اگر شما هم در خانه خود وسایل تهویه، یخچال و فریزر و مواردی از این دست دارید و از آن‌ها برای خنک‌سازی محیط و نگهداری از غذاها استفاده می‌کنید شما در حال استفاده از گاز فریون هستید. البته از سال 2003 به بعد استفاده از فریون به دلایلی ممنوع شد و ممکن است از سایر مبردها در یخچال و دستگاههای تهویه شما استفاده شده باشد. در هر صورت فریون‌ها جزو اولین گازهایی بودند که در خنک‌سازی به کار برده شدند.
فرئون یا فریون یک کلروفلوئوروکربن (CFC) است و همانطور که می‌دانید این ترکیبات شیمیایی عاملی برای تخریب لایه ازون هستند و پس از کشف این عامل بلافاصله استفاده از آن‌ها ممنوع شد و یا کاهش یافت. البته هنوز هم در برخی یخچال‌ها از این گاز استفاده می‌شود. در این مقاله ابتدا نگاهی به تاریخچه گاز فریون خواهیم داشت و در ادامه اطلاعات دیگری را نیز در این زمینه ارائه خواهیم داد.
عناوین و تیترهایی که در این مقاله مشاهده خواهید کرد.
- تاریخچه گاز فریون
- گاز فریون چیست و چگونه کار می‌کند؟
- مواد استفاده از فریون
- پروتکل مونترئال در مورد استفاده از فریون
- فرئون در خانه‌ها
- 4 جایگزین امن برای فرئون
تاریخچه گاز فرئون
سی اف سی ها در سال 1890 شناخته شدند. این گازها بسیار خطرناک و اشتعال زا بودند و استفاده از آن‌ها تقریبا محال بود و صرفا مصارف آزمایشگاهی داشت. در سال 1920 شرکت جنرال موتورز تیمی را برای بهره‌وری از این گازها و تبدیل آن به گاز پایا و غیرسمی تشکیل داد و البته آن‌ها بیشتر به دنبال جایگزینی برای فریون بودند که خواص مشابه آن را داشته باشد.
در سال 1930 جنرال موتورز با همکاری شرکت بزرگ صنایع شیمیایی در امریکا یعنی DuPont توانستند با ترکیب مواد شیمیایی و مهار انرژی جنبشی و غیرپایایی این گاز، فریون را به یک گاز بی‌خطر و قابل استفاده تبدیل کردند.
گاز فریون یک گاز بی‌رنگ است که با نام R-22 نیز شناخته می‌شود. DuPont نام تجاری فرئون را برای این سی‌اف‌سی‌ها انتخاب کرد. استفاده از فریون در تبرید و قوطی‌های آیروسل نظیر افشانه‌ها سال‌های سال رایج بود. اما در سال 1974 یک محقق در دانشگاه کالیفرنیا فرضیه‌ای مطرح کرد که گاز فریون در حال تخریب لایه‌ی ازون است و این فرضیه را با استفاده‌ها از دلایل علمی ارائه کرد. اما تحقیق و بررسی همچنان توسط آکادمی علوم ملی امریکا ادامه داشت تا اینکه ایالات متحده استفاده از فریون و سایر CFC ها را در افشانه‌ها قدغن اعلام کرد. و در سال 1987 نیز پروتکل مونترئال اجرایی شد که به معنای ممنوعیت کلی سی اف سی ها در صنعت بود چرا که ضررهای این مواد روی لایه‌ی ازون کاملا محرز شده بود.
نه تنها خود گاز فریون مستقیما به لایه‌ی ازون آسیب می‌رساند بلکه استفاده صنعتی از آن و همچنین تولید فرئون باعث آزادسازی برخی محصولات مضر و آسیب‌زا به اتمسفر می‌شود. این محصولات گاز HFC-23 نامیده می‌شوند که موجبات آلودگی هوا و گرمایش زمین را فراهم می‌کند. گرچه گاز فریون در حال حاضر به طور کامل از چرخه‌ی استفاده خارج شده است اما هنوز هم در برخی وسایل و تجهیزات از این گاز خطرناک استفاده می‌شود.
فرئون چیست و چگونه کار می‌کند؟
گاز فریون در سیستم تبرید و سیکل‌های تبرید تراکمی به عنوان مبرد به کار برده می‌شود. اما عملکرد آن به چه شکل است و چه چیزی باعث شده است تا این ماده بتواند در داخل سیکل‌های تبرید باعث خنک‌سازی محیط شود؟
آشنایی با برخی ویژگی‌های فرئون دید بهتری نسبت به کارکرد کلی آن به شما می‌دهد:
فریون‌ها بی‌رنگ و بی‌بو و غیرخورنده هستند که در حالت مایع پتانسیل سمی بودن دارند و حالت گاز آن نیز بسیار واکنش دهنده اشت. فریون‌ها نقطه جوش پایینی دارند و تنش‌های سطحی آن‌ها نیز کمتر است و به دلیل پایین بودن لزجت آن‌ها بهترین گزینه برای استفاده در سیکل‌های تبرید بودند. فریون در حالت پایا، ساختار ماندگاری دارد و به همین دلیل استفاده مداوم از آن‌ها در سیکل بسیار ایده‌آل است.
فریون‌ها تنوع زیادی دارند و با برخی علامت‌های خاص از هم شناخته می‌شوند فریون 12، فریون 11، فریون 114 و فریون 113 انواع دیگر فریون‌ها هستند اما فریون 22 که با R-22 نشان داده می‌شود شناخته شده‌ترین آن‌هاست و بیشتر استفاده از فریون در فرایند تبرید متعلق به همین فریون 22 می‌باشد. این تفاوت در میان فریون‌ها بیشتر به دلیل تعداد اتم‌های سازنده می‌باشد و تعداد کلر یا فلوئور و یا کربن نشان‌دهنده نوع فریون موردنظر شماست.
دمای کاری فریون‌ها می‌تواند متفاوت باشد به طور مثال فریون 114 می‌تواند تا دماهای -100 نیز در سیکل عمل کند. اما ماکزیمم دمایی که در یک سیکل تبرید برای یک مبرد موردنیاز است تا -50 است که بسیار ایده‌ال می‌باشد. اشتباهی که می‌شود این است که فکر می‌کنند فریون‌ها خودشان گازهای سردی هستند که باعث خنک شدن یخچال می‌شوند در حالی که این کاملا اشتباه است، بلکه بالا بردن و کم کردن فشار و در یک سیکل می‌تواند تعیین کننده‌ی دمای فریون باشد. لازم به ذکر است که برخی فریون‌های دمای کاری آن‌ها تا +15 درجه هم می‌تواند باشد.
در داخل واحد خنک‌سازی سیستمی از کویل‌ها به همراه کمپرسور موجود می‌باشد. کمپرسور گاز فریون را متراکم و فشرده می‌کند و طبق قوانین ترمودینامیک دما و فشار گاز فریون بالاتر می‌رود. در حقیقت فرئون در این فرایند داغ می‌شود. این گاز از طریق کویل‌هایی عبور می‌کند تا به حالت مایع دربیاید و به نوعی حرارت خود را در کندانسور از دست می‌دهد. بعد از مایع شدن، به دلیل خواص خود مبرد که در اینجا همان گاز فریون است. دمای مبرد در حالت مایع نیز همچنان از دمای محیط کمتر است و در نتیجه در داخل اواپراتور انتقال حرارت از محیط به مبرد انجام می‌شود و این بار محیط حرارت خود را از دست می‌دهد و خنک‌تر می‌شود.
گاز فریون تا زمانی این حرارت را جذب می‌کند که کاملا تبخیر شود و با دمای اتاق به یک تعادل نسبی برسد. حالا دوباره وارد کمپرسور می‌شود و سیکل مجددا تکرار می‌شود تا زمانی که دمای داخل محوطه به یک مقدار خاص برسد و در همان حالت باقی بماند. سیستم کولر ماشین‌های دو دهه قبل و سیستم‌های تهویه خانگی و یخچال‌ها و فریزرها و چیلرها و … همه از این کارکرد و مکانیزم کاری فرئون بهره می‌بردند.
متاسفانه سیستم‌های تهویه و یا یخچال‌ها عمدتا دچار نشتی می‌شوند و وقتی مبرد نشت می‌کند اولا راندمان سیستم دچار تغییراتی می‌شود و ثانیا این مبرد نشت شده برای لایه‌ی ازون زیان‌آور است. بیشتر سیستم‌های تهویه بعد از سال 2003 استفاده از فریون را به طور کلی از دستور کار خود خارج کرده‌اند و دلیل آن هم صرفا قوانین و قواعد نبوده‌اند. به دلیل فرار بودن گاز فریون و همچنین نشتی مداوم آن هزینه‌های زیادی روی دست کاربران و تولیدکنندگان قرار می‌داد و این شرکت‌های تولیدکننده به فکر جایگزین‌های ارزان‌تر و قابل‌استفاده‌تر بودند.
در ضمن این نشتی‌ها ممکن است خودبخودی ایجاد شوند و یا هنگام تعمیر سیستم و یا نصب و ایجاد تغییراتی در آن ایجاد می‌شوند. به طور مثال تعویض فیلترها یا بهینه‌سازی عملکرد ترموستات به راحتی باعث ایجاد چنین مسائل و مشکلاتی می‌شود. مسلما می‌توان گاز فریون را مجددا به سیستم وارد کرد ولی آسیب‌های آن را نمی‌توان به حالت اولیه برگرداند و به همین دلیل استفاده از فریون به طور کلی به تاریخ پیوست.
موارد استفاده از فریون
فریون صرفا در واحدهای تهویه هوا کاربرد ندارد بلکه در یخچال و فریزرها و در ابعاد صنعتی در تجهیزات و وسایل تجاری نیز کارکرد دارد. استفاده از فریون برای حمل و نقل غذاها و محفظه‌های سرد و انباری‌‌های خنک بسیار رایج بود. حتی دستگاههای رطوبت‌زا نیز از R-22 برای عملکرد بهتر استفاده می‌کردند. به طور کلی هر جا که بتوان از سیکل تبرید استفاده کرد گاز فریون می‌تواند کاربرد داشته باشد.
اگر تجهیزات تهویه و یا یخچال و فریزر خود را به دقت بررسی کنید روی آن معمولا نوع مبرد استفاده شده درج شده است و اطلاعات سودمند دیگری نیز در مورد این دستگاه‌ها بیان شده است.
اگر بر روی تجهیزات خنک‌کاری شما از فریون‌های نامبرده شده نشانی باشد یعنی همچنان در حال استفاده از سیستم‌های فریونی هستید. برخی چیلرهای قدیمی از فریون با میزان واکنش‌پذیری بالا استفاده می‌کردند که خورنده‌تر از انواع دیگر است و اگر از این نوع چیلرها دارید مطمئنا بهترین کار تعویض آن‌هاست. در ایران نیز به دلیل استفاده از وسایل قدیمی و از دور خارج شده، میزان تولید و آزادسازی فریون بالاست و استفاده از جایگزین‌های فریون می‌تواند قدم مثبتی در این زمینه باشد. با این حال بهتر است همین الان سیستم خود را چک کنید و اگر فریونی است به فکر راه چاره‌ای برای آن باشید.
پروتکل مونترئال در مورد استفاده از فریون
مطابق پروتکل مونترئال، ایالات متحده موافقت خود را با کاهش استفاده از فریون و سایر CFC ها اعلام داشته است و در بسیاری از موارد قوانین سفت و سختی را برای جلوگیری از این کار اعمال کرده است. تا سال 2015 این پروتکل و اجرای قوانین آن در مقیاس صنعتی توانست میزان استفاده از فریون را 90 درصد کاهش دهد و انتظار می‌رود تا سال 2020 این آمار به 99.5 درصد برسد. این در حالی است که در کشورهای اروپایی این آمار نسبتا کمتر است و در آسیا و مخصوصا کشورهای خاورمیانه اوضاع وخیم‌تر از چیزی است که انتظار می‌رود. چرا که هنوز استفاده از فریون در برخی مناطق رایج است.
در حال حاضر فرئون تولید کم و نزدیک به صفر دارد و معمولا برای استفاده‌های رایج از محفظه‌های نگهداری و یا دستگاههای قدیمی حاوی فریون استفاده می‌شود. هیچ راهی برای کم کردن خطرات فریون وجود ندارد و نشت آن به محیط نیز غیرقابل اجتناب است. در سال 2010 تولید فریون متوقف شد و چند شرکت فعال در این حوزه به طور کامل این فرایند را متوقف کردند و اگر به هر دلیلی نیاز به فریون وجود داشته باشد باید از محصولات قدیمی بازیافت شود.
فرئون در خانه‌ها
همانطور که گفته شد، اگر سیستم تهویه و یا یخچال و چیلرهای شما بعد از سال 2003 تولید شده باشند احتمالا از مبردهای امن‌تر و کم‌خطر در آن‌ها استفاده شده است و اگر بعد از 2010 تولید شده باشند قطعا از بهترین نوع مبرد که هیچ خطری ندارند و برای محیط زیست زیان‌آور نیستند استفاده شده است.
موارد استفاده از گاز فریون
استفاده از فریون تا حد زیادی گران‌قیمت است و صاحبان خانه‌ها مطمئنا برای کاهش هزینه‌های سیستم تهویه و خنک‌سازی خود این سیستم‌ها را به سیستم‌های مدرن‌تر با مبردهای ارزان و در دسترس تغییر می‌دهند که ضرری هم برای محیط زیست و لایه ازون نداشته باشد.
تغییرات سیستم و یا تعویض کلی آن به مبردهای بی‌خطر و ارزان هزینه‌های کلی شما را کاهش می‌دهد و نیازی نیست هر سال مبلغ زیادی را بابت شارژ گاز فریون انجام دهید. در ضمن شما اجباری به تغییر سیستم خود ندارید اما کاهش منابع فریونی در سال‌های آینده باعث خواهد شد تا قیمت فرئون نیز بالاتر برود و هزینه‌های شما چند برابر بیشتر از حالت معمول شود.
4 جایگرین امن برای فرئون
حالا که استفاده از فریون به عنوان یک گاز پرخطر و آسیب‌زا اثبات شده است بهره‌برداری از سایر مبردها برای کارایی بالاتر سیکل‌ها روی کار آمده است و 4 جایگرین مناسب برای فریون در ادامه آورده شده است.
-
R134-A: یک مبرد هالوآلکان با خواص ترمودینامیکی مشابه فرئون که با نام تجاری نورفلوران هم شناخته می‌شود. استفاده از این مبرد به عنوان یک مبرد پاک و کم‌خطر در اغلب سیستم‌های تهویه هوا رایج است و یک مزیت مهم این مبرد مطابقت و همخوانی آن با فشارهای مختلف و کارکرد مناسب آن در کمپرسور و شیر انبساط می‌باشد.
-
R470-C: خواص ترمودینامیکی این مبرد دقیقا مشابه R-22 است اما با اضافه کردن ترکیباتی ساختار کلی آن عوض شده است و در انواع پنتافلوئورواتان و تترافلوئورواتان موجود می‌باشد که برای لایه‌ی ازون خطری ندارند. این مبردها در سیستم‌های اسپلیت بدون کانال و پکیج‌های تهویه هوا نظیر پکیج‌های پشت بامی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند و استفاده از آن در سیستم‌های صنعتی و تجاری نیز تا حد زیادی امکان پذیر است.
-
R404-A: پتاسیل تخریب لایه ازون این مبرد صفر است و تقریبا هیچ واکنشی با ترکیب سه‌گانه‌ی اکسیژن موسوم به تری‌اکسید ندارد و دمای کاری آن نیز بین -45 تا 15 درجه سانتی‌گراد متغیر است که دمای بسیار ایده‌آلی است و می‌تواند در اکثر سیستم‌های قدرتمند کاربرد داشته باشد. ساختار این مبرد تشابه زیادی با فرئون دارد و یک مزیت مهم آن هم عدم واکنش با آب و هوا می‌باشد که برای خنک‌سازی سیستم می‌تواند یک المان بسیار مهم باشد.
-
R410-A: ترکیبی از مبردهای هیدروفلوئوروکربن و دی‌فلوئورومتان و پنتافلوئورواتان یک مبرد تازه می‌سازد که کاملا بی‌خطر است و بازده انژری بسیار بالاتری دارد و در بسیاری از موارد از گاز فریون نیز قدرتمند‌تر است. بسیاری از کمپانی‌ها در حال حاضر در سیستم‌های تهویه و تونل‌های انجماد و یخچال‌ها از این مبرد استفاده می‌کنند.
اگر قصد دارید سیستم تازه‌ای برای ساختمان خود تهیه کنید و یا یخچال و تجهیزات شما قدیمی شده‌اند می‌توانید تجهیزاتی را انتخاب کنید که از یکی از این 4 نوع مبرد در آن‌ها استفاده شده است. در ضمن این مبردها عموما در دسترس هستند و قیمت کمتری نسبت به فریون دارند.
هزینه جایگزینی سیستم‌های فریونی با سیستم‌های جایگزین هم چندان زیاد نیست اما هزینه‌های تکنسین نصب و در ادامه هزینه‌های تعمیر و نگهداری بسیار کمتری پرداخت خواهید کرد که این امر در درازمدت باعث کاهش هزینه‌های شما نیز می‌شود. در ضمن توجه داشته باشید که سیستم‌های مدرن بازده انرژی بالایی دارند و برق کمتری هم مصرف می‌کنند. در ضمن این سیستم‌ها قابلیت کنترل بالایی دارند و می‌توانید دور موتور، دمای دلخواه و مواردی از این دست را متناسب با وضعیت خود تنظیم کنید و از این طریق هم هزینه‌های برق مصرفی را کاهش دهید.
جمع بندی
در حالی که هنوز هم از واژه‌ی گاز فریون یا فرئون در صنعت استفاده می‌شود باید گفت که فریون‌ها در حال حاضر کم کم از دور خارج می‌شوند و همین الان هم تولید این گاز به دلیل خطراتی که برای محیط زیست و لایه‌ی ازون دارد متوقف شده است. در سیستم‌های قدیمی ما قبل 2003 هنوز هم از فریون استفاده می‌شود اما بعد از آن فریون کم کم از دایره‌ی استفاده خارج شد و حالا مبردهای جایگزین جای آن را گرفته‌اند.
اگر سیستم قدیمی دارید که هنوز هم از فریون استفاده می‌کند بهتر آن است که به فکر جایگزینی برای آن باشید و این جای هیچ نگرانی ندارد چون در درازمدت باعث کاهش مخارج شما هم می‌شود و در حال حاضر نیز سیستم‌های HVAC مدرن با بهترین کارایی و مصرف کمتر انرژی خیلی بهتر از سیستم‌های فریونی کار می‌کنند و مزایای آن‌ها بر همه مشخص و واضح است. برای اطلاع از مشخصات مبرد مورد استفاده در سیستم‌های تهویه و یا یخچال و فریزر خود کافیست به اطلاعات درج شده روی بدنه آن دقت کنید و مسلما نام مبرد مورد استفاده در این قسمت نوشته شده است. اگر سیستم شما از جایگزین‌های امن فریون استفاده می‌کند همچنان جای نگرانی نیست و می‌توانید به راحتی و بدون نگرانی از آن استفاده کنید.
منابع:
https://learn.compactappliance.com/freon-alternatives/
https://learn.compactappliance.com/freon-air-conditioner/