تحقیق كاربرد مبردها

–   مقدمه  Introduction

با توجه به آنچه كه در گزارش اول ، اسفند 1381 ( بررسي و چگونگي تعويض مبرد R-22 در چيلرهاي مجتمع پتروشيمي اصفهان) به آن اشاره شد و پروژه‏هاي انجام شده در خصوص‏تعويضCFC ها در اين مجتمع، PROPOSAL حذف براي مبردهاي R-11 ، R-13 ، R-502 و R-12 صادر شده است و در طي سال گذشته و جاري دستگاههاي سبك مجتمـع كه با R-12 كار مي‏كردند ، در زمـان تعميرات و در واحد تهويه گاز آنها با مبرد R-134a با موفقيت تعويض شد كه در اين زمينه مي‏توان به دو دستگاه آبسرد كن و دو دستگاه فريزر اشاره نمود.

واحد تهويه اميدوار است بتواند با انجام پروژه تعويض HCFC  R-22 كه براي اولين بار در كشور در اين مجتمع انجام ميگيرد ، رسالت خود را در خصوص تعهدات زيست محيطي و پروتكل مونترال تكميل نموده و بدين ترتيب در كارنامة خود در خصوص RETROFIT تجربه جديد ( تعويض HCFC ها ) را به دستاوردهاي خود اضافه نمايد.

البته با توجه به تماس‏ها و مكاتباتي كه از طريق اينترنت بعمل آمده است، از مبرد R-507 بجاي فرئون R-22 فقط در دستگاههاي سرد كننده‏اي كه دماي آنها زير صفر است (LOW AND MEDIUM TEMPERATURE) استفاده ميشود و اين مسئله هم اخيراً و آنهم بصورت يك پروژة تحقيقاتي كه از طرف ASHRAE هزينه شده است ، عنوان گرديده و در واقع استفاده از R-507 بجاي R-22 در سيستمهاي سرد كننده با دماي بالاي صفر (HIGH TEMPERATURE) و آنهم به كمك BRINE ( ضد يخ – اتيلن گلايكول ) براي اولين بار در اين مجتمع صورت ميگيرد كه در صورت موفقيت علاوه بر تعويض HCFC ، مسئله بهينه‏سازي در مصرف انرژي نيز مدنظر قرار خواهد گرفت.

نكته : استفاده از گلايكول اتيلن و پائين آوردن دماي آب چيلر از 8°C   به 1°C ، از سيستم ميتوان بعنوان ICE CHILLER STORAGE بهره برد.  ( بايد در نظر داشت كه مكانيزمها و سيستمهاي بكار برده شده از نظر دما و فشار محدوديتي نداشته باشند )

استفاده از دستگاههاي ICE STORAGE در طراحيهاي جديد و آتي با دماي (1°C) 36°F علاوه بر بهينه كردن مصرف انرژي ، هزينه‏هاي لوله‏كشي ، داكت و كانال كشي ، پمپها و وسايل برقي را بدليل كوچك شدن سايزشان كاهش داد.

2–     مبردها Refrigerants

مبرد ماده‏ايست كه با جذب حرارت از يك ماده و يا يك محيط و انتقال آن به محيط ديگر بصورت عامل خنك كننده عمل مي‏كند.  در يك سيكل تراكمي تبخيري ، ماده مبرد با تبخير و تقطير تناوبي ، به ترتيب حرارت را در اواپريتور جذب و در كاندنسر دفع مينمايد.

مبرد ميبايستي داراي خواص شيميائي ، فيزيكي و ترموديناميكي ويژه‏اي باشد كه استفاده از آن مطمئن و از نظر اقتصادي به صرفه باشد.

البته مبردي وجود ندارد كه براي همه كاربردها مناسب باشد ، بهمين دليل ميبايستي در انتخاب يك مبرد شرايطي را در نظر گرفت كه بتواند نيازهاي يك كاربرد بخصوص را تأمين نمايد.

3-    مبردهاي جايگزين و معيارهاي انتخاب

Retrofit Refrigerants & The Guide Lines Of Choise

با شرايط خاصي كه در سالهاي اخير براي كرة زمين ايجاد شده است ومسئله صدمه ديدن لاية اوزن ، سازمانهاي بين‏المللي استفاده از HCFC ها را نيز همانند CFCها محدود و براي حذف (PHASE OUT) كردن آنها برنامه زمان بندي شده‏اي را در نظر گرفته‏اند و شركتهاي توليد كنندة اينگونه مواد سعي بر اين دارند كه جايگزينهاي مناسبي را توليد و در دسترس مشتريها و مصرف كننده‏ها قرار دهند.

البته همانگونه كه در گزارش اول به آن اشاره شده است واحد تهويه در نظر دارد كه مسئله بهينه سازي انرژي را در زمان تعويض و انتخاب مبرد جايگزين ، مد نظر قرار داده تا بدين ترتيب در كاهش مصرف سوختهاي فسيلي قدم مؤثري برداشته باشد.   در نتيجه نسبت به تعويضهاي گذشته ميتوان اصل ششم يعني ارزيابي انرژي مصرفي را به پنج اصل گذشته اضافه نمود.

الف ) عملكرد  Performance

ب)    ايمني Safety

ج)    اطمينان Reliability

د)    ملاحظات زيست محيطي Environmental Consideration

هـ)  ملاحظات اقتصادي Economic Consideration

و)    مصرف انرژي Power Consumption

3-1-  عملكرد Performance

ظرفيت برودتي (COOLING CAPACITY) ، ضريب عملكرد (COP) ، گرماي نهان تبخير مبرد ، چگالي گاز و نقطة جوش مبرد فاكتورهائي است كه عملكرد سيستم را مشخص مي‏نمايد.

3-2- ايمني  Safety 

غير سمي بودن ، غير قابل اشتعال بودن و فشار كاركرد مبرد بعنوان مهمترين شاخصهاي ايمني مبرد در نظر گرفته ميشود.

3-3- اطمينان  Reliability 

پايداري شيميائي و سازش و تطابق آن با اجزاي مختلف سيستم و مخصوصاً با روغن كمپرسور يكي از ويژگيهاي مهم يك مبرد به حساب مي‏آيد.  قابليت حل شدن مبرد در روغن آنهم در دماهاي كاركرد مختلف بايد مورد قبول بوده و در برگشت روغن به كارتل كمپرسور خللي بوجود نيايد.

3-4- ملاحظات زيست محيطي  Environmental consideration 

در انتخاب مبرد جايگزين دو فاكتور مهم زيست محيطي مدنظر است

• پتانسيل تخريب لايه اوزن OZON DEPLETION POTENTAIL
• پتانسيل گرمايش گلخانه‏اي GLOBAL WARMING POTENTAIL

3-5- ملاحظات اقتصادي Economic Consideration   

با توجه به مقررات جديد EC REQULATION 2037/2000 واضح است كه در آينده‏اي نزديك حذف و از رده خارج شدن CFC ها و بدنبال آنها HCFC ها حتمي است.  در نتيجه علاوه بر گران شدن مبردهاي قديمي و نيز به سبب مقررات گمركي كه در واردات و صادرات اينگونه مواد در نظر گرفته شده است ، چنانچه در بازار هم يافت شوند ، بصورت قاچاق و گران خواهند بود ، علاوه بر اين ، انتخاب يك مبرد جايگزين نيز در بعضي مواقع ميتواند منجر به تعويض كامل كمپرسور ، روغن و يا تمام اتصالات لوله كشي شود بهمين دليل در انتخاب يك مبرد جايگزين ميبايستي مسائل اقتصادي و هزينه‏ها را در نظر گرفت.

3-6-  مصرف انرژي Power Consumption

با توجه به مقايسه دقيق خصوصيات مبردها و اطلاعاتي كه از طريق اينترنت دريافت شده است ميتوان با لحاظ كردن

• COP Of Refrigerants
• Surface Coefficient Of Heat Transfer Of Refrigerants
• Surface Coefficient Of Heat Transfer Of Oils

و حلاليت روغنهاي POLYOIL ESTER كه نسبت به روغنهاي معدني و الكالين بنزني شرايط بهتري را دارا هستند ، مسئله مصرف انرژي به ازاي هر تن برودت را كاهش و بدين ترتيب علاوه بر انتخاب مبرد ايده‏آل از نظر سازگاري آن با سيستم در بهينه كردن مصرف انرژي ميتوان اقدام نمود.

البته استفاده از گلايكول اتيلن بعنوان ضد يخ در آب چيلر اين فرصت را به صاحب دستگاه خواهد داد كه دماي آب چيلر را پائين‏تر آورده و زمان استراحت دستگاه را بيشتر نمايد. بديـن تـرتيـب تعـداد ON  و OFF هـاي سيستـم در 24 ساعـت كاهش يافته و در ديماند و آمپرهاي راه اندازي كه خود باعث افزايش هزينه‏هاي  الكتريكي مي‏گردد ، صرفه‏جوئي نمايد.

4-   انواع مبردها Kinds Of Refrigerants

بطور كلي مبردها ( مبردهاي قديم و جديد ) به سه دسته تقسيم مي‏شوند :

• مادة خالص (SINGLE FLUID) مانند R-22 , R-134a
• مخلوط آزئوتروپ (AZEOTROPIC) مانند R-502 , R-507
• مخلوط زئوتروپ (ZEOTROPIC) مانند R-404 A , R-407 C

البته بهترين مبردها ، مبردهائي هستند كه از يك ماده خالص تشكيل شده باشند ( به دليل ايجاد دما و فشار ثابت در اواپريتور و كاندنسر ) ، ولي با توجه به موارد گوناگون و تنوع در كاربرد سيستمهاي تبريد ، استفاده از يك مبرد خالص (SINGLE FLUID) هميشه امكان پذير نبوده و با محدوديت‏هائي مواجه است اما لزوم جايگزيني (RETROFITTING) استفاده از مبردهاي مخلوط را هم اجتناب ناپذير مينمايد.

به دلايل زير انتخاب آزئوتروپها نسبت به زئوتروپها بعنوان جايگزين و تعويض مبردهاي تخريب كنندة لاية ازون بهتر است.

• ضريب انتقال حرارت
• دماي گلايد TEMPERATURE GLIDE
• مسئله نشتي و تغيير در غلظت يكي از عناصر تشكيل دهندة مخلوط