گاز فریون (مبرد) چیست؟

گاز فریون یا مبرد وظیفه انتقال گرما از محیطی به محیط دیگر را در سیستم های تبرید و خنک کننده بر عهده دارد. در دستگاه های بسیاری مثل سیستم تهویه مطبوع، سیستم تهویه هوا، یخچال های صنعتی و خانگی دارای کاربرد می باشند و از انواع آن می توان به CFC و HCFC و HFC اشاره نمود.

انواع دسته بندی مواد مبرد

مواد مبرد را براساس ترکیب شیمیایی موجود در آن‌ها دسته‌بندی می‌کنند. پنج دسته مبردها شامل موارد زیر هستند:

کلرو فلورو کربن ها CFC:

کلرو فلورو کربن ها ترکیبی از عناصر کلر، فلور و کربن هستند. اگر یک گاز مبرد ترکیبی از مبرد CFC و مبرد دیگری باشد، به عنوان مبرد CFC در نظر گرفته می‌شود. در صنعت تبرید، تا سال‌ها فقط از گازهای سمی مانند آمونیاک، متیل کلرید و سولفور دی اکسید به عنوان مبرد استفاده می‌شد. در سال ۱۸۲۸ میلادی، گازهای CFC با هدف دستیابی به گازهای مطمئن‌تر، غیر سمی و غیر قابل اشتعال تولید شدند. اما تحقیقات بعدی بیانگر آن بودند که CFC ها برای محیط زیست مخرب هستند. به این صورت که مولکول‌های CFC بر اثر اشعه فرابنفش خورشید شکسته شده و اتم کلر تولید می‌شود. این اتم‌های کلر با اوزون واکنش داده و باعث تخریب لایه اوزون می‌شوند.

هیدرو کلرو فلورو کربن ها HCFC:

هیدرو کلرو فلورو کربن ها ترکیبی از عناصر هیدروژن، کلر، فلور و کربن هستند. اگر گاز مبردی ترکیبی از گازهای HCFC و HFC باشد، به عنوان مبرد HCFC در نظر گرفته می‌شود. HCFC ها به عنوان جایگزینی برای CFC ها تولید شده‌اند، زیرا عدد ODP کمتری دارند. اما باید توجه داشت که این گازها، پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) بالایی دارند.

هیدرو فلورو کربن ها HFC:

هیدرو فلورو کربن ها از عناصر هیدروژن، فلور و کربن تشکیل می‌شوند. هدف از تولید گازهای HFC، دست یافتن به یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای گازهای CFC و HCFC بوده است. چرا که عنصر کلر در ترکیب این گازها وجود ندارد و در نتیجه عدد ODP برای HFC ها صفر است.

هیدرو فلورو الفین ها HFO:

هیدرو فلورو اُلفین ها از عناصر هیدروژن، فلور و کربن تشکیل شده‌اند. گازهای HFO عدد ODP صفر و عدد GWP پایینی دارند. در نتیجه جایگزین مناسبی برای CFC ها، HCFC ها و HFC ها هستند.

هیدرو کربن ها HC:

هیدروکربن ها، ترکیبات اولیه هیدروژن و کربن هستند که به مقدار زیاد در نفت خام یافت می‌شوند. هیدروکربن‌های غیر سمی به عنوان مبردهای مدرن و جایگزین فلورو کربن ها -که شامل CFC ها، HCFC ها و HFC ها هستند و اثرات تخریبی بر محیط زیست دارند- شناخته می‌شود.

پرکاربردترین گاز‌های مبرد

در ادامه، پرکاربردترین مبردهای گازی با منشا طبیعی و غیر طبیعی معرفی و بررسی می‌شوند.

ز R134a

تترا فلورو اتان یا مبرد R134a دارای فرمول شیمیایی CF3CH2F است و به عنوان گاز کولر خودرو شناخته می‌شود. این مبرد از دسته HFC هاست و بنابراین مخرب لایه اوزون نیست اما عدد GWP بالایی دارد. دمای جوش این مبرد ۲۶.۱- درجه سانتی‌گراد است و برای استفاده در مدارهای سرمایشی با بازه دمایی متوسط، چیلرهای سانتریفیوژ و خودرو کاربرد دارد. همچنین گاز R134a به دلیل نوع ترکیب شیمیایی می‌تواند جایگزین مناسبی برای گازهای R12، R500 و R22 باشد. این ماده مبرد، غیر مشتعل و غیرانفجاری است و میزان سمی بودن آن نیز در حد استاندارد است.

گاز مبرد R407C

این ماده مبرد یک جایگزین معمول برای مبرد r22 محسوب می‌شود. گاز r407c مخلوطی از چند هیدرو فلورو کربن مانند دی‌فلوئورومتان و پنتافلوئورومتان است که خواص ترمودینامیکی لازم برای قرار گرفتن در سیکل‌های تبرید را دارد.
در سیستم‌های تبرید جدید، استفاده از R407C رواج بیش‌تری دارد. همچنین این ماده مبرد را می‌توان در سیکل‌های دما متوسط نیز به‌کار برد.

گاز مبرد R404A

این ماده مبرد نیز یک جایگزین ایمن برای R22 به شمار می‌آید. از مزیت‌‌های مبرد r404 بازه دمایی گسترده آن است؛ این ماده مبرد را می‌توان در سیستم‌هایی که دمایی بین ۴۵- تا ۱۵+ درجه سانتی‌گراد لازم دارند، به‌کار برد.
خواص ترمودینامیکی R404A شباهت زیادی با R22 دارد و حتی در مواردی عملکرد بهتری نسبت به این گاز دارد. همچنین R404A به راحتی با آب و هوا واکنش نشان نمی‌دهد و بی‌رنگ و غیرمشتعل است. البته تماس مستقیم پوست بدن با R404A می‌تواند مضر باشد.

گاز مبرد R410A

این ماده از ترکیب چند هیدرو فلورو کربن تشکیل می‌شود. به دلیل اینکه کلر در ترکیب آن وجود ندارد، آسیبی برای لایه اوزون به بار نمی‌آورد. همچنین با استفاده از این مبرد می‌توان به بازدهی بیش‌تری نسبت به R407C و R22 دست یافت. ظرفیت تبرید و فشار بالا، مبرد r410 را به گزینه‌ای بهتر نسبت به R22 تبدیل می‌کند. بنابراین این گاز گزینه‌ای محبوب برای استفاده در سیستم‌های تهویه، سیستم‌های تبرید صنعتی و خنک‌کننده محسوب می‌شود.

گاز مبرد R22

این مبرد در گذشته بسیار پرکاربرد بود اما پس از اینکه مشخص شد استفاده از آن می‌تواند به لایه اوزون صدمه وارد کند، استفاده از آن کاهش پیدا کرد. مبرد آر۲۲ از دسته HCFC به حساب می‌آید و به دلیل وجود کلر در ترکیب شیمیایی آن، برای محیط زیست مضر است.
یکی از جایگزین‌های گاز R22، گاز R410A است که پیش از این به آن اشاره کردیم.

دلیل این که انواع مختلفی از مبرد وجود دارند چیست؟

در طول زمان های مختلف، مبردهای گوناگونی برای سیستم های تبریدی انتخاب می شدند و بعد در راستای پیشرفت سیستم، تغییر می کردند. یکی از دلایل این تغییر، میزان آلاینده بودن مبردها بود. با توسعه تحقیقات پیرامون مبردها، کم کم این نتیجه حاصل می شد که یک مبرد هزینه های بیشتر و مخربی نسبت به مزایای خود دارد.

• سمی بودن مبرد گازی
• اشتعال زا بودن آن
• موارد ایمنی خطر آفرین
• و همچنین آلاینده بودن آن برای محیط زیست

از جمله دلایل عوض کردن مبردها محسوب می شد. بنابراین یک مبرد کنار گذاشته می شد و جای خود را با مبردی دیگر عوض می کرد. همین حالا نیز با وجود مصرف شدن بسیاری از مبردها، بخشی از آنها مضر، آلاینده و خطرناک محسوب می شوند و کشورهای مختلف قوانینی را بسته به حجم و موقعیت جغرافیایی استفاده آن وضع کرده اند. در نهایت ممکن است به کار بردن یک گاز مبرد در یک کشور یا یک اتحادیه ممنوع باشد اما در نقطه ای دیگر از زمین همچنان از آن استفاده شود. با وجود اینکه بعضی از آنها مخرب هستند، همچنان از آنها استفاده می شود؛ اما نمی توان تلاش محققان برای شناسایی ضررها و تعویض آنها را نادیده گرفت. هر مبردی که آلاینده و خطرناک شناخته شود، با مبردی دیگر جایگزین شده یا استفاده آن در مواقعی که چاره­ای نباشد بسیار محدود خواهد شد.

وظیفه گاز فریون چیست؟

وظایف اصلی مبرد ها در تبرید و سردخانه به شرح زیر است:

• هنگامی که سیستم در دمای مجاز کار می کند باید بتواند حرارت را به خوبی جذب و دفع کند.
• مدت زمان کارکرد در این ماده باید تا حد امکان بالا و کاملا پایدار باشد.
• به دلیل احتمال وجود نشتی در سیستم تبرید تراکمی، مبرد باید ضد اشتعال، ضد سمی و تا جای ممکن برای محیط زیست خطرناک نباشد.