مبرد R113 (CFC): راهنمای تخصصی Retrofit چیلرهای سانتریفیوژ، ODP بالا و پروتکل‌های اورهال

R113: مبرد CFC و فرمان انقراض (Phase-out)

R-113 با نام شیمیایی تری‌کلروتری‌فلوئورواتان (Trichlorotrifluoroethane) و فرمول C2F3Cl3، یکی از اولین و پرکاربردترین مبردهای گروه کلروفلوئوروکربن‌ها (CFC) در دهه‌های ۷۰ و ۸۰ میلادی بود. این مبرد نه تنها در سیستم‌های برودتی با ظرفیت بالا، بلکه به‌عنوان یک حلال صنعتی ایده‌آل برای تمیزکاری قطعات الکترونیکی و تجهیزات دقیق مورد استفاده قرار می‌گرفت.

پایان دوران CFCها

به دلیل وجود اتم‌های کلر در ساختار مولکولی R113، این مبرد پس از نشت، به لایه استراتوسفر صعود کرده و باعث تخریب شدید لایه اوزون (Ozone Layer) می‌شد. این خطر، منجر به امضای پروتکل مونترال (Montreal Protocol) در سال ۱۹۸۷ شد که برنامه زمانی مشخصی را برای حذف تدریجی تولید و مصرف تمام مبردهای CFC، از جمله R113، تعیین کرد. در نتیجه، امروزه نگهداری و استفاده از این مبرد در سراسر جهان ممنوع یا به شدت محدود شده است.

عملکرد فنی: مبرد فشار پایین (Low-Pressure) در چیلرهای سانتریفیوژ

ویژگی ترمودینامیکی اصلی R113، فشار کاری بسیار پایین آن است. این ویژگی آن را به مبردی ایده‌آل برای چیلرهای سانتریفیوژ (Centrifugal Chillers) با طراحی خاص تبدیل می‌کرد.

۱. مشخصات فشار کاری و طراحی سیستم

R113 در دماهای محیطی پایین (زیر ۳۰ درجه سانتی‌گراد)، در فشار زیر جو (وکیوم) تبخیر می‌شود. به همین دلیل، سیستم‌هایی که از R113 استفاده می‌کردند، به عنوان سیستم‌های فشار پایین (Low-Pressure Systems) شناخته می‌شدند:

۲. الزامات اورهال در سیستم‌های فشار پایین

این ویژگی فشار پایین، نیاز به تخصص ویژه‌ای در اورهال کمپرسورها ایجاد می‌کند: هرگونه نشت در بخش فشار پایین، باعث ورود هوا و رطوبت به سیستم می‌شود (برخلاف مبردهای فشار بالا که مبرد به بیرون نشت می‌کند). بنابراین، تمام چیلرهای R113 مجهز به واحد تخلیه (Purge Unit) بودند که وظیفه دفع مداوم گازهای غیرقابل تراکم وارد شده به سیستم را بر عهده داشت. سرویس و نگهداری تخصصی این واحدها بخشی حیاتی از اورهال این نوع چیلرها است.

فاجعه زیست‌محیطی: ODP بالا، GWP و الزامات Montreal Protocol

از منظر EEAT و مسئولیت‌پذیری فنی، درک دلیل انقراض R113 ضروری است. این مبرد با داشتن ODP تقریبی ۰.۸، یکی از مخرب‌ترین مواد شیمیایی برای لایه اوزون بود. هر مولکول CFC می‌تواند برای دهه‌ها در جو باقی بماند و هزاران مولکول اوزون را از بین ببرد.

پروتکل‌های ریکاوری و انهدام ODS

ثامن لب در برخورد با سیستم‌های حاوی R113، پروتکل‌های سخت‌گیرانه‌ای را برای حفاظت از محیط زیست اعمال می‌کند:

1. ریکاوری تخصصی: استفاده از دستگاه‌های ریکاوری با توانایی عملکرد در شرایط فشار پایین و وکیوم برای اطمینان از حذف حداکثری مبرد از سیستم.
2. مستندسازی (ISO 17025): مستندسازی دقیق مقدار مبرد ریکاوری شده و ارسال آن به مراکز تایید شده برای انهدام ایمن (Destruction) مطابق با قوانین بین‌المللی.
3. تضمین عاری بودن سیستم: پس از ریکاوری، سیستم باید با نیتروژن شسته شود تا هرگونه باقیمانده R113 کاملاً حذف گردد.

پروتکل Retrofit: تبدیل سیستم‌های R113 به R123 و HFOهای نسل جدید

هدف اصلی در مواجهه با چیلر R113، Retrofit (تبدیل) آن به یک مبرد مدرن و سازگار با محیط زیست است. این فرآیند پیچیده است، زیرا مبرد جایگزین باید هم با طراحی فشار پایین سازگار باشد و هم در عملکرد سانتریفیوژ بهینه عمل کند.

۱. جایگزین‌های اصلی فشار پایین

• R-123 (HCFC): در ابتدا به عنوان جایگزین مستقیم R113 و R11 برای چیلرهای سانتریفیوژ معرفی شد. این مبرد از خانواده HCFCها (R-22) است، بنابراین ODP بسیار پایین‌تری دارد اما همچنان باید در آینده حذف شود (Phase-out). این Retrofit نیاز به حداقل تغییرات مکانیکی دارد.
• R-1233zd(E) (HFO): این مبرد از خانواده HFO (R1234ze) و یک جایگزین بلندمدت است که دارای GWP و ODP نزدیک به صفر می‌باشد. این مبرد به دلیل عملکرد در فشار پایین، کاندید اصلی برای جایگزینی دائمی در چیلرهای سانتریفیوژ است و نیاز به ارزیابی دقیق سازگاری قطعات دارد.

۲. چالش‌های فنی Retrofit

• آب‌بندی‌ها (Seals): مبردهای جدید با لاستیک‌ها و واشرهای آب‌بندی قدیمی سازگار نیستند. در فرآیند اورهال کمپرسور برای Retrofit، تمام کاسه‌نمدها و آب‌بندی‌های شفت باید با مواد سازگار با مبرد جدید (اغلب HNBR یا تفلون) جایگزین شوند.
• تنظیمات پروانه کمپرسور: به دلیل تفاوت‌های جزئی در ظرفیت حجمی (VCC)، ممکن است نیاز به تنظیم پره‌های راهنما (Inlet Guide Vanes) یا تغییرات کوچک در درایو فرکانس متغیر (VFD) برای بهینه‌سازی عملکرد کمپرسور پس از تبدیل باشد.

کاربرد دوگانه: R113 به‌عنوان حلال و اهمیت شستشوی سیستم

از منظر فنی، R113 به دلیل پایداری شیمیایی، نقطه جوش پایین، عدم اشتعال‌پذیری و عدم خورندگی، به‌عنوان یک حلال تمیزکننده (Solvent) بسیار عالی شناخته می‌شد. این ویژگی در فرآیند اورهال کمپرسورها و سیستم‌ها اهمیت پیدا می‌کند.

۱. نیاز به پاکسازی عمقی در Retrofit

هنگامی که یک چیلر قدیمی R113 برای Retrofit به ثامن لب آورده می‌شود، فرآیند شستشوی داخلی سیستم بسیار حیاتی است:

• حذف رسوبات نفتی: رطوبت و ناخالصی‌ها در سیستم‌های قدیمی CFC اغلب باعث تشکیل لجن‌های اسیدی و رسوبات نفتی شده‌اند. باقی ماندن این آلودگی‌ها پس از Retrofit، باعث خرابی زودهنگام روغن و کمپرسور جدید می‌شود.
• پروتکل شستشو (Flushing): قبل از شارژ مبرد جدید (مانند R1233zd(E))، سیستم باید با حلال‌های پاک‌کننده مدرن و سازگار با محیط زیست (جایگزین‌های R113) و نیتروژن خشک شستشو داده شود تا تمام ناخالصی‌ها حذف شوند. این فرآیند تضمین‌کننده موفقیت اورهال است.

اورهال تخصصی: تعمیر و نگهداری کمپرسورهای سانتریفیوژ و واحد تخلیه (Purge Unit)

تخصص ثامن لب در تعمیر و اورهال کمپرسورهای سانتریفیوژ فشار پایین بسیار حیاتی است، زیرا این تجهیزات دارای حساسیت‌های مکانیکی ویژه‌ای هستند که مبردهای R113 و جایگزین‌های آن را مدیریت می‌کنند.

۱. سرویس واحد تخلیه (Purge Unit)

از آنجا که چیلرهای فشار پایین (R113/R123) تحت شرایط وکیوم کار می‌کنند، هوا و رطوبت دائماً از طریق نشتی‌های کوچک وارد سیستم می‌شود. وظیفه Purge Unit حذف این گازهای غیرقابل تراکم است. در اورهال باید موارد زیر بررسی شوند:

• پمپ وکیوم: تست عملکرد و بازدهی پمپ وکیوم واحد تخلیه.
• جداکننده مبرد: اطمینان از عملکرد صحیح جداکننده که مانع از هدر رفتن مبرد اصلی همراه با هوا می‌شود.
• کالیبراسیون (ISO 17025): کالیبره کردن سنسورها و کنترلرهای Purge Unit برای تضمین حداقل انتشار مبرد به محیط.

۲. اورهال کمپرسور و تحمل فشار پایین

در کمپرسورهای سانتریفیوژ، اورهال شامل بازرسی دقیق قطعات متحرک با سرعت بالا و سیستم‌های روغن‌کاری است. ثامن لب این فرآیند را مطابق با استانداردهای زیر انجام می‌دهد:

• توازن دینامیکی (Dynamic Balancing): پروانه کمپرسورهای سانتریفیوژ باید پس از هرگونه تعمیر، تحت آزمون دقیق توازن دینامیکی قرار گیرند تا از لرزش‌های مخرب در سرعت‌های بالا جلوگیری شود.
• سیستم روغن‌کاری (Lubrication System): بررسی پمپ‌های روغن، فیلترها و تست روغن POE (برای مبردهای جایگزین) برای جلوگیری از آلودگی و تشکیل اسید.
• اعتبارسنجی نهایی (ISO 17025): پس از Retrofit و اورهال کمپرسور، چیلر تحت تست‌های عملکردی قرار می‌گیرد تا اطمینان حاصل شود که به ظرفیت برودتی مورد نظر (طبق استانداردها و الزامات فنی چمبرها و چیلرهای فوق‌سرد) دست یافته است.