مبرد R1234yf (HFO): راهنمای فنی، ملاحظات ایمنی A2L، پروتکل Retrofit و کاربرد در چمبرهای کوچک

R1234yf: مبرد با GWP=4 و تمرکز بر شارژ کم

R-1234yf (تترافلوئوروپروپن)، از خانواده هیدروفلوئوروالفین‌ها (HFO) است که به دلیل GWP بسیار پایین، به عنوان یک راه‌حل کوتاه‌مدت و میان‌مدت برای جایگزینی مبرد R-134a در سیستم‌های با شارژ کم (Low Charge) به شهرت رسید. اگرچه تمرکز اولیه آن بر صنعت خودرو بود، خواص ترمودینامیکی و فشار کاری مشابه آن، کاربردش را به سیستم‌های برودتی ثابت کوچک نیز گسترش داد.

اهمیت GWP نزدیک به صفر

• GWP: ۴: این مقدار، R1234yf را در رده مبردهای با اثرات زیست‌محیطی ناچیز قرار می‌دهد و آن را تقریباً برای آینده‌ای نامحدود (حتی فراتر از محدودیت‌های F-Gas) مناسب می‌سازد. (این در مقایسه با R-134a با GWP=1430 یک دستاورد بزرگ است.)
• ODP: صفر: فاقد پتانسیل تخریب لایه ازن.
• بازار سیستم‌های کوچک: به دلیل محدودیت‌های ایمنی A2L (اشتعال‌پذیری ملایم)، R1234yf در سیستم‌های دارای شارژ کم مبرد (مانند برخی فریزرهای فوق‌سرد کوچک، چمبرهای رومیزی و یخچال‌های تجاری کوچک) یک جایگزین ایده‌آل است.

مقایسه عملکرد: نزدیکی به R-134a و تفاوت‌های اورهال

یکی از بزرگ‌ترین مزایای R1234yf، نزدیکی خواص آن به مبرد R-134a است. این شباهت به معنای آن است که Retrofit سیستم‌های موجود بدون نیاز به تغییرات عمده در کمپرسور یا مبدل‌های حرارتی امکان‌پذیر است، اما فرآیند اورهال و شارژ باید با دقت انجام شود.

ظرفیت تبرید و دمای تخلیه

ظرفیت تبرید حجمی (VCC) R1234yf تقریباً ۲ تا ۵ درصد کمتر از R-134a است، اما در عمل، این اختلاف توسط تنظیمات جزئی سیستم قابل چشم‌پوشی است. با این حال، باید به دو نکته فنی توجه کرد:

• افزایش دمای تخلیه: در برخی شرایط عملیاتی، دمای تخلیه (Discharge Temperature) کمپرسور با R1234yf می‌تواند کمی بالاتر از R-134a باشد. این امر در اورهال کمپرسورهای هرمتیک (مانند سیستم‌های موجود در فریزرهای آزمایشگاهی) باید با بررسی وضعیت سیم‌پیچ موتور و استفاده از روغن مناسب مدیریت شود.

چالش ایمنی: کلاس A2L (اشتعال‌پذیری ملایم) و الزامات استاندارد

مانند R1234ze، مبرد R1234yf نیز در کلاس ایمنی A2L طبقه‌بندی می‌شود. این کلاس ایجاب می‌کند که در فرآیندهای تعمیر، اورهال و نگهداری، پروتکل‌های ایمنی سخت‌گیرانه‌ای برای مدیریت خطر اشتعال‌پذیری ملایم اعمال شود.

پروتکل‌های ایمنی A2L در تجهیزات آزمایشگاهی (ISO 5149)

با وجود اینکه خطر اشتعال در سیستم‌های با شارژ کم بسیار پایین است، رعایت نکات زیر برای تکنسین‌های ثامن لب الزامی است:

• حداکثر شارژ (Charge Limits): در سیستم‌های ثابت مانند چمبرها و فریزرها، حجم شارژ مجاز مبرد A2L توسط استانداردها (مانند ISO 5149) محدود شده است تا اطمینان حاصل شود که در صورت نشت کامل، غلظت مبرد در فضای بسته از LFL (حد پایین اشتعال) فراتر نرود.
• ابزارهای ضد جرقه: استفاده از تجهیزات الکتریکی (مانند ابزارهای نشت‌یابی، پمپ‌های خلاء) که دارای گواهی ضد جرقه (Ignition-Proof) یا غیر جرقه زن (Non-Sparking) باشند، به ویژه در اتاق‌های مکانیکی یا فضاهای محدود.
• تهویه طبیعی و مکانیکی: طراحی چمبرها و فریزرها باید به‌گونه‌ای باشد که در صورت نشت، تهویه طبیعی یا مکانیکی بتواند به سرعت مبرد را دفع کند.

پروتکل Retrofit: تبدیل R-134a به R1234yf در تجهیزات آزمایشگاهی

با توجه به GWP بالای R-134a و محدودیت‌های رو به رشد برای آن، Retrofit سیستم‌های موجود به R1234yf یک اقدام هوشمندانه است. پروتکل ثامن لب برای این منظور، بر روی دقت و ایمنی متمرکز است:

مراحل Retrofit تخصصی ثامن لب

1. ریکاوری کامل و آنالیز: تخلیه کامل R-134a و استفاده از ابزارهای آنالیز مبرد برای اطمینان از خلوص مبرد بازیابی شده (و جلوگیری از مخلوط شدن با R1234yf).
2. مدیریت روغن POE: اگرچه روغن POE سازگار است، اما به دلیل ماهیت هیدروسکوپیک (جاذب رطوبت)، هرگونه آلودگی رطوبتی قدیمی می‌تواند در سیکل جدید با R1234yf واکنش اسیدی دهد. بنابراین، شستشوی سیستم با نیتروژن خشک و تعویض روغن با POE نو با گرید دقیق توصیه می‌شود.
3. شیرآلات و اتصالات: بررسی تمام واشرها و اتصالات سیستم. اگرچه فشار کاری مشابه است، اما اطمینان از آب‌بندی کامل برای مبرد A2L حیاتی است و نشت‌یابی باید با نشت‌یاب مخصوص HFO انجام شود.
4. شارژ و برچسب‌گذاری: شارژ R1234yf باید وزنی و دقیق باشد. سپس، سیستم باید به وضوح با برچسب‌های A2L و R1234yf برای آگاه‌سازی تیم‌های تعمیراتی آینده علامت‌گذاری شود.

کاربردهای تخصصی در فریزرهای آزمایشگاهی و چمبرهای رومیزی

تمرکز ثامن لب بر تجهیزات برودتی تخصصی، R1234yf را در کاربردهای زیر مهم می‌سازد:

۱. سیستم‌های تبرید آبشاری (Cascade)

در فریزرهای فوق‌سرد (ULT) و سیستم‌های آبشاری که از دو یا چند سیکل استفاده می‌کنند، R1234yf می‌تواند به عنوان مبرد سیکل دمای بالا (High Stage) مورد استفاده قرار گیرد تا سیکل پایین‌تر (Low Stage) را خنک کند. این کارایی بالا و GWP پایین، آن را به گزینه‌ای عالی برای نسل جدید ULT Freezerها تبدیل کرده است.

۲. چمبرهای رومیزی و قابل حمل

به دلیل محدودیت‌های شارژ کم، R1234yf در چمبرهای کوچک رومیزی (Benchtop Chambers) و سیستم‌های قابل حمل که برای تست‌های میدانی و MIL-STD استفاده می‌شوند، جایگزین R-134a شده است. در این تجهیزات، دقت دمایی و پایداری عملکرد از اهمیت بالایی برخوردار است که توسط خواص R1234yf و کالیبراسیون ISO 17025 ثامن لب تضمین می‌شود.

اورهال کمپرسور: مدیریت POE، نشت‌یابی A2L و مسائل اسیدیته

تخصص ثامن لب در اورهال کمپرسورها برای مبرد R1234yf نیازمند توجه به جزئیات زیر است که فراتر از پروتکل‌های استاندارد R-134a است:

۱. کنترل اسیدیته (Acidity Control)

R1234yf در صورت وجود رطوبت و دمای بالا می‌تواند به محصولات تجزیه اسیدی تبدیل شود (مانند اسید هیدروفلوئوریک). این اسیدها به سیم‌پیچ موتور و قطعات فلزی کمپرسور آسیب می‌رسانند.

• تست اسیدیته روغن: در فرآیند اورهال کمپرسور، روغن باید از نظر اسیدیته تست شود. اگر نتایج بالا باشد، باید از فیلتر درایرهای قوی‌تر (Filter Driers) و پروتکل‌های شستشوی داخلی دقیق استفاده شود.

۲. انتخاب ابزار و نگهداری (Maintenance)

تمامی ابزارهای سرویس (از جمله گیج‌ها، شلنگ‌ها و نازل‌های شارژ) باید به R1234yf اختصاص داده شوند تا از هرگونه آلودگی متقابل بین مبردهای A2L و A1 جلوگیری شود. کالیبراسیون این ابزارها تحت استاندارد ISO 17025، تضمین‌کننده صحت عملیات فنی است.

مهندسان ثامن لب با دانش عمیق در زمینه سیستم‌های HFO، آماده ارائه خدمات اورهال و تعمیرات تخصصی با رعایت کامل پروتکل‌های ایمنی و کیفی در سطح صنعتی و آزمایشگاهی هستند.