مبرد چیست؟
مبرد ماده ای در فاز گاز یا مایع می باشد که به منظور کاهش دمای سطح مشخصی از یک ناحیه، در فرآیند تبرید استفاده می شود. این ماده در سیستم های یخچال خانگی و یا کولر ماشین نیز کاربرد داشته و به صورت کلی ماده مبرد در سیستم ها و دستگاه هایی که از سیکل تبرید تراکمی بخار استفاده می کنند، وجود دارد. مبرد در سیستم های تهویه مطبوع و برودتی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
عملکرد ماده مبرد
مبرد با استفاده از تغییرات فازی و ترمودینامیکی به راحتی از حالت گاز به مایع و یا از حالت مایع به حالت گاز، تبدیل شده و همین قابلیت سبب استفاده این مواد در صنعت، از جمله در سیستم ها و دستگاه های برودتی و تهویه مطبوع شده است. دستگاه هایی مانند چیلر تراکمی، داکت اسپلیت و VRF از ماده مبرد در سیکل خود استفاده می نمایند.
طبق بررسی ها این مواد برای محیط زیست چندان مفید نبوده و یکی از عوامل تاثیرگذار در گرمای زمین و تخریب لایه اوزون محسوب می شود.
مبرد در یک سیکل تبرید تراکمی چگونه عمل می کند؟
در یک سیکل تبرید، مبرد با ورود به کمپرسور فشرده شده و با ورود به کندانسور گرمای خود را از دست می دهد و دچار تغییر حالت می شود و به مایع تبدیل می‌شود. پس از این مرحله برای تغییر دمای تبخیر، مبرد وارد شیر انبساط شده و فشار خود را به سرعت از دست می‌دهد. این کاهش فشار و سپس ورود مبرد به اواپراتور، باعث جذب گرمای محیط شده و دوباره به کمپرسور باز میگردد.
تغییر نوع مبرد در طراحی سیکل تبرید در سیستم تهویه مطبوع، تمامی محاسبات و اعداد را تغییر داده و به دلیل خاص بودن این نوع مواد و ویژگی‌های ترمودینامیکی، استفاده از آنها در سیستم های تهویه مطبوع مدرن بسیار رایج شده است.
انواع مبردها کدامند؟
از مهمترین دسته بندی ها برای مبردهای سیستم تهویه مطبوع می توان به موارد زیر اشاره کرد:
کلروفلوئورکربن ها (CFC)
به دلیل تولید گازهای گلخانه ای و مخرب بودن، تولید این گاز مبرد در سال 1994 متوقف شد که از جمله این مبردها می توان به R11، R12، R113، R114 و R115 اشاره کرد.
هیدروکلروفلوئورکربن ها (HCFC)
این گروه نسبت به مبردهای گروه CFC دارای خطر کمتری برای محیط زیست می‌باشند، اما سازمان جهانی محیط زیست این مبردها را نیز جزء مواد مخرب لایه اوزون معرفی کرده است.
معروف ترین مبرد این گروه گاز R22 می باشد که همچنان در ایران مورد استفاده قرار می گیرد.
هیدروفلوئورکربن ها (HFC)
این مبردها به دلیل استفاده از کلر در مواد تشکیل دهنده، آسیبی به محیط زیست نمی رسانند و لایه اوزون را تهدید نمی کنند. شناخته ترین مبردها در این گروهR410a و R134a می باشد که امروزه چیلرسازان بسیار از آنها استفاده می‌کنند.
از دیگر مبردها می توان به R407C وR404a اشاره کرد.
مبردهای طبیعی
این مبردها به صورت طبیعی در کره زمین وجود دارند و به صورت مصنوعی ساخته نمی شوند. به دلیل طبیعی بودن، این مبردها اثرات تخریب پذیری بر روی لایه اوزون ندارند و باعث گرم شدن کره زمین نمی شوند.
تعریف دو معیار ODP و GWP
برای مقایسه مبردها از نظر آثار زیست محیطی، دو پارامتر مهم زیر مورد بررسی قرار می گیرند:
ODP (Ozone Depletion Potential)
این عدد بین صفر و یک متغیر بوده و میزان قدرت یک مبرد در تخریب لایه اوزون را نشان می دهد؛ به این صورت که هر چه عدد به یک نزدیک تر باشد، قدرت تخریب لایه اوزون بیشتر می شود. برای مثال CFC ها دارای ODP بالاتری نسبت به انواع دیگر مبردها می باشند.
GWP (Global Warming Potential)
این عدد بین صفر تا چند هزار متغیر بوده و میزان قدرت یا پتانسیل یک مبرد در گرم کردن کره زمین را نشان می دهد. هر چه عدد نام برده برای این پارامتر بالاتر باشد، پتانسیل بیشتری در گرم کردن کره زمین دارد. برای مثال مبردهای طبیعی از جمله آمونیاک و کربن دی اکسید مقدار بسیار کمتری از CFC ها باعث گرم تر شدن کره زمین می شوند.
رایج ترین مبردهای امروزی در تهویه مطبوع
چند مدل محبوب گاز مبرد است که در سیستم های تهویه مطبوع مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه به بررسی این گازها می پردازیم:
1. مبرد R22
مبرد R22 یکی از قدیمی‌ترین مبردهای پر استفاده در سیکل‌های تبرید سیستم‌های تهویه مطبوع می‌باشد که این ماده به دلیل نقطه جوش در بسیاری از سیستم های تهویه مطبوع با دمای پایین مثل فریزرهای خانگی و موارد صنعتی مورد استفاده قرار می گرفت.R22 از گروه HCFC ها شناخته شده و برای محیط زیست بسیار مخرب می باشد. به همین دلیل به مرور از سیکل های تبرید در حال حذف شدن است.
از ویژگی‌های این ماده می توان به غیر سمی بودن و غیر قابل اشتعال بودن آن اشاره کرد که می توان از مبردهای R407cو R134a به عنوان جایگزین استفاده کرد.
2. مبرد R410a
این مبرد یک ماده ترکیبی بوده و از دی فلوئورومتان و دو هیدروفلوئوروکربن تشکیل شده است. R410a علاوه بر تاثیر منفی نداشتن بر لایه اوزون، دارای عملکرد بهتری نسبت به مبرد R22 می باشد. از دیگر ویژگی های این ماده می توان به غیر قابل اشتعال بودن و بدون رنگ بودن آن اشاره کرد. R410a در کولرهای گازی، چیلرها و سیستم‌های تهویه مطبوع بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. مبرد R134a
این مبرد از گروه مبردهای HFC شناخته می شود که برای لایه اوزون خطری ایجاد نمی‌کند و دارای ویژگی غیر سمی و غیر قابل اشتعال می باشد که همچنین خاصیت خورندگی نیز ندارد.
این مبرد جایگزین بسیار مناسبی برای دستگاه‌هایی است که با مبرد R12 کار می کنند. این مبرد خالص بوده و مانند مبرد R22 از مواد ترکیبی ساخته نشده است که در کمپرسورهای اسکرو از این مبرد بسیار استفاده می شود.
4. مبرد R407c
این مبرد از دسته مبردهای ترکیبی بوده که می‌تواند جایگزین مناسبی برای مبرد R22 باشد و در بسیاری از سیستم‌های تهویه مطبوع از جمله داکت اسپلیت ها، روفتاپ پکیج‌ها و چیلرها از این مبرد بسیار استفاده شده است.
به دلیل خواص ترمودینامیکی این مبرد، در سیستم های با کارکرد در دمای متوسط استفاده از این ماده بسیار مناسب می باشد. R407c از دسته HFC ها بوده و برای لایه اوزون مشکلی ایجاد نمی‌کند.
در نتیجه :
از مبردها که مواد واسطه جهت گرفتن گرما از یک محیط و انتقال به یک محیط دیگر در یک سیکل تبرید به شمار می روند و خواص متفاوتی دارند، در دستگاه های مختلف تهویه مطبوع استفاده می شود. هر کدام از این مبردها با دو پارامتر ODP و GWP معرفی می شود و مبردی که مقدار کمتری از این دو پارامتر را داشته باشد، مبرد بهتری برای محیط زیست بوده و بهتر است استفاده از آن در الگوی کاری صنایع مختلف قرار بگیرد.
مطالب مشابه: