مبرد و انواع آن

در این مقاله ابتدا به پرسش مهم مبرد چیست پاسخ می دهیم و سپس به بررسی کاربرد و مزایا معایب انواع آن (5 دسته اصلی شامل CFC مخفف Chlorofluorocarbon کلروفلوئوروکربن یا همان سی اف سی ها ، HFC هیدروکلروفلوئوروکربن ها ، HCFC هیدروفلوئوروکربن ها ، HFO هیدروفلوئوراولفین ها و مبردهای طبیعی) خواهیم پرداخت.

مبرد چیست؟

در کلیه سیستم هایی که بر پایه سیکل تبرید تراکمی کار می کنند از یک ماده مبرد در یک مدار بسته و نفوذ ناپذیر استفاده می شود. در این سیستم ها عمل سردسازی و گرم کردن توسط جابجایی ماده مبرد از یک نقطه به نقطه دیگر به صورت پیوسته انجام می شود. ماده مبرد در یک قسمت از مسیر حرکت خود ، حرارت را از محیط اطراف جذب (اواپراتور) و در قسمت دیگر آن را دفع (کندانسور) می کند. دستگاه های متعددی از جمله انواع چیلر تراکمی ، دستگاه GHP ، اسپلیت یا همان کولر گازی ، داکت اسپلیت و دستگاه VRF بر پایه سیکل تبرید تراکمی کار می کنند. در شکل زیر سیال مبرد در فازها ، فشارها و دماهای مختلف بین اجزا گردش می کند تا حرارت را از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کند.

مطالعه بیشتر درباره نحوه کار سیکل تبرید تراکمی و اجزای اصلی آن (کمپرسور ، کندانسور ، اواپراتور و شیر انبساط و غیره) در این مقاله ⇐ سیکل تبرید تراکمی

به طور کلی یک ماده مبرد باید نیازهای زیر را تامین نماید :

1 . در درجه حرارت های عادی کارکرد دستگاه به خوبی عمل جذب و دفع حرارت را انجام دهد.

2 . به منظور کارکرد مداوم و رعایت مسائل اقتصادی ، این ماده سال ها پایدار بوده و دوام داشته باشد.

3 . در صورت نشت ماده به بیرون از سیستم تبرید ، خطر صدمات جانی ، آتش سوزی و آسیب به محیط زیست را نداشته باشد.

انواع آن و کاربرد و مزایا معایب CFC ، HCFC و HFC

در صنعت تبرید تعداد زیادی ماده مبرد وجود دارد که تنها تعدادی از آنها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

به طور کلی انواع مبرد به شکل زیر و در 5 دسته اصلی طبقه بندی شده اند :

1 . کلروفلوئوروکربن ها (CFC) یا همان سی اف سی ها

این مبردها حاوی کلر هستند و به دلیل آثار مخربی که روی محیط زیست دارند از دهه ۹۰ میلادی به بعد مورد استفاده قرار نمی گیرند. مانند مبردهای R-11 , R-12 , R-115

عمده کاربرد آنها :

• در یخچال ها و کولرهای گازی قدیمی

مزایا :

• عملکرد خوب در سیستم‌ های سرمایشی قدیمی
• غیر قابل اشتعال و نسبتا ایمن برای مصرف‌ کننده
• پایداری شیمیایی بالا (در برابر تجزیه در سیستم)

معایب :

• آسیب جدی به لایه اوزون به‌دلیل وجود کلر
• ماندگاری زیاد در جو و تاثیر زیاد در گرم شدن زمین (GWP بالا)

تولید و استفاده از انواع مبرد CFC (مخفف Chlorofluorocarbon) از سال‌ ها پیش طبق پروتکل مونترال (Montreal Protocol) ممنوع شده است و فقط در برخی تجهیزات بسیار قدیمی ممکن است دیده شوند.

2 . هیدروکلروفلوئوروکربن ها (HCFC) یا همان اچ سی اف سی ها

مبردهای HCFC (مخفف Hydrochlorofluorocarbon) به عنوان جایگزین موقت مبردهای CFC تا سال ۲۰۳۰ در نظر گرفته شده اند. این مواد در مقایسه با CFC ها دارای کلر کمتری هستند. یعنی اثرات تخریب آنها روی لایه ازن کمتر است. مبردهای R-22 , R-122 , R-124 از جمله HCFC ها هستند.

عمده کاربرد آنها :

• در برخی کولر گازی ها و چیلرها

مزایا :

• راندمان نسبتا بالا در سیستم‌ های سرمایشی
• فشار کاری مناسب برای تجهیزات متداول
• آسیب کمتر به لایه اوزون نسبت به انواع مبرد CFC

معایب :

• همچنان دارای کلر و دارای پتانسیل تخریب اوزون 
• اثر گلخانه‌ ای بالا

طبق توافقات بین‌ المللی در حال حذف تدریجی از بازار جهانی هستند. در بسیاری از کشورها از جمله ایران ، انواع مبرد HCFC همچنان در برخی کولرهای گازی و چیلرها استفاده می‌ شود، اما شرکت‌ های تولیدی به تدریج به سمت جایگزین‌ های جدیدتر حرکت کرده‌ اند.

3 . هیدروفلوئوروکربن ها (HFC) یا همان اچ اف سی ها

این مبردهای HFC (مخفف Hydrofluorocarbon) به علت عدم وجود کلر ، هیچ آسیبی به لایه ازن وارد نمی کنند.

کاربرد انواع مبردهای جدید که جایگزین مبردهای مخرب لایه ازن شده اند عبارتند از :

• R-134A جایگزین R-12 که کاربرد آن معمولا در یخچال های خانگی ، تجاری و تهویه مطبوع خودروها است.
• R-404A جایگزین R-502 که کاربرد آن معمولا در یخچال های تجاری و سردخانه های زیر صفر است.
• R-407C جایگزین R-22 که کاربرد آن معمولا در سردخانه های زیر صفر و سیستم های تهویه مطبوع است.
• R-410A جایگزین R-22 که کاربرد آن معمولا در سیستم های تهویه مطبوع مناطق معتدل است.

مزایا :

• بدون کلر و سازگار با لایه اوزون
• راندمان بالا و عملکرد پایدار در انواع سیستم‌ ها
• ایمن و غیرقابل اشتعال در بیشتر ترکیبات

معایب :

• اثر گلخانه‌ای بالا (GWP زیاد)
• نیاز به تجهیزات با فشار کاری بالاتر نسبت به مبردهای قدیمی

در آینده ممکن است استفاده از آنها نیز محدود شود.

4 . هیدروفلوئورواولفین ها (HFO) یا همان اچ اف او ها

HFO ها (مخفف Hydrofluoroolefin) نسل چهارم مبردها هستند (مانند R-1234yf و R-1234ze) و تلاش شده تا تمام مشکلات زیست‌ محیطی نسل‌ های قبلی در آنها برطرف شود. این ترکیبات پتانسیل تخریب اوزون ندارند و اثر گلخانه‌ ای آنها بسیار پایین است.

کاربرد :

• به دلیل مزایای زیست‌محیطی ، HFO ها به‌تدریج در حال جایگزینی HFC ها در صنعت تهویه و سرمایش هستند.

مزایا :

• بدون کلر و بدون آسیب به لایه اوزون
• GWP بسیار پایین
• بازده انرژی بالا در سیستم‌ های جدید
• جایگزین مناسب برای HFC ها در خودروها و کولرهای جدید

معایب :

• هزینه تولید و قیمت بالاتر نسبت به مبردهای قدیمی
• برخی انواع آن قابلیت اشتعال جزئی دارد و بنابراین نیازمند طراحی دقیق سیستم هستند.

5 . انواع مبرد طبیعی

در کنار مبردهای مصنوعی ، موادی نیز وجود دارند که به صورت طبیعی در دسترس‌ اند و به عنوان مبرد استفاده می‌ شوند. این دسته شامل موارد زیر است.

• آمونیاک (NH3 – R-717)
• دی‌ اکسید کربن (CO2 – R-744)
• پروپان (R-290)
• ایزوبوتان (R-600a)

عمده کاربرد آنها :

• سیستم‌ های صنعتی و سردخانه‌ ها

مزایا :

• اثر بسیار کم بر محیط زیست
• در دسترس و ارزان
• راندمان بالا در بسیاری از کاربردهای صنعتی

معایب :

• آمونیاک سمی است و در صورت نشت می‌ تواند خطرناک باشد.
• پروپان و ایزوبوتان قابل اشتعال‌ اند.
• CO2 فشار کاری بسیار بالایی دارد و به تجهیزات مقاوم نیاز دارد.

با این حال به دلیل دغدغه‌ های زیست‌ محیطی استفاده از مبردهای طبیعی به‌ ویژه در سیستم‌ های صنعتی و سردخانه‌ ها در حال افزایش است.

در جدول زیر خواص تعدادی از مبردها آورده شده است که با توجه به بالا بودن تعداد مبردهای موجود در بازار ، بهتر است که به کاتالوگ ها و هندبوک های موجود در این زمینه جهت کسب اطلاعات بیشتر مراجعه کنید.

مطالعه بیشتر ⇐ لوله کشی مبردها

ما در این مقاله سعی کردیم تا به این سوال که سیال مبرد چیست پاسخ دهیم و به بررسی کاربرد و مزایا معایب انواع آن بپردازیم. تعدادی از دستگاه های سرمایشی و گرمایشی که با مبرد کار می کنند عبارتند از :

• چیلر
• اسپلیت
• داکت اسپلیت
• سیستم تهویه مطبوع VRF
• سیستم تهویه مطبوع GHP

که در مقالات زیر می توانید طرز کار و مزایا و معایب هر یک را مطالعه و نسبت به هم مقایسه نمایید.

مطالعه بیشتر درباره اجزا ، کاربرد و طرز کار کولر گازی کانالی یا همان داکت اسپلیت در این مقاله ⇐ کولر گازی کانالی

آشنایی بیشتر با ساختار و مزایا معایب سیستم تهویه VRF در این مقاله ⇐ سیستم تهویه مطبوع VRF

آشنایی بیشتر با اجزا ، طرز کار و کاربرد سیستم تهویه GHP در این مقاله ⇐ سیستم تهویه مطبوع GHP