.بنابراین به عنوان جایگزین گاز R22  نمیتوان از آن استفاده کرد.

گاز مبرد فریون R502 (گاز مبرد R502)

گاز مبرد R502 (کلرودی فلرومتان) از خانواده CFC ها و از ترکیب و مخلوط دو گاز فریون R115  و R22 ساخته شده است.

درصد جرمی (R115:51% . R22:49%) که اصلی ترین کاربرد این فریون در فرآیندهای تبرید دما پایین می باشد.

مهم ترین کاربرد آن در سیستم تبرید تجاری و  صنعتی به خصوص یخساز ها می باشد. این گاز با روغن های MO و AB سازگاری کامل دارد و به دلیل ممنوع شدن تولید آن، از گاز های  R507A ، R422A و R404A به عنوان جایگزین استفاده می گردد.

گاز مبرد فریون R507 (گاز مبردR507)

گاز مبرد R507 از دسته و خانواده HFC ها است R507 جزو ترکیبات آزئوتروپیک به حساب می آید و تشکیل شده از R143A و R125 با درصد جرمی (R143A:50% . R125:50%) این گاز مبرد در دماهای پایین و متوسط کاربرد زیاد دارد.

عملکرد مبرد R507 شباهت بسیار زیادی به گاز فرین R502  دارد و به دلیل فشار و ظرفیت بالاتر، در موارد زیادی به عنوان جایگزین آن به کار برده می شود. گاز مبرد فریونی R507 را می توان جایگزین R22  و R502  کرد و روغن متناسب این مبرد پلی ال استر (POE) می باشد و زمانی که می خواهیم گاز R507 را جایگزین R502 کینم باید روغن MO را از سیستم کاملا تخلیه کرده و بعد روغن POE را وارد سیستم کرد.