در طراحی و ساخت سردخانه‌ها، یخچال‌ها و برخی از وسایل سرمایشی و تهویه مطبوع از سیکل‌های تبریدی استفاده می‌شود. مهم‌ترین جزء در یک سیکل تبرید، سیال مبرد آن است. این سیال باید دارای مشخصه‌های مناسبی برای طراحی یک سیکل تبریدی باشد. برای مثال باید دارای دمای جوش پایینی باشد و در مقابل تجزیۀ حرارتی از خودش مقاومت خوبی نشان دهد. همچنین امروزه با توجه به آثار مخربی که این سیال‌ها روی محیط زیست دارند، یکی از ملاک‌های انتخاب گاز مبرد، سازگاری آن با محیط زیست است.
در گذشته‌های دور از آمونیاک و گازهای فریون 12 و فریون 22 برای طراحی سیکل‌های تبریدی و ساخت یخچال‌ها استفاده می‌شد. امروزه ولی به خاطر تأثیرات بدی که گازهای فریونی روی محیط زیست و به خصوص لایه اوزون می‌گذارند، استفاده از این سیال‌ها محدود شده و تنها در برخی از کشورهای جهان سومی همچنان مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال بهترین جایگزین برای گازهای مبرد قدیمی، ترکیبات جدید آزمایشگاهی هستند که اغلب از ترکیب چند سیال مبرد با مشخصه‌های مختلف تولید می‌شوند. در این مقاله قصد داریم به تفاوت گاز های مبرد و مقایسه گازهایی مبردی بپردازیم که بیشتر از دیگر ترکیبات در ساخت و طراحی یخچال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
گاز مبرد R22
گاز R22 که با همان نام فریون نیز شاخته می‌شود، در پنجاه سال گذشته بیشترین استفاده را در طراحی و ساخت یخچال‌های متنوع و دیگر سیکل های تبریدی داشته است. این گاز از دستۀ هیدروکلروفلئورومتان‌ها بوده و جزء نخستین گازهای این گروه است که جایگزین آمونیاک در سیکل‌های تبریدی شد. دمای جوش سیال مبرد R22 در حدود منفی چهل درجه سانتیگراد است و به خاطر دمای جوش پایین، عملکرد مناسبی در سیکل‌های تبریدی از خود به جای می‌گذارد. با وجود همۀ این مسائل خیلی زود این گاز به خاطر مشکلات زیست محیطی‌ای که داشت کنار گذاشته شده و با دیگر سیال‌های مبرد جایگزین گشت.
مهم ترین مشکلی که R22 ایجاد می‌کند، تأثیر روی ملکول‌های اوزون است که باعث از بین رفتن لایۀ اوزون شده و موجب افزایش پدیدۀ گلخانه‌ای زمین می‌شود. به شکلی که به خاطر نگرانی‌های جهانی، طی یک قرارداد بین‌المللی استفاده از این گاز محدود شده و در بسیاری از کشورها به طور کلی کنار گذاشته شد. با این وجود به خاطر قیمت پایینی که گاز فریون 22 دارد، از این سیال مبرد همچنان در برخی از کشورهای جهان سومی به وفور استفاده می‌شود. البته طی یک قرارداد جهانی استفاده از این گاز مبرد تا پایان سال 2020 باید به طور کامل ممنوع شود.
گاز مبرد R410A
مشاهده محصولات و خرید گاز R410A
از R410 در سال‌های گذشته به عنوان جایگزین مناسب فریون 12 و فریون 22 نام برده می‌شود. این سیال مبرد را تقریباً تمامی تعمیرکاران یخچال و فروشندگان دستگاه‌های تبریدی می‌شناسند. R410 از ترکیب دو سیال مبرد دیگر به نام‌های R32 و R125 ساخته می‌شود. به شکلی که از ترکیب پنجاه – پنجاه این دو گاز در نهایت سیال مبرد R410 تولید می‌شود. دمای جوش R410 نزدیک منفی پنجاه و یک درجه سانتیگراد است و حتی از گاز فریون 22 نیز عملکرد بهتری از خود نشان می دهد. به علاوه که مشکلات زیست محیطی کمتری را برای طبیعت به وجود می‌آورد. همچنین آنتالپی این ترکیب بیشتر از R22 است و در نتیجه علکردی که از خود در سیکل‌های تبریدی به جای می‌گذارد، بسیار بهتر از سیال فریون 22 است. نکته‌ای که دربارۀ R410 وجود دارد، این است که چون این گاز از ترکیب چند سیال مبرد دیگر ساخته شده است، پس شارژ آن باید به صورت مایع صورت بگیرد. امروزه در ساخت کولر های گازی و اسپلیت ها نیز گاهی از این ترکیب فریونی استفاده می‌شود.
گاز مبرد R401A
در بین گازهای مبردی که از ترکیب چند سیال مبرد دیگر ساخته می‌شود، گاز مبرد R401A نیز در بازار شناخته شده تر از دیگر سیال‌ها است. برای تولید گاز یخچال R401A باید سه گاز R22، R152A و R124 را ترکیب کرد. اگرچه سیال مبرد R401A دارای سازگاری بیشتری با محیط زیست است، اما از نظر عملکردی نسبت به دیگر سیال‌های مبرد به خصوص R410 عملکرد ضعیف‌تری دارد. این عملکرد ضعیف‌تر نیز به دمای جوش این ترکیب شیمایی برمی‌گردد که نسبت به سیال مبرد R410 و همچنین R600A بالاتر است و در نتیجه عملکردش در داخل سیکل محدودتر خواهد شد. به علاوه اینکه R410 محاسن دیگری نیز نسبت به R401A دارد. از جمله اینکه R410 می‌تواند فشار بیشتری را به کمک کمپرسور یخچال به خطوط لوله انتقال دهد و در نتیجه باعث بهبود عملکرد یخچال‌ها و دیگر سیستم‌های تبریدی شود.
گاز مبرد R290
سیال مبرد R290 در بازار فروش گازهای مبرد به سیال برودتی پروپان معروف است. زیرا در تولید آن از گاز پروپان استفاده شده و بوی آن نیز شبیه به پروپان است. از این سیال مبرد به عنوان یکی از جایگزین‌های مناسب فریون 22 نام برده می‌شود. یکی از دلایل برتری R290 و مشهور شدنش در بین سیال‌های مبرد، خواص ترمودینامیکی آن است. این خواص کمک می کند تا در سیستم‌های تبریدی با کار کمتر و انرژی مصرفی کمتر، شاهد بازده عملکردی بهتری باشید. نکتۀ دیگر این گاز مبرد سازگاری خوب آن با محیط زیست و لایۀ اوزون است. مسئله‌ای که باعث شده تا از گاز R290 در مجامع بین المللی نیز به عنوان یک سیال مبرد مناسب برا طراحی و ساخت یخچال‌ها نام برده شود. نقطۀ جوش پایین تر R290 نسبت به گاز فریونی R600A سبب شده تا نسبت به این مبرد نیز عملکرد بهتری از خود نشان دهد.
گاز مبرد R134A
پس از اینکه R22 به خاطر مسائل زیست محیطی کنار گذاشته شد، دامنۀ گسترده‌ای از ترکیبات شیمیایی مطرح شد که به نظر می‌رسید بتوانند به عنوان یک گاز مبرد جایگزین فریون 22 شوند. R134A نیز یکی از همین گازها بود. این سیال در ابتدا عملکرد خوبی نیز از خود نشان داد و حتی چند مدتی نیز مورد استفاده صنایع تولید یخچال‌ها و سیستم‌های برودتی قرار گرفت؛ اما به مرور مشکلات آن بیشتر آشکار شد و باعث شد تا به کل از بازار تولید محصولات سرمایشی کنار گذاشته شود. البته همچنان در برخی از شرکت‌ها از R134A به عنوان سیال مبرد استفاده می‌شود.
از جمله مشکلاتی که R134A به وجود آورده بود، می‌توان به اثری که روی پوست و چشم تکنسین‌ها باقی می‌گذاشت اشاره کرد. این ترکیب شیمیایی به شدت برای پوست انسان مضر تشخیص داده شده و به همین خاطر استفاده از آن محدود شده است. البته اگر به سراغ ترکیبات شیمیایی فریونی بروید متوجه خواهید شد که تقریباً تمامی این ترکیبات مبردی می‌توانند باعث صدمات انسانی شوند. اما این تأثیر برای گاز مبرد R134A خیلی بیشتر از این حرف‌ها بود. به علاوه که تأثیر این سیال مبرد روی محیط زیست و لایۀ اوزون نیز در همان حدود گاز R22 است. نکتۀ دیگر اینکه به خاطر نقطۀ جوش بالاتری که این گاز نسبت به رقبایش داشت خیلی زود بازنشسته شد و کنار گذاشته شد.
گاز مبرد R600A
سیال مبرد R600A که در بین تکنسین‌ها و تعمیرکاران یخچال فریزر با عنوان گاز فندک نیز شناخته می‌شود، در سال‌های گذشته توانسته تا حدودی مشکلاتی که گاز مبرد R22 برای محیط زیست ایجاد می‌کرد را برطرف کند. نکته‌ای که دربارۀ R600A وجود دارد، ترکیبات شیمیایی آن است که این گاز را در دستۀ ترکیبات متانی قرار داده و جزء هیدروکربن‌ها تقسیم بندی می‌شود. دلیل اینکه R600A در بین تعمیرکاران و تکنسین‌ها از محبوبیت بالایی برخوردار است، ایمنی نسبی و کارایی ساده آن است.
ضمن اینکه تولید R600A نسبت به سایر گازهای فریونی مثل R134 و R12 هزینه‌های کمتری را به تولیدکنندگان تحمیل می‌کند و در نتیجه محصول نهایی نیز ارزان‌تر از سایر گازهای فریونی است. البته این هزینۀ کملتر لزوماً به معنای عملکرد بهتر و حتی یکسان نیست. این سیال مبرد نسبت به سایر ترکیبات فریونی دارای عملکرد ضعیف‌تری است و میزان بازدهی دستگاه را چیزی حدود دو رتبه پایین‌تر می‌آورد. دلیل این عملکرد نامناسب R600A نیز مصرف بیشتر جریان الکتریکی و مقاومت بیشتر در برابر فشرده سازی است.
از جمله برتری‌هایی که R600A نسبت به سیال مبرد R22 دارد، می‌توان به سازگاری بیشتر آن با محیط زیست و پوست انسان‌ها است. اما این سیال مبرد یک عیب بزرگ نیز دارد و آن قابلیت اشتعال پذیری آن است. فراموش نکرده‌اید که این گاز مبرد در بین اهل فن به عنوان گاز فندک شناخته می‌شود. این قابلیت اشتعال پذیری چیزی نیست که بشود راحت از آن عبور کرد. تصور کنید که در ساختمان شما آتش سوزی‌ای رخ بدهد، اگر این سیال دچار نشتی شده یا سوراخ شود، فوراً مشتعل شده و خسارات بیشتری را به بار می‌آورد. معمولاً برای مدیریت این مشکل در سیکل‌های تبریدی از درصد کمتری از این گاز مبرد در شارژ کردن یخچال استفاده می‌شود.
جمع بندی
به پایان مقاله تفاوت گاز های مبرد رسیدیم. سیال مبرد نقش مهمی در طراحی سیکل‌های تبرید تراکمی ایفا می‌کند. در حقیقت می‌توان گفت انتقال گرما و خنک سازی محیط بدون کمک سیال‌های مبرد امکان پذیر نبود. در گذشته‌های نه چندان دور از گاز آمونیاک به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی‌اش به عنوان سیال مبرد در یخچال‌ها استفاده می‌شود. اما بعدها گاز مبرد R22 به خاطر عملکرد بهینه‌تر و مصرف انرژی کمتر جاینشین گاز آمونیاک گشت. با این حال استفاده از این سیال مبرد نیز خیلی عمر درازی پیدا نکرد و به خاطر مشکلاتی از جمله تخریب لایۀ اوزون، استفاده از این سیال مبرد در ابتدا محدود شده و پس از طی چندین سال نیز قرار است که به طور کلی ممنوع شود. پس از کنار رفتن سیال مبرد فریون 22، عرصه برای ساخت و تولید دیگر ترکیبات شیمیایی جایگزین باز شد. به شکلی که در مدت کمی ترکیبات شیمایی متعددی برای ساخت یخچال‌های فریزر ساخته و تولید شد. که از این میان می‌توان به R600A ،R410 ،R401 ،R134 ،R290 و … اشاره کرد. هر کدام از این سیال‌ها خواص فیزیکی و شیمیایی خودشان را دارند و بسته به موقعیت ممکن است در طراح و ساخت سیکل‌های تبریدی مورد استفاده قرار بگیرند. با این وجود به نظر می‌رسد که استفاده از گاز مبرد R410A نسب به دیگر سیال‌های مبرد بیشتر است.
