استفاده آمونیاک یا فریون در سردخانه و صنایع غذایی

در حالی که مبردهای معمولی فریون به دلیل نگرانی‌های زیست محیطی در حال از بین رفتن هستند، فناوری‌های جایگزینی که به عنوان "فریون‌های جدید" شناخته می‌شوند می‌توانند نقش بسزایی در کاربردهای مدرن صنایع برودتی داشته باشند. تجارت مواد غذایی و آشامیدنی تحت سلطه آمونیاک به عنوان مبرد است. با این حال ، تبرید فریون از اوایل قرن بیستم بخشی جدایی ناپذیر از صنایع بوده است. در حالی که  فریون R-22، به تدریج از بازار تجهیزات جدید خارج می‌شود، مبردهای جایگزین مورد تأیید آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده(EPA)  به عنوان فریون جهانی شناخته می‌شوند و هنوز هم در سیستم تبرید مدرن نقش ارزنده ای دارند.

تفاوت بین آمونیاک و فریون چیست؟

آمونیاک، ماده‌ای که به طور طبیعی وجود دارد، یکی از قدیمی‌ترین اشکال برودتی است که باقی مانده است. مبردهای اصلی آمونیاک و دی‌اکسیدگوگرد بودند. آمونیاک بزرگترین مبرد صنعتی بود، در حالی که دی‌اکسیدگوگرد بیشتر در یخچال‌های خانگی و وسایل کوچک استفاده می‌شد. درنهایت استفاده از دی‌اکسیدگوگرد به دلیل سمی بودن آن متوقف شد، آمونیاک نیز سمی است، اما قابل کنترل است و بوی مشخص آن در صورت بروز هرگونه نشت، هشدار دهنده است. فریون مبرد ساخته شده توسط بشر است که به عنوان جایگزینی برای دی‌اکسید گوگرد و آمونیاک تولید شده است. در حالی که کارآیی فریون نسبت به آمونیاک بر اساس هر پوند کمتر است، مبردهای فریونی ناکارآمد نیستند. به عنوان مثال، یک فریزر 200 تنی را در دمای مکش 20- درجه فارنهایت (29- درجه سانتیگراد) و دمای چگالشی 95 درجه فارنهایت (35 درجه سانتیگراد) را با یک سیستم داخل خنک‌کننده دومرحله‌ای با استفاده از کمپرسورهای چرخشی در نظر بگیرید. قدرت کلی ترمز (BHP) در هر تن (سطح قابل توجهی از عملکرد سیستم تبرید) در سیستم آمونیاک با این مشخصات تقریباً 1.86 است، در حالی که سیستم معادل R-22 دارای BHP در هر تن 1.96 است. در مکش 40- درجه فارنهایت (40- درجه سانتیگراد)، این دو سیستم تقریباً با2.41 BHP در هر تن برای سیستم R-22 و 2.44 BHP در هر تن برای سیستم آمونیاک یکسان هستند. این ناهنجاری وجود دارد زیرا R-22 در دماهای پایین‌تر همچنان در فشار مثبت است، در حالی که سیستم آمونیاک در خلا زیر 28- درجه فارنهایت (33- درجه سانتیگراد) قرار دارد.

تفاوت بین سیستم های فریون و آمونیاک

تفاوت اصلی در سیستم‌های فریون در برابر آمونیاک به اندازه خود مبردها با سیستم‌ها ارتباط دارد. سیستم‌های آمونیاک به طور سنتی با کمپرسورهای درایو باز و کندانسورهای تبخیری، که در نزدیکی دمای لامپ مرطوب کار می‌کنند، استفاده می‌شود. اگرچه برخی از سیستم‌های فریون از کمپرسورهای درایو باز و کندانسورهای تبخیری استفاده می‌کنند، اما اکثر سیستم‌های فریون از کمپرسورهای حرارتی یا نیمه حرارتی و میعانات هوای خنک استفاده می‌کنند. موتور سیستم درایو باز حرارت موتور را در اتمسفر رد می‌کند، در حالی که کمپرسور حرارتی یا نیمه حرارتی اکثر گرمای موتور را در سیستم تبرید رد می‌کند. کندانسور تبخیری که در نزدیکی لامپ مرطوب کار می‌کند، فشار چگالشی کمتری نسبت به یک واحد خنک‌کننده هوا دارد که به دمای لامپ خشک متکی است. وقتی این ناکارآمدی‌ها به سیستم اضافه می‌شوند، اختلاف BHP در هر تن بسیار بیشتر از تفاوت خواص مبرد است.

فریون در چه زمانی مفید واقع می شود؟

اگر سیستم های آمونیاک تبخیر شونده ذاتاً کارآمدتر از سیستم‌های فریون خنک کننده هوا هستند، سیستم‌های فریون کجا می‌توانند نقش موفقی داشته باشند؟ یک مثال می تواند یک سردخانه با یک فریزر بزرگ 10- درجه فارنهایت (23- درجه سانتیگراد) باشد که نیاز به یک فریزر بستنی کوچک (8 تا 10 تن) در 20- درجه فارنهایت (29- درجه سانتیگراد) دارد. افزودن سطح مکش جداگانه با کمپرسور و مخازن هزینه زیادی دارد. پایین آوردن سطح مکش کلی 8 به 10 درجه فارنهایت (4 تا 6 درجه سانتیگراد) فقط برای سرویس‌دهی به یک بار کوچک نیز از نظر انرژی بسیار گران است. این مورد می‌تواند مکان مناسبی برای ادغام یک سیستم کوچک، مستقل و خنک کننده هوا با فریون باشد.سیستم‌های آمونیاک ملاحظات دیگری نیز دارند. آنها به تنظیمات بیشتری نسبت به سیستم‌های فریون نیاز دارند و به اپراتورهای ویژه آموزش دیده نیاز دارند. بعلاوه، برخی از دولت‌ها استفاده از سیستم‌های آمونیاک را به شدت محدود می‌کنند. بعلاوه، اگر سردخانه در محله غیرصنعتی شلوغ واقع شده باشد، مالک با مسئولیت احتمالی نشت آمونیاک دردسرهای فراوانی خواهد داشت.فریون می‌تواند جایگزینی را در سیستم‌های کندانسور خنک کننده هوا و تبخیر فراهم کند. سیستم‌های فریون کوچک و متوسط ​​معمولاً هزینه اولیه دارند. بعلاوه، سیستم‌های اسپلیت فریون که در آن یک واحد متراکم خنک کننده هوا با استفاده از یخ‌زدایی الکتریکی در کاربردهای دمای پایین، یک یا دو اواپراتور را در اختیار شما قرار می‌دهد، ممکن است یک پل تبرید برای گسترش بعدی و تبدیل احتمالی آن به آمونیاک فراهم کند.

کاربرد فریون در حمل و نقل مواد غذایی

در برخی از برنامه های مربوط به حمل و نقل غذا مانند ذخیره آجیل، در نهایت ممکن است فریون بهترین انتخاب باشد. روشی وجود دارد که دمای ذخیره آجیل را به حداقل 35 درجه فارنهایت (1.7 درجه سانتیگراد) کاهش دهید تا عمر ذخیره سازی افزایش یابد. حتی یک نشت کوچک آمونیاک می‌تواند آجیل‌ها را سیاه کند و آنها را غیرقابل استفاده کند. نکته مهم دیگر میزان تاثیرات هر مبرد در گرم شدن کره زمین است. آمونیاک، ترکیبی از نیتروژن و هیدروژن، و یک ماده طبیعی است و تهدیدی برای جو محسوب نمی‌شود. اگر آمونیاک تجزیه شود، دوباره به نیتروژن و هیدروژن تبدیل می‌شود. در حالی که فریون‎‌های قدیمی دارای پتانسیل قابل توجهی در گرم شدن کره زمین(GWP)  هستند، مبردهای جدیدی که در نهایت فریون R-22 را از بین خواهند برد نسبتاً برای جو بی خطر هستند.

کاهش هزینه ها با فریون

هزینه کم مبرد آمونیاک و کارایی تبرید آمونیاکی، این سیستم‌ها را از نظر انرژی برای آینده قابل پیش‌بینی نگه می‌دارد. با این حال، فناوری‌های جدید و نوظهور فریون ممکن است شکاف را کم کند. به عنوان مثال، معرفی کمپرسورهای پیچی نیمه خنک‌کننده و کندانسورهای تبخیری در تجارت چیلر روزی را نشان می‌دهد که ممکن است فریون با کمپرسورهای پیچی چند حالته نیمه خازنی و کندانسورهای تبخیری بر روی یک سقف تنظیم شود تا بتواند امکانات کاملی را ارائه دهد. چنین طرحی می‌تواند ردپای انرژی سیستم تبرید را کاهش دهد، یخ‌زدایی از کویل گاز داغ را فراهم کند و از دریچه‌های انبساط الکترونیکی استفاده کند تا از فشارهای پایین موجود با تراکم تبخیری کامل استفاده کند. بسته‌بندی سیستم‌ها در کنار هم باعث کاهش نیروی کار در محل می‌شود و ضمن کاهش نیازهای مکانیکی، بیشتر یک راه حل تک منبع را فراهم می‌کند.گرچه آمونیاک همیشه جایگاه برجسته‌ای در بازار تبریدهای صنعتی دارد، اما متناسب با همه نیازها نیست. زمان‌ها و مکان‌هایی وجود دارد که سیستمهای فریونی منطقی به نظر می‌رسند.