گاز مبرد یا ماده سرما زا که به آن گاز فریون نیز گفته می‌شود، ماده‌ای سیال است که به عنوان جزئی از تجهیزات سردخانه در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع برای خنک کردن محیط استفاده می‌شود. این گاز با جذب گرما از محیط، تبخیر شده و به گاز تبدیل می‌شود و در ادامه با فشرده شدن و تبدیل به مایع، گرمای خود را به بیرون منتقل می‌کند. این چرخه به طور مداوم تکرار می‌شود و باعث خنک شدن محیط می‌شود.

ویژگی‌های مهم گاز مبرد چیست؟

• نقطه جوش پایین: مبرد باید در فشار اتمسفر، نقطه جوش پایینی داشته باشد تا به راحتی تبخیر شود و گرما را جذب کند.
• قابلیت جذب گرما: این گاز باید توانایی جذب گرما از محیط را به طور موثر داشته باشد.
• غیرسمی و غیرقابل اشتعال: گاز مبرد نباید سمی یا قابل اشتعال باشد، زیرا نشتی آن می‌تواند خطرات جدی برای سلامتی و ایمنی ایجاد کند.
• مقاومت در برابر خوردگی: گاز فریون باید در برابر خوردگی مقاوم باشد تا به اجزای سیستم تبرید آسیب نرساند.
• سازگاری با محیط زیست: این گاز باید تا حد ممکن با محیط زیست سازگار باشد و به لایه ازون و گرمایش جهانی آسیب نرساند.
• فشار بخار اشباع بالا: مبرد باید در دمای کارکرد، فشار بخار اشباع بالایی داشته باشد تا بتواند گرمای کافی را جذب کند.
• حرارت نهان تبخیر بالا: گاز سرمازا باید حرارت نهان تبخیر بالایی داشته باشد تا برای جذب مقدار مشخصی گرما، به حجم کمتری از مبرد نیاز باشد.
• چگالی مایع بالا: این گاز باید چگالی مایع بالایی داشته باشد تا حجم پمپ و سایر اجزای سیستم تبرید را به حداقل برساند.
• گرانروی پایین: گاز مبرد باید گرانروی پایینی داشته باشد تا به راحتی در سیستم گردش کند و افت فشار را به حداقل برساند.
• مقاومت الکتریکی بالا: مبرد باید مقاومت الکتریکی بالایی داشته باشد تا از ایجاد جرقه و انفجار جلوگیری کند.
• قیمت مناسب: مبرد باید قیمت مناسب و اقتصادی داشته باشد.

معرفی انواع مبرد سردخانه

در گذشته از گازهای CFC و HCFC به عنوان مبرد استفاده می‌شد، اما به دلیل اثرات مخرب آنها بر لایه ازون، استفاده از آنها ممنوع شده است.

امروزه بیشتر از هیدروفلوروکربن‌ها (HFC)، هیدروکربن‌ها و ترکیبات معدنی به عنوان مبرد استفاده می‌شود.

در ادامه به معرفی و بررسی هر کدام از این گازها می‌پردازیم:

1. هیدروفلوروکربن‌ها (HFC)

هیدروفلوروکربن ها دسته‌ای از گازهای مبرد هستند که در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع برای خنک کردن محیط استفاده می‌شوند. این گازها جایگزین کلروفلوروکربن‌ها (CFC) و هیدروکلروفلوروکربن‌ها (HCFC) شده‌اند که به دلیل اثرات مخرب آنها بر لایه ازون ممنوع شده‌اند.

مزایای HFC

• ODP صفر: HFCs به لایه ازون آسیب نمی‌رسانند.
• GWP پایین‌تر: GWP (پتانسیل گرمایش جهانی) HFC نسبت به CFC و HCFC پایین‌تر است.
• در دسترس بودن: HFC به طور گسترده در دسترس هستند و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند.
• کارایی: HFC کارایی بالایی دارند و می‌توانند به طور موثر گرما را جذب و دفع کنند.

معایب HFC

• GWP: HFC هنوز مقداری GWP دارند و می‌توانند به گرمایش جهانی
• قابلیت اشتعال: برخی از HFC قابل اشتعال هستند.
• قیمت: HFC می‌توانند گران‌تر از برخی از مبردهای دیگر مانند هیدروکربن‌ها باشند.

انواع HFC

HFC به انواع مختلفی با خواص مختلف تقسیم می‌شوند. برخی از رایج‌ترین HFC عبارتند از:

• R410A: این مبرد رایج‌ترین HFC است که در سیستم‌های تهویه مطبوع خانگی و تجاری استفاده می‌شود. R410A کارایی بالایی دارد و GWP نسبتاً پایینی دارد.
• R32: این مبرد GWP پایین‌تری نسبت به R410A دارد و به عنوان جایگزینی برای R410A در نظر گرفته می‌شود. R32 همچنین کارایی بالایی دارد.
• R134a: این مبرد در یخچال و فریزرها و همچنین برخی از سیستم‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود. R134a GWP نسبتاً بالایی دارد، اما کارایی بالایی نیز دارد.

کاربردهای HFC

HFC در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله:

• تهویه مطبوع خانگی و تجاری: HFC رایج‌ترین مبرد برای سیستم‌های تهویه مطبوع هستند.
• یخچال و فریزر: HFC در اکثر یخچال و فریزرهای جدید استفاده می‌شود.
• سردخانه‌ها: HFC در بسیاری از سردخانه‌ها استفاده می‌شود.
• کاربردهای صنعتی: HFC در طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی از جمله در تولید مواد شیمیایی، دارویی و الکترونیکی استفاده می‌شود.

گاز مبرد کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC)

کلروفلوئوروکربن‌ها دسته‌ای از گازهای شیمیایی هستند که در گذشته به طور گسترده به عنوان مبرد به همراه اواپراتور و کندانسور و کمپرسور سردخانه در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع استفاده می‌شدند. با این حال، به دلیل اثرات مخرب آنها بر لایه ازون، استفاده از آنها در سال 1987 ممنوع شد.

مزایای گاز CFC

• کارایی: CFC کارایی بالایی داشتند و می‌توانستند به طور موثر گرما را جذب و دفع کنند.
• ثبات: CFC از نظر شیمیایی پایدار بودند و به راحتی تجزیه نمی‌شدند.
• غیرقابل اشتعال: CFC غیرقابل اشتعال بودند و خطرات ایمنی کمتری نسبت به برخی از مبردهای دیگر مانند آمونیاک داشتند.

معایب گاز مبرد CFC

• ODP: CFC به لایه ازون آسیب می‌رساندند. لایه ازون لایه ای از گاز در اتمسفر زمین است که از ما در برابر اشعه مضر خورشید محافظت می‌کند. تخریب لایه ازون می‌تواند منجر به افزایش موارد سرطان پوست، آب مروارید و سایر مشکلات سلامتی شود.
• GWP: CFC پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) بالایی داشتند. GWP معیاری برای سنجش توانایی یک گاز برای گرم شدن جو زمین است. CFC به گرم شدن کره زمین کمک می‌کردند.

ممنوعیت CFC

در سال 1987، پروتکل مونترال به امضا رسید که استفاده از CFC و سایر مواد مخرب لایه ازون را ممنوع کرد. این پروتکل توسط بیش از 190 کشور امضا شده است و به عنوان یکی از موفق ترین معاهدات بین المللی در نظر گرفته می‌شود.

جایگزین‌های CFC

پس از ممنوعیت CFC، از تعدادی جایگزین مختلف از جمله هیدروفلوروکربن‌ها (HFC)، هیدروکلروفلوروکربن‌ها (HCFC) و هیدروکربن‌ها استفاده شده است. HFC رایج‌ترین جایگزین CFC هستند، اما آنها نیز GWP دارند و می‌توانند به گرمایش جهانی کمک کنند. هیدروکلروفلوروکربن‌ها GWP کمتری نسبت به HFC دارند، اما هنوز هم به لایه ازون آسیب می‌رسانند. هیدروکربن‌ها ODP و GWP بسیار پایینی دارند، اما برخی از آنها قابل اشتعال هستند.

گاز مبرد هیدروکلروفلوئوروکربن‌ها (HCFC)

این گاز فریون دسته‌ای از گازهای شیمیایی هستند که در گذشته به طور گسترده به عنوان مبرد در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع استفاده می‌شدند. با این حال، به دلیل اثرات مخرب آنها بر لایه ازون، استفاده از آنها به تدریج در حال کاهش است.

مزایای HCFC

• کارایی: HCFC کارایی بالایی داشتند و می‌توانستند به طور موثر گرما را جذب و دفع کنند.
• ثبات: HCFC از نظر شیمیایی پایدار بودند و به راحتی تجزیه نمی‌شدند.
• غیرقابل اشتعال: HCFC غیرقابل اشتعال بودند و خطرات ایمنی کمتری نسبت به برخی از مبردهای دیگر مانند آمونیاک داشتند.

معایب HCFC

• ODP: گاز HCFC به لایه ازون آسیب می‌رساندند، اما ODP آنها به طور قابل توجهی کمتر از CFC بود.
• GWP: گاز مبرد HCFC پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) بالایی داشتند، اما GWP آنها به طور قابل توجهی کمتر از CFC بود.

مراحل کاهش مصرف HCFC

در سال 1987، پروتکل مونترال به امضا رسید که استفاده از CFC و سایر مواد مخرب لایه ازون را ممنوع کرد. این پروتکل شامل برنامه‌ای برای کاهش تدریجی مصرف HCFC نیز بود. طبق پروتکل مونترال، کشورهای توسعه یافته باید تا سال 2020 و کشورهای در حال توسعه تا سال 2030 مصرف HCFC خود را به طور کامل متوقف کنند.

جایگزین‌های گاز فریون HCFC

پس از ممنوعیت CFC، از تعدادی جایگزین مختلف از جمله هیدروفلوروکربن‌ها (HFC)، هیدروکربن‌ها و ترکیبات معدنی استفاده شده است. HFC رایج‌ترین جایگزین HCFC هستند، اما آنها نیز GWP دارند و می‌توانند به گرمایش جهانی کمک کنند. هیدروکربن‌ها ODP و GWP بسیار پایینی دارند، اما برخی از آنها قابل اشتعال هستند. ترکیبات معدنی ODP و GWP صفر دارند، اما می‌توانند خورنده باشند و قیمت بالایی دارند.

جدول مشخصات فنی انواع گاز مبرد سردخانه