|
| مركبات التبريد الصديقة للبيئة وفوائد استخدامها |
طبقة الأوزون في الغلاف الجوي تعتبر ذات أهمية كبيرة لحياة الكائنات على الأرض. لكن هناك بعض الأنشطة البشرية التي تسبب ضرراً على هذه الطبقة، مما يؤثر على البيئة والصحة بشكل عام.
وقد تبين أن السبب الرئيسي بتعجيل تناقص طبقة الأوزون في الفترة الأخيرة هو وجود المركبات الكلوروفلوروكاربونية المستخدمة كمركبات تبريد. أن الأشعة فوق البنفسجية تحلل هذه المركبات إلى ذرات الفلور والكلور والكاربون. يقوم عنصر الكلور بتحطيم طبقة الأوزون مسببا زيادة تسرب الأشعة فوق البنفسجية إلى الأرض.
في هذا المقال سنتعرف على تأثير مركبات التبريد على البيئة ،ومركبات التبريد الصديقة للبيئة وفوائد استخدامها.
تأثير مركبات التبريد على طبقة الأوزون (Effect of Refrigerants on Ozone Layer)
تحط طبقة الأوزون بالكرة الأرضية وهي تحمي الأرض من تسرب الأشعة فوق البنفسجية، لأن تسرب كمية كبيرة من هذه الأشعة إلى الأرض يسبب ما يأتي:
- ارتفاع حالات الأمراض الجلدية ومشاكل البصر: تسبب أشعة الشمس فوق البنفسجية (UV) التي تمتصها طبقة الأوزون مشاكل صحية مثل حروق الشمس وزيادة خطر الإصابة بسرطان الجلد ومشاكل البصر مثل المياه الزرقاء والجفاف العيني.
- انقراض الكائنات الحية: ارتفاع مستويات الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن يؤثر على الكائنات الحية في البيئة، بما في ذلك النباتات والحيوانات المائية والحشرات، مما يؤدي في النهاية إلى انقراض بعض الأنواع.
- تأثير على الزراعة: يؤدي انتشار الأشعة فوق البنفسجية الضارة إلى نقص في إنتاج المحاصيل الزراعية وتأثير سلبي على النباتات الحساسة، مما يؤدي إلى تقليل الغذاء المتاح وزيادة أسعاره.
- تأثير على المناخ: تؤثر أشعة الشمس فوق البنفسجية على توزيع الحرارة في طبقات الجو، مما يؤدي إلى تغيرات في نمط الرياح والمناخ، ويساهم في ظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ العالمي.
وللحد من هذه التأثيرات عقدت اتفاقية عالمية لحماية طبقة الأوزون هي اتفاقية فينا وبروتوكول مونتريال. وتنص الاتفاقية على التخلص التدريجي (خطة إزالة) من تصنيع المركبات الكلوروفلوروكاربونية كموائع تثليج وكما يأتي:
- التخلص من تصنيع موائع التثليج R-l2 ، R-11 في الفترة الزمنية (1987 - 2010).
- يتم التخلص من موائع التثليج الأخرى في الفترة (2015-2020) وخاصة 22-R.
- استثنت الاتفاقية الدول النامية في الفترة الابتدائية حتى عام 2005.
- يتم تصنيع موائع تثليج صديقة لطبقة الأوزون مثل R-l34a وسلسلة R-600، R-400 .
- إعادة استخدام موائع التثليج الممنوعة مرة أخرى بعد تحويرها إلى مائع صديق للبيئة ولطبقة الأوزون فضلاً على تنقيتها.
- الأخذ بعين الاعتبار موضوع الاحترار العالمي عند إنتاج موائع تثليج حديثة، لأنه تبين أن هنالك موائع تثليج لا تؤثر على طبقة الأوزون ولكن تؤثر سلبيا من جانب الاحترار العالمي مثل Rl34a.
مركبات التبريد الصديقة للبيئة
لقد تم إنتاج بدائل لمركبات التبريد بخواص لا تؤثر على البيئة، لاستخدامها في مختلف مجالات التبريد وتكييف الهواء بدلاً من الموائع القديمة، وكما هو موضح بالجدول التالي مع استخداماتها.
|
| مركبات التبريد الصديقة للبيئة |
لكن بعض الموائع البديلة أخذت تؤثر على البيئة نتيجة تسببها بحدوث ظاهرة البيت الزجاجي Green House Effect، التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض نتيجة الاحترار العالمي الناتج من زيادة تركيز بعض الغازات في الغلاف الجوي، والتي بدورها تمنع أو تعرقل خروج الحرارة الزائدة من الأرض إلى الفضاء.
ونتيجة لذلك تظهر على الأرض الآثار السلبية مثل التصحر، الفيضانات، ظاهرة (تسونامي) وغيرها. لهذا فإن بعض بلدان العالم أخذت تفكر في التخلص من هذه الموائع من خلال تكنولوجيا متطورة وبموائع تثليج حديثة ومنها:
الهيدروكربونات HCs
لتميزها بخصائص تبريديه وقلة تأثيرها السلبي على البيئة ولكن من مساوئها قابليتها
على الاشتعال، مما يتطلب استخدام وسائل أمان متطورة لتحقيق السلامة بدرجة عالية.
الأمونيا ( R-717) (NH₃)
كانت الأمونيا مادة تبريد لأكثر من 100 عام وما زالت تستخدم حتى اليوم. إنها فعالة للغاية ولها تأثير منخفض جدًا على البيئة. الأمونيا أيضًا غير مكلفة للغاية، مما يجعلها خيارًا رائعًا للشركات التي تسعى إلى توفير المال. كما يمتاز بخصائص حرارية جيدة وعدم تأثيره على طبقة الأوزون وليس له تأثير في الاحترار العالمي، إلا أنه سام وقابل للاشتعال في ظروف محددة ولا ينصح باستخدامه مع الأنابيب النحاسية بسبب تأكل تلك الأنابيب نتيجة تماسها مع الأمونيا.ثاني أكسيد الكربون (CO₂) (R744)
ثاني أكسيد الكربون هو غاز طبيعي يستخدم كمبرد لسنوات عديدة. وهو غير سام ولا يساهم في استنفاد طبقة الأوزون و لا يؤثر على ظاهرة الاحترار العالمي، حيث أن احتمال استنفاد الغلاف الجوي صفر (ODP = 0) والحد الأدنى من احتمال الاحتباس الحراري (GWP = 1).وهو مبرد غير قابل للاشتعال ذو سمية منخفضة (فئة السلامة A1).يعد ثاني أكسيد الكربون مبردًا فعالاً للغاية، ولكن لا يمكن استخدامه إلا في التطبيقات التي تكون درجة الحرارة فيها أقل من 78 درجة فهرنهايت. فجانبه السلبي فهو تدني (الكفاءة الحرارية) بسبب انخفاض درجة حرارته الحرجة ، ولكن يمكن التغلب على ذلك باستخدام مبادل حراري مناسب.
الأيزوبيوتان (R600A)
يعد R600A، المستقر والأداء المماثل لأسلافه، بمثابة تحسن هائل في التأثيرات البيئية مع قيمة منخفضة جدًا لقدرة إحداث الاحترار العالمي تبلغ 3 فقط. وقد أصبح واحدًا من أكثر المبردات شيوعًا المستخدمة اليوم للتبريد المنزلي والتجاري والصناعي. نظرًا لأنه قابل للاشتعال، فهو ليس بالضرورة مناسبًا لتعديل أنظمة التبريد القديمة، ولكنه خيار ممتاز للأنظمة المصممة خصيصًا لاستخدام R600A، ويمكن مقارنته بـ R12.الأيزوبروبان (R290)
مزيج من الأيزوبيوتان والبروبان المألوف وغير المكلف والمتوفر بسهولة، وهو مادة تبريد ذات قدرة على استنفاد الأوزون صفر (ODP = 0) وإمكانية الاحتباس الحراري تساوي ثلاثة (GWP = 3). يتوافق هذا الغاز تمامًا مع القيود التشريعية للغاز المفلور، ويتميز بكفاءته وأدائه. ويتميز بأنه مادة تبريد غير سامة، ولكنها شديدة الاشتعال، مما يعني الحاجة لاحتياطات سلامة عالية.
R290) أصبح مبردًا قياسيًا للاستخدام في التبريد التجاري والصناعي بالإضافة إلى التطبيقات المتخصصة للتخييم والمركبات الترفيهية والتبريد المختبري والطبي. بشكل عام، يعتبر R290 بديلاً جيدًا لـ R22.
جلايكول Glycol، بديل صديق للبيئة
يتميز هذا البديل بتقليل استخدام المبردات في أنظمة التبريد، حيث يتم استخدام الجليكول كسائل ثانوي مسؤول عن نقل الخصائص الديناميكية الحرارية لغاز التبريد الأساسي إلى الدائرة الثانوية. وبهذه الطريقة، يتم تقليل حمل الغازات المستنفدة للأوزون ويتم تحقيق التبريد المستدام والفعال.
بالإضافة إلى ذلك، تؤدي طريقة التبريد هذه إلى انخفاض كبير في تكاليف التبريد ،وتقليل مخاطر التسرب واستهلاك الكهرباء. ومن ناحية أخرى، فهو متوافق تمامًا مع اللوائح الحالية التي تحد من شحن غاز التبريد، وفي هذه الحالة، الغاز المفلور.
نظام التبريد بحلقة الماء Water loop refrigeration system
تعتمد هذه التقنية على سلسلة من أنظمة التبريد الموزعة مع التكثيف غير المباشر باستخدام دائرة مائية. ومن ناحية أخرى، يتم تبريد وحدة أو أكثر من الوحدات بالهواء بالتوازي لإخلاء حرارة التكثف.بفضل تشغيل هذا النظام، يتم تقليل التأثير البيئي، وذلك بسبب انخفاض شحن غاز التبريد، مما يجعل نظام التبريد هذا مستدامًا وفعالاً. ومن ناحية أخرى، يقلل هذا النظام من تكاليف شحن غاز التبريد وخطر التسرب، حيث أن دائرة التبريد ستحتوي على الماء. وبهذه الطريقة، فإنه يزيد أيضًا من نسبة الأمان في هذه المنشآت.
فوائد استخدام مركبات التبريد الصديقة للبيئة
لا تتمتع مركبات التبريد الهيدروكربونية الأحدث بتأثيرات بيئية أقل فحسب، بل إنها توفر مجموعة متنوعة من المزايا منها :
- استعادة أسرع لدرجة الحرارة : زيادة الكفاءة الديناميكية الحرارية تعني أن مركبات التبريد الهيدروكربونية تمكن الثلاجات والمجمدات من استعادة درجات الحرارة بسرعة أكبر، مما يسهل الحفاظ على درجات حرارة ثابتة حاسمة.
- انخفاض استهلاك الطاقة : توفر الهيدروكربونات تبريدًا يعادل ضعف كفاءة مركبات الكلوروفلوروكاربونية تقريبًا، ويمكن أن تعمل بشكل جيد مع شحنة أقل بكثير من المبردات الكيميائية السابقة. تسمح هذه الكفاءات بتشغيل ضواغط أصغر بطاقة أقل. كل هذه الميزات مجتمعة يمكن أن تؤدي إلى انخفاض كبير في استهلاك الطاقة.
- متاحة بسهولة : توفر الهيدروكربونات، المستخرجة بالفعل مع النفط والمتاحة بسهولة، بديلاً يسهل الحصول عليه نسبيًا لغازات التبريد الكيميائية الأقل رغبة.
مراجع
كتاب تكييف الهواء والتثليج , المناهج العراقية ، ص86.Environmentally Friendly Refrigerants ,موقعamerican bio tech supply.
Efficient and environmentally friendly refrigeration ,موقع intarcon.
5 Environmentally Friendly Refrigerants for Using HVACs Responsibly, موقع carneyandson.