مبرد چیست؟ | کاربردهای مبرد

 

مبردها موادی هستند که بصورت مایع یا گاز و یا دوفازی بوده و در مبدل سیستم‌های سرمایشی مانند چیلرها و سردخانه‌ها به عنوان ناقل گرما عمل کرده و باعث ایجاد برودت و سرمایش می‌شوند.

در تعیین نوع مبرد سیستم تراکمی می‌بایست به مواردی چون نوع کاربری سیستم سرمایشی تراکمی، شرایط محیطی، دمای عملکردی و قوانین زیست محیطی و کشوری توجه نمود که در زیر به آن‌ها می‌پردازیم:

در اینجا به توضیح مبردهای فریونی و انواع پرکاربرد آن‌ها به همراه خواص و ویژگی‌های فیزیکی و ترمودینامیکی‌شان می‌پردازیم.

در يك سيستم تبريد تراكمي فريوني، از هیدروکربن‌های هالوژنی تحت عنوان تجاری فريون به عنوان مبرد و ناقل و واسطه انتقال گرما از سمتی به سمت ديگر استفاده مي‌گردد. عناصر فلور (F)، کلر (Cl)، بروم (Br) و ید (I) تحت عنوان هالوژن‌ها شناخته می‌شوند.

از طرفی هیدروکربن‌های ساده (HC)، ترکیباتی مشتمل بر کربن (C) و هیدروژن (H) می‌باشند. مبردهای تمام هالوژنی آن‌هایی هستند هالوژن‌ها به جای هیدروژن ترکیب HC به صورت کامل جایگزین می‌شوند، در صورتی که سیال شامل فلور و کلر باشد تحت گروه CFC  قرار می‌گیرد و اگر فقط شامل فلور باشد تحت گروه FC خواهد بود.

گروه HCFC شامل سیالاتی است که در هیدروکربن جایگزینی هیدروژن با هالوژن‌ها به صورت کامل نبوده و ماده شامل عناصر کربن، هیدروژن، فلور و کلر است. با خروج کلر از ترکیب اخیر، گروه جدیدی تحت عنوان HFC خواهیم داشت.

طبق پروتکل مونترال ابتدا مبردهای CFC و سپس در اصلاحیه بعدی آن HCFC مردود شناخته شده و جایگزینی آن‌ها در برنامه کار سازمان بین المللی حفاظت محیط زیست (UNEP) قرار گرفت.

مبردهای FC همچون R218 مواد مصنوعی بینهایت پایداری هستند که بسیار آهسته در طبیعت تجزیه می‌شوند و این موضوع محدودیت‌هایی را در استفاده از آن‌ها به وجود می‌آورد. مبردهای HFC با نقطه جوش پایین، هیدروکربن‌های ساده‌ای مانند R170 و R290 بوده که در برخی فرآیندهای سرمایشی در صنایع پتروشیمی تا سال‌ها قابل استفاده می‌باشند. خواص سرمایشی این مواد تا حدودی نیاز به شناخت بیشتر داشته و بزرگترین نقطه ضعف آن‌ها قابلیت اشتعال آن است.

مشخصات و کاربردهای مبردها

مشخصات گاز R22

در مقایسه با مبرد R12 در حدود 95% تخریب کمتری بر روی لایه ازن دارد.

پرمصرف‌ترین گاز خنک کننده است.

به دلیل مسائل محیط زیستی در حال تعویض با گازهایی از نوع HFC مانند R404a ،R407c و R410 می‌باشد.

این مبرد دارای پتانسیل تخریب ازن 0.5 می‌باشد. (ODP=0.5)

پتانسیل گرمایش کره زمین آن (که در به وجود آمدن ترکیب CO2 دخالت دارند) 1700 می‌باشد.

سیستم‌های تهویه مطبوع، چیلرها، کولرهای گازی، سردخانه‌ و سیستم‌های تبرید صنعتی به کار برده می‌شود.

مشخصات گاز R134a

از نظر خواص ترمودینامیکی بسیار شبیه به گاز R12 است.

مهم‌ترین جایگزین گاز R12 می‌باشد.

این مبرد با رنگ آبی روشن دارای پتانسیل تخریب ازن صفر می‌باشد. (ODP=0)

پتانسیل گرمایش کره زمین آن 1300 می‌باشد. (GWP=1300)

در مجاورت دمای بالا مثلاً هیترهای برقی تجزیه شده و گاز کشنده‌ای چون فلورید هیدروژن تولید می‌کند و به همین دلیل برای مصارف تهویه مطبوع چندان مناسب به نظر نمی‌رسد.

در یخچال‌های خانگی، کولر ماشین، کانتینرهای یخچال‌دار، آبسردکن‌ها، چیلرهای صنعتی و تجاری و سوپرمارکت‌ها با تبرید در دمای متوسط به کار برده می‌شود.

مشخصات گاز R407c

از لحاظ خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بسیار شبیه به گاز R22 می‌باشد.

این مبرد ترکیب سه گاز R134a ،R125 و R32 با نسبت وزنی 23، 25 و 52 درصد می‌باشد.

برای کارکرد در شرایط دمای تبخیر بین 20 تا 50 درجه فارنهایت مناسب بوده و در یک سیکل با دمای تقطیر، تبخیر، فرو سرمایش و فرا گرمایش معین، ظرفیت تبرید آن مطابق R22 است.

این مبرد با رنگ قهوه‌ای ملایم دارای پتانسیل تخریب ازن صفر می‌باشد. (ODP=0)

پتانسیل گرمایش کره زمین آن 1600 می‌باشد. (GWP=1600)

این گاز برای استفاده در اواپراتور شناور و کمپرسورهای سانتریفوژ توصیه نمی‌گردد.

در جایگزینی این مبرد به جای R22 نیاز به طراحی مجدد سیستم نبوده و فقط روغن کمپرسور، فیلتر درایر و شیر انبساط  تغییر می‌کند.

از آنجا که این مبرد ترکیبی است، در حالت گاز شرایط متغیری داشته و بدین لحاظ پیشنهاد می‌گردد که در فاز مایع شارژ گردد.

در یونیت‌های تهویه مطبوع، سیستم‌های تبرید صنعتی و چیلرها به کار برده می‌شود.

مشخصات گاز R404a

از نظر خواص فیزیکی و ترمودینامیکی ساختاری شبیه به گاز R502 دارد.

ترکیب سه گاز R143a ،R125 و R134a با نسبت وزنی 44، 52 و 4 درصد می‌باشد.

این مبرد جایگزین گازهای R22 و R502 در دماهای پایین و متوسط، یعنی دمای تبخیر پایین‌تر از صفر درجه فارنهایت می‌باشد و در این محدوده ظرفیت آن از R22 بیشتر است، به همین دلیل در سردخانه‌ها، دستگاه‌های یخساز، صنایع بستنی سازی، غذای منجمد و کانتینرهای یخچال‌دار استفاده می‌شود.

در دمای تبخیر بالاتر، راندمان این مبرد نسبت به R22 کاهش می‌یابد، به همین دلیل بهتر است در این دامنه جایگزین نشود.

این مبرد با رنگ نارنجی دارای پتانسیل تخریب ازن صفر می‌باشد. (ODP=0)

پتانسیل گرمایش کره زمین آن 3750 می‌باشد. (GWP=3750)

مشخصات گاز R410a

مبرد R410a حاوی گازهای R32 و R125 با نسبت وزنی مساوی بوده و به عنوان جایگزین بلند مدت گاز R22 تعیین گردیده است.

این مبرد با رنگ صورتی دارای پتانسیل تخریب ازن صفر می‌باشد. (ODP=0)

پتانسیل گرمایش کره زمین آن 1890 می‌باشد. (GWP=1890)

دارای کارایی بسیار بالاتری نسبت به گاز R22 می‌باشد.

جهت فشارها و ظرفیت‌های بالاتری نسبت به R22 مناسب است.

در یونیت‌های تهویه مطبوع، سردخانه و سیستم‌های تبرید صنعتی به کار برده می‌شود.

با توجه به کارکرد این گاز در فشار بالا در نظر گرفتن این فشار در انتخاب اجزای سیستم تبرید مهم می‌باشد. بطور مثال در جایگزینی با سیستم R22، نیازمند طراحی مجدد است. به دلیل کارکرد این گاز در فشار بالاتر، کمپرسوری که برای R22 طراحی می‌شود مناسب کار با R410a در همان شرایط نیست. این گاز برای کمپرسورهای سانتریفوژ، اواپراتور شناور و سیستم‌های تبرید پمپی مناسب است. هرچند ظرفیت این مبرد حدود 50% بالاتر از R22 است، فشار تقطیر آن نیز تقریباً 50 درصد بالاتر است و به همین دلیل اجزای سیکل تبرید باید برای چنین فشاری طراحی مجدد شوند.

جدول مبردها

جدول انواع مبردهای نسل قدیم و جدید و جایگزین‌های آن‌ها به همراه فرمول شیمیایی و روغن مناسب‌شان و مشخصات زیست محیطی آن‌ها در جدول زیر آمده است:

در جدول زیر نام اختصاری، نام شیمیایی، فرمول شیمیایی و همچنین دسته بندی کلیه مبردها بر اساس استاندارد اشری آمریکا آمده است:

مشخصات تمامی مبردها
مبرد	نام شیمیایی	فرمول شیمیایی
از نوع متان
R11	trichlorofluoromethane	CCl3F
R12	dichlorodifluoromethane	CCl2F2
R12B1	bromochlorodifluoromethane	CBrClF2
R13	chlorotrifluoromethane	CClF3
R13B1	bromotrifluoromethane	CBrF3
R14e	tetrafluoromethane (carbon tetrafluoride)	CF4
R21	dichlorofluoromethane	CHCl2F
R22	chlorodifluoromethane	CHClF2
R23	trifluoromethane	CHF3
R30	dichloromethane (methylene chloride)	CH2Cl2
R31	chlorofluoromethane	CH2ClF
R32	difluoromethane (methylene fluoride)	CH2F2
R40	chloromethane (methyl chloride)	CH3Cl
R41	fluoromethane (methyl fluoride)	CH3F
R50	methane	CH4
از نوع اتان
R113	1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane	CCl2FCClF2
R114	1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoromethane	CClF2CClF2
R115	chloropentafluoroethane	CClF2CF3
R116	hexafluoroethane	CF3CF3
R123	2,2-dichloro-1,1,1-trifluoroethane	CHCl2CF3
R124	2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane	CHClFCF3
R125	pentafluoroethane	CHF2CF3
R134a	1,1,1,2-tetrafluoroethane	CH2FCF3
R141b	1,1-dichloro-1-fluoroethane	CH3CCl2F
R142b	1-chloro-1,1-difluoroethane	CH3CClF2
R143a	1,1,1-trifluoroethane	CH3CF3
R152a	1,1-difluoroethane	CH3CHF2
R152a	1,1-difluoroethane	CH3CHF2
R170	ethane	CH3CH3
از نوع اتر
RE170	dimethyl ether	CH3OCH3
از نوع پروپان
R218	octafluoropropane	CF3CF2CF3
R227ea	1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane	CF3CHFCF3
R236fa	1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane	CF3CH2CF3
R245fa	1,1,1,3,3-pentafluoropropane	CHF2CH2CF3
R290	propane	CH3CH2CH3
از نوع ترکیبات آلی حلقوی
RC318	octafluorocyclobutane	-(CF2)X4-
از نوع هیدروکربن
R600	butane	CH3CH2CH2CH3A3
R600a	isobutane	CH(CH3)2CH3A3
R601	pentane	CH3CH2CH2CH2CH3
R601a	isopentane	CH(CH3)2CH2CH3
از نوع ترکیبات اکسیژنی
R610	ethyl ether	CH3CH2OCH2CH3
R611	methyl formate	HCOOCH3
R620	(reserved for future assignment)	–
از نوع ترکیبات نیتروژنی
R630	methyl amine	CH3NH2
R631	ethyl amine	CH3CH2(NH2)
از نوع ترکیبات غیر آلی
R702	هیدروژن	H2
R704	هلیوم	He
R717	آمونیاک	NH3
R718	آب	H2O
R720	نئون	Ne
R728	نیتروژن	N2
R732	اکسیژن	O2
R740	آرگون	Ar
R744	کربن دی اکسید	CO2
R744a	نیتروژن اکسید	N2O
R764	گوگرد دی اکسید	SO2
از نوع ترکیبات آلی اشباع نشده
R1130(E)	trans-1,2-dichloroethene	CHCl=CHCl
R-1132a	1,1-difluoroethylene	CF2=CH2
R1150	ethene (ethylene)	CH2=CH2
R1233zd(E)	trans-1-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene	CF3CH=CHCl
R-1224yd(Z)	(Z)-1-chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene	CF3CF=CHCl
R1234yf	2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene	CF3CF=CH2
R1234ze(E)	trans-1,3,3,3-tetrafluoro-1-propene	CF3CH=CHF
R1270	propene (propylene)	CH3CH=CH2
R1336mzz(E)	trans-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene	CF3CH=CHCF3
R1336mzz(Z)	cis-1,1,1,4,4,4-hexaflouro-2-butene	CF3CHCHCF3
از نوع زئوتروپ
R400	R-12/114(must be specified) (50.0/50.0) (60.0/40.0)	–
R401a	R-22/152a/124 (53.0/13.0/34.0)	–
R401b	R-22/152a/124 (61.0/11.0/28.0)	–
R401c	R-22/152a/124 (33.0/15.0/52.0)	–
R402a	R-125/290/22 (60.0/2.0/38.0)	–
R402b	R-125/290/22 (38.0/2.0/60.0)	–
R403a	R-290/22/218 (5.0/75.0/20.0)	–
R403b	R-290/22/218 (5.0/56.0/39.0)	–
R404a	R-125/143a/134a (44.0/52.0/4.0)	–
R405a	R-22/152a/142b/C318 (45.0/7.0/5.5/42.5)	–
R406a	R-22/600a/142b (55.0/4.0/41.0)	–
R407a	R-32/125/134a (20.0/40.0/40.0)	–
R407b	R-32/125/134a (10.0/70.0/20.0)	–
R407c	R-32/125/134a (23.0/25.0/52.0)	–
R407d	R-32/125/134a (15.0/15.0/70.0)	–
R407e	R-32/125/134a (25.0/15.0/60.0)	–
R407f	R-32/125/134a (30.0/30.0/40.0)	–
R407g	R-32/125/134a (2.5/2.5/95.0)	–
R407h	R-32/125/134a (32.5/15.0/52.5)	–
R407i	R-32/125/134a (19.5/8.5/72.0)	–
R408a	R-125/143a/22 (7.0/46.0/47.0)	–
R409a	R-22/124/142b (60.0/25.0/15.0)	–
R409b	R-22/124/142b (65.0/25.0/10.0)	–
R410a	R-32/125 (50.0/50.0)	–
R410b	R-32/125 (45.0/55.0)	–
R411a	R-1270/22/152a (1.5/87.5/11.0)	–
R411b	R-1270/22/152a (3.0/94.0/3.0)	–
R412a	R-22/218/143b (70.0/5.0/25.0)	–
R413a	R-218/134a/600a (9.0/88.0/3.0)	–
R414a	R-22/124/600a/142b (51.0/28.5/4.0/16.5)	–
R414b	R-22/124/600a/142b (50.0/39.0/1.5/9.5)	–
R415a	R-22/152a (82.0/18.0)	–
R415b	R-22/152a (25.0/75.0)	–
R416a	R-134a/124/600 (59.0/39.5/1.5)	–
R417a	R-125/134a/600 (46.6/50.0/3.4)	–
R417b	R-125/134a/600 (79.0/18.3/2.7)	–
R417c	R-125/134a/600 (19.5/78.8/1.7)	–
R418a	R-290/22/152a (1.5/96.0/2.5)	–
R419a	R-125/134a/E170 (77.0/19.0/4.0)	–
R419b	R-125/134a/E170 (48.5/48.0/3.5)	–
R420a	R-134a/142b (88.0/12.0)	–
R421a	R-125/134a (58.0/42.0)	–
R421b	R-125/134a (85.0/15.0)	–
R422a	R-125/134a/600a (85.1/11.5/3.4)	–
R422b	R-125/134a/600a (55.0/42.0/3.0)	–
R422c	R-125/134a/600a (82.0/15.0/3.0)	–
R422d	R-125/134a/600a (65.1/31.5/3.4)	–
R422e	R-125/134a/600a (58.0/39.3/2.7)	–
R423a	R-134a/227ea (52.5/47.5)	–
R424a	R-125/134a/600a/600/601a (50.5/47.0/0.9/1.0/0.6)	–
R425a	R-32/134a/227ea (18.5/69.5/12)	–
R426a	R-125/134a/600/601a (5.1/93.0/1.3/0.6)	–
R427a	R-32/125/143a/134a (15.0/25.0/10.0/50.0)	–
R428a	R-125/143a/290/600a (77.5/20.0/0.6/1.9)	–
R429a	R-E170/152a/600a (60.0/10.0/30.0)	–
R430a	R-152a/600a (76.0/24.0)	–
R431a	R-290/152a (71.0/29.0)	–
R432a	R-1270/E170 (80.0/20.0)	–
R433a	R-1270/290 (30.0/70.0)	–
R433b	R-1270/290 (5.0/95.0)	–
R433c	R-1270/290 (25.0/75.0)	–
R434a	R-125/143a/134a/600a (63.2/18.0/16.0/2.8)	–
R435a	R-E170/152a (80.0/20.0)	–
R436a	R-290/600a (56.0/44.0)	–
R436b	R-290/600a (52.0/48.0)	–
R436c	R-290/600a (95.0/5.0)	–
R437a	R-125/134a/600/601 (19.5/78.5/1.4/0.6)	–
R438a	R-32/125/134a/600/601a (8.5/45.0/44.2/1.7/0.6)	–
R439a	R-32/125/600a (50.0/47.0/3.0)	–
R440a	R-290/134a/152a (0.6/1.6/97.8)	–
R441a	R-170/290/600a/600 (3.1/54.8/6.0/36.1)	–
R442a	R-32/125/134a/152a/227ea (31.0/31.0/30.0/3.0/5.0)	–
R443a	R-1270/290/600a (55.0/40.0/5.0)	–
R444a	R-32/152a/1234ze(E) (12.0/5.0/83.0)	–
R444b	R-32/152a/1234ze(E) (41.5/10.0/48.5)	–
R445a	R-744/134a/1234ze(E) (6.0/9.0/85.0)	–
R446a	R-32/1234ze(E)/600 (68.0/29.0/3.0)	–
R446b	R-32/125/1234ze(E) (68.0/3.5/28.5)	–
R447b	R-32/125/1234ze(E) (68.0/8.0/24.0)	–
R448a	R-32/125/1234yf/134a/1234ze(E) (26.0/26.0/20.0/21.0/7.0)	–
R449a	R-32/125/1234yf/134a (24.3/24.7/25.3/25.7)	–
R449b	R-32/125/1234yf/134a (25.2/24.3/23.2/27.3)	–
R449c	R-32/125/1234yf/134a (20.0/20.0/31.0/29.0)	–
R450a	R-134a/1234ze(E) (42.0/58.0)	–
R451a	R-1234yf/134a (89.8/10.2)	–
R451b	R-1234yf/134a (88.8/11.2)	–
R452a	R-32/125/1234yf (11.0/59.0/30.0)	–
R452b	R-32/125/1234yf (67.0/7.0/26.0)	–
R452c	R-32/125/1234yf (12.5/61.0/26.5)	–
R453a	R-32/125/134a/227ea/600/601a (20.0/20.0/53.8/5.0/0.6/0.6)	–
R454a	R-32/1234yf (35.0/65.0)	–
R454b	R-32/1234yf (68.9/31.1)	–
R454c	R-32/1234yf (21.5/78.5)	–
R455a	R-744/32/1234yf (3.0/21.5/75.5)	–
R456a	R-32/134a/1234ze(E) (6.0/45.0/49.0)	–
R457a	R-32/1234yf/152a (18.0/70.0/12.0)	–
R458a	R-32/125/134a/227ea/236fa (20.5/4.0/61.4/13.5/0.6)	–
R459a	R-32/1234yf/1234ze(E) (68.0/26.0/6.0)	–
R459b	LTR 11: R-32/1234yf/1234ze(E) (21.0/69.0/10.0)	–
R460a	LTR 10: R-32/125/134a/1234ze(E) (12.0/52.0/14.0/22.0)	–
R460b	LTR4X10: R-32/125/134a/1234ze(E) (28.0/25.0/20.0/27.0)	–
R460c	R-32/125/134a/1234ze(E) (2.5/2.5/46.0/49.0)	–
R461a	R-125/143a/134a/227ea/600a (55.0/5.0/32.0/5.0/3.0)	–
R462a	R-32/125/143a/134a/600 (9.0/42.0/2.0/44.0/3.0)	–
R463a	R-744/32/125/1234yf/134a (6.0/36.0/30.0/14.0/14.0)	–
R464a	R-32/125/1234ze(E)/227ea (27.0/27.0/40.0/6.0)	–
R465a	R-32/290/1234yf (21.0/7.9/71.1)	–
از نوع آزئوتروپ
R500	R-12/152a (73.8/26.2)	–
R501	R-22/12 (75.0/25.0)	–
R502	R-22/115 (48.8/51.2)	–
R503	R-23/13 (40.1/59.9)	–
R504	R-32/115 (48.2/51.8)	–
R505	R-12/31 (78.0/22.0)	–
R506	R-31/114 (55.1/44.9)	–
R507a	R-125/143a (50.0/50.0)	–
R508a	R-23/116 (39.0/61.0)	–
R508b	R-23/116 (46.0/54.0)	–
R509a	R-22/218 (44.0/56.0)	–
R510a	R-E170/600a (88.0/12.0)	–
R511a	R-290/E170 (95.0/5.0)	–
R512a	R-134a/152a (5.0/95.0)	–
R513a	R-1234yf/134a (56.0/44.0)	–
R513b	R-1234yf/134a (58.5/41.5)	–
R514a	R-1336mzz(Z)/1130(E) (74.7/25.3)	–
R515a	R-1234ze(E)/227ea (88.0/12.0)	–
R516a	R-1234yf/134a/152a (77.5/8.5/14.0)	–

مقایسه مبردها

مبردهای R410a و R407c هر دو جایگزین‌های مبرد R22 هستند اما R134a جایگزینی برای مبرد R12 می‌باشد. در برنامه از رده خارج کردن HCFCها این دو مبرد جایگزین R22 شده‌اند. حال اینکه کدام انتخاب شود بستگی به کاربردمان دارد. اولاً مبرد R407c در دماهای بالا به عنوان جایگزین R22 استفاده می‌شود. در کاربردهایی با دمای تبخیر مشابه چیلرهای تهویه مطبوع اما در دماهای پایین‌تر دیگر، R407c جوابگو نبوده و باید به سراغ مبردهای دیگر رفت که مبرد R410a علاوه بر دمای بالا در دمای تبخیر متوسط medium هم می‌تواند جایگزین R22 شود.

مبرد R410a ظرفیت برودتی بیشتری ایجاد می‌کند یا به عبارتی اگر ظرفیت یکسان بخواهیم، کمپرسور با حجم جابجایی کمتری احتیاج است. جدول زیر مقایسه تئوریک دو مبرد و مبرد R22 رو انجام داده است.

مزیت دیگر R410a این است که رفتاری شبیه به ماده خالص از خود نشان می‌دهد و تقریباً جزء مبردهای near-azeotrope می‌باشد و مشکلاتی که در مبردهای zoetrope وجود دارد در مبرد R410a کمتر است. temperature glide در این مبرد نزدیک به صفر است به این معنی که در یک فشار معین، دمای مایع و بخار اشباع بسیار نزدیک به هم برخلاف R407c می‌باشد.

البته R410a معایبی هم دارد که یکی از آن معایب، فشار بالای مبرد می‌باشد که باعث می‌شود احتیاج به کمپرسور فشار بالا و ضخامت لوله بیشتر باشد و مبدل‌ها تحمل فشار بالاتری را داشته باشند.

همچنین اگر مبرد R410a استفاده کنید حتماً باید سیستم جدید ساخته شود و در سیستم R22 قبلی نمی‌شود مبرد R410a را جایگزین کرد.

البته این نکته هم قابل ذکر است که مبرد R407c جایگزین R22 در شرایط آب هوایی مختلف می‌باشد اما گاز R410a با توجه به فشار کندانس و تبخیر بالا محدودیت در محیط‌های گرم را دارد.

مبردهای R134a ،R410a و R407c هم جای خود را کم کم به مبردهای جدیدتر مانند HFO1234ze با GWP=6 می‌دهند.

این مبرد که جدیدترین مبرد مورد استفاده در چیلرها به ویژه چیلر اسکرو می‌باشد. جایگزین مبرد R134a شده است. این مبرد علاوه بر ODP=0 دارای GWP بسیار پایین می‌باشد. GWP مبرد R134a عدد 1610 می‌باشد که دراین چیلر به عدد 6 رسیده است. در واقع این مبرد را می‌توان به روزترین مبرد دوستدار محیط زیست دانست.

نامگذاری مبردها

اولین نامگذاری مبردها برای استفاده عمومی در سال 1956 انجام گرفت که بحث در مورد نحوه این نامگذاری در استاندارد ASHRAE 34-1989 ذکر شده است. برخی منابع معتقدند که اینگونه نحوه نامگذاری برای اولین بار توسط کمپانی Dupont پیشنهاد شده است. بر اساس یک قرارداد بین المللی مبردها با حروف R در ابتدای نام آن‌ها شناخته می‌شوند. در ادامه این حرف R چندین رقم و حرف نیز آورده می‌شوند که این چند رقم یا حرف معرف ترکیب شیمیایی مولکول مبرد بصورت زیر است:

روش اول نامگذاری

مبردی با نام Rxyz را در نظر بگیرید.

• اگر پارامتر X برابر مقدار صفر باشد به این معنی است که مبرد از سری هیدروکربن متان می‌باشد.

مانند : (R12، R012)  یا (R22، R022)

• اگر پارامتر X برابر مقدار 1 باشد به این معنی است که مبرد از سری هیدروکربن اتان می‌باشد.

مانند : R114  یا  R134a

• اگر پارامتر X برابر مقدار 2 باشد به این مفهوم است که مبرد از سری هیدروکربن پروپان است.

مانند: R290

در این گروه از مبردها 2و1وX=0 پارامتر Y معرفی کننده تعداد اتم هیدروژن بعلاوه 1 و پارامتر Z معیین کننده تعداد اتم‌های فلوئور در مولکول مبرد می‌باشد.

برای نمونه مبرد R22 (یا همان R022) با فرمول شیمیایی CHClF2 (کلرو دی فلوئورو متان)، از سری هیدروکربن متان دارای 1-2 یعنی 1 اتم هیدروژن و 2 اتم فلوئور می‌باشد.

مبرد R134a با فرمول شیمیایی C2H2F4 (تترا فلوئورو اتان)، از سری هیدروکربن اتان دارای 1-3 یعنی 2 اتم هیدروژن و 4 اتم فلوئور می‌باشد.

• اگر پارامتر X برابر مقدار 4 باشد، به این مفهوم است که مبرد از نوع مخلوط Zeotropic است.

نمونه‌ای از این مبردها R407c و R407a می‌باشند.

• اگر پارامتر X برابر مقدار 5 باشد، بدین معناست که مخلوط از نوع Azeotropic می‌باشد. کل مخلوط رفتاری همانند یک مبرد خالص از خود نشان می‌دهد و مخلوط دارای یک نقطه جوش معین است.

نمونه‌ای از این مبردها R502 و R507 می‌باشند.

دو پارامتر Y و Z نیز اعداد ترتیبی هستند که تنها جهت شماره گذاری مبرد بکار می‌روند.

• اگر پارامتر X برابر مقدار 6 باشد، به این معناست که مبرد یک ترکیب آلی می‌باشد. از این نمونه می‌توان به بوتان R600، متیل آمین R630 اشاره کرد.

این دسته از مبردها دارای چندین زیر گروه شامل انواع ترکیبات آلی هیدروکربنی، ترکیبات اکسیژن، ترکیبات سولفوریک و ترکیبات نیتروژنی می‌باشند.

دو پارامتر Y و Z بصورت دو رقم تعیین کننده شماره زیر گروه این ترکیب آلی است.

• اگر پارامتر X برابر مقدار 7 باشد، یعنی ترکیب یک ترکیب غیر آلی می‌باشد. مانند: آمونیاک R717 و آب R718 و یا دی اکسید کربن R744.

دو پارامتر Y و Z نیز در این نامگذاری جرم مولکولی ترکیب را مشخص می‌کند.

• اگر پارامتر X برابر 11 باشد، ترکیب یک ترکیب اشباع نشده از خانواده اتان‌ها می‌باشد. مانند: R1150.
• اگر پارامتر X برابر 12 باشد، بدین مفهوم است که ترکیب یک ترکیب اشباع نشده از خانواده پروپان‌ها می‌باشد. مانند: R1270.

دو پارامتر Y و Z نیز سری ترکیب را مشخص می‌کند.

مبردی با نام Rxyzp را در نظر بگیرید:

• پارامتر X تعیین کننده تعداد پیوندهای دوگانه کربن=کربن مولکول مبرد می‌باشد (که غالباً این پارامتر برابر مقدار عددی صفر بوده و نوشته نمی‌شود).
• پارامتر Y تعیین کننده تعداد اتم‌های کربن موجود در مولکول مبرد منهای یک است.
• پارامتر Z تعیین کننده تعداد اتم‌های هیدروژن مولکول ترکیب بعلاوه یک است.
• پارامتر P نیز تعیین کننده تعداد اتم‌های فلوئور مولکول ترکیب است.

توجه کنید که این قاعده نامگذاری شامل نامگذاری مبردهای خانواده زئوتروپ‌ها، R400 آزئوتروپ‌ها R500، R600 (مبردهای آلی) و R700 (مبردهای غیر آلی) نمی‌شود.

برای نمونه مبرد R217 (یا R0217) با فرمول شیمیایی C3F7Cl (منو کلرو هپتا فلوئورو پروپان) دارای 7 اتم فلوئور، 1-1 یعنی صفر اتم هیدروژن، 1+2 یعنی 3 اتم کربن بوده و دارای هیچ پیوند دوگانه کربن=کربنی نیز نمی‌باشد.

نکته 1)

• حروف انتهایی کوچک، تعیین کننده ساختار مولکولی ترکیب (ایزومری ترکیب) است.

برای نمونه R600 بوتان یا R600a ایزوبوتان که در هر دو ترکیب فرمول شیمیایی C4H10 یکسان است ولیکن نحوه قرار گرفتن اتم‌ها در دو ترکیب متفاوت می‌باشد که در نتیجه خواص دو ترکیب نیز متفاوت خواهد بود. نمونه دیگر مبرد R216 (دی کلرو هگزا فلوئورو پروپان) با فرمول C3F6Cl2 می‌باشد که دارای چندین ایزومر بصورت زیر است:

CF3CCl2CF3

R216

CF2ClCF2CF2Cl

R216a

CF2ClCFClCF3

R216b

CFCl2CF2CF3

R216c

نکته 2)

• حروف انتهایی بزرگ، نیز در نامگذاری تعیین کننده نسبت سهم اجزای تشکیل دهنده مخلوط است. برای نمونه R407a مخلوطی از مبردهای R32 و R125 و R134a است، با این تفاوت که R407a دارای مخلوط R32 (%20) و R125 (%40) و R134a (%40) و مبرد R407c مخلوط R32 (%23) و R125 (%25) و R134a (%52) می‌باشند.

نکته 3)

• در مبردهایی که در آن‌ها عنصر برم (Br) بجای عنصر کلر (Cl) مشاهده می‌شود، همین قاعده نامگذاری نیز صادق است با توجه به این نکته که در انتهای نامگذاری حرف B نیز ذکر می‌گردد بدین معنا که در مولکول ترکیب بجای عنصر کلر عنصر برم موجود است. همچنین رقمی که بعد از حرف B آورده می‌شود مشخص کننده تعداد اتم برم موجود در ترکیب است.

برای نمونه مبرد R13B1 (یا R013B1) با فرمول شیمیائی CF3Br (برومو تری فلوئورو متان)، از سری هیدروکربن متان دارای 1-1 یعنی صفر اتم هیدروژن و 3 اتم فلوئور و 1 اتم برم می‌باشد.

مبرد R22B1 (یا R022B1) با فرمول شیمیائی CHBrF2 (برومو دی فلوئورو متان)، از سری هیدروکربن متان دارای 1-2 یعنی 1 اتم هیدروژن و 2 اتم فلوئور و 1 اتم برم می‌باشد.

نکته 4)

• مبردهایی که مولکول آن‌ها یک ترکیب مشتق شده حلقوی شکل می‌باشد، در نامگذاری آن‌ها بعد از حرف R حرف C نیز ذکر می‌گردد، که از این جمله می‌توان به RC316 با فرمول C4Cl2F6 (دی کلرو هگزا فلوئورو بوتان) اشاره کرد.

بطور کلی مبردها (Refrigerants) نقش بسیار مهمی در سیستم‌های تولید برودت مانند چیلرها و سردخانه‌ها دارند، تنوع در فشار و دمای کاری مبردها باعث می‌گردد تا دامنه راندمان آن‌ها در تولید برودت بسیار متفاوت و متنوع باشد.

نوع و کیفیت مبرد با طول عمر، مصرف برق و راندمان یک سیستم سرمایشی نسبت کاملاً مستقیم دارد.

از این رو در هنگام انتخاب نوع مبرد جهت یک سیستم برودتی می‌بایست به این موارد و البته تأثیرات زیست محیطی آن توجه ویژه داشت.

امروزه شرکت‌های بزرگ تولید کننده تجهیزات برودتی اقدام به استفاده از ترکیب‌هایی همچون آب، گاز دی اکسید کربن به عنوان مبرد نموده‌اند تا از آثار مخرب مبردها بر روی محیط زیست بکاهند.

 

پرسش‌های متداول