مونیتورینگ مبرد ها

از: Hardip Singh

ماخذ: HPAC Engineering

مقدمه

مبردها در سیستم‌های تهویه مطبوع و تبرید حجم خون را در بدن انسان دارند. چرخش مبردها در این سیستم‌ها موجب جذب گرما از فضاهای تهویه و دفع آن در
محیط بیرون می‌شود. کلیه تجهیزات استفاده‌کننده از مبرد در معرض خطر نشتی قرار دارند. در این مقاله عوامل نشتی مبردها و انواع نشتی‌ها با مورد بررسی
قرار می‌گیرند.

تاریخچه استفاده از مبردها در صنعت تهویه مطبوع تا حد زیادی پیچیده است و این پیچیدگی در سال ۱۹۷۴ میلادی با کشف ارتباط میان گازهای کلروفلوئوروکربن (CFC) و تخریب ازن موجود در لایه استراتوسفر جو زمین که به تدوین پروتکل مونترال در سال ۱۹۸۷ میلادی انجامید، بیشتر شد. تصوری که اکنون از آینده مبردها در دست است با وجود مسائلی مانند گرم شدن تدریجی کره زمین، جایگزینی مبردها و شناخته شدن گازهای هیدروفلوئوروکربن (HFC) به عنوان گازهای گلخانه‌ای، هر روز بیشتر و بیشتر مغشوش و پیچیده می‌شود.

مصوبه های تمیز که توسط سازمان محیط زیست آمریکا اعمال می‌گردد شامل قوانینی محدودکننده در استفاده از مبردها با هدف کاستن از انتشار آنها در جو می‌باشد. بخش ۶۱۲ این مصوبه مبنای تدوین برنامه‌ای تحت عنوان “سیاست یافتن جایگزین‌های جدید مؤثر” یا SNAP شده است. SNAP موظف است جایگزین‌هایی برای مواد مخرب لایه ازن یافته و فهرست جایگزین‌های قابل قبول و غیرقابل قبول را منتشر نماید. البته وجود برخی از قوانین و اعلامیه‌ها باعث طولانی شدن این فهرست‌ها شده است.

انواع نشتی های مبرد ها

به منظور کاستن از برون‌ریزها و نشتی مبردها باید ابتدا انواع مختلف نشتی‌ها را شناسایی نمود. انواع نشتی‌ها عبارتند از:

• نشتی‌های فرار: منبع ایجادکننده این دسته از نشتی‌ها دقیقاً قابل شناسایی نیست. به عنوان مثال زمانی که نشست‌یاب‌ها غلظت زیاد مبرد را
  در یک اتاق احساس می‌کنند، مقدار نشتی به برون‌ریزهایی مواجه هستیم. مقدار نشتی به نوع مبرد، هندسه سوراخ و اختلاف فشار آن نسبت به جو بستگی دارد. چیلرهایی که از مبرد 12-R استفاده می‌کنند در مقایسه با چیلرهایی که از مبرد 11-R بهره می‌برند بیشتر در معرض خطرات نشتی هستند چون سطوح فشار در این چیلرها متفاوت بوده و نیاز به تعبیه اتصالات در آنها بیشتر می‌باشد.
• فروپاشی و از بین رفتن آب‌بندی: عواملی که در این نوع از برون‌ریزها مؤثرند عبارتند از تغییرات دما، چرخه‌های تناوبی فشار و ارتعاشات. نشتی یک گرم در سال برای اکثر مبردها معادل شارژ بین ۱ تا ۵ میکرون است. چنین ارقامی بیانگر کیفیت مناسب اتصالات و آب‌بندی کلی سیستم می‌باشد. کاهش دادن این دسته از بروزن‌ها با انجام برنامه‌های نگهداری سیستماتیک امکان‌پذیر است.
• خرابی اجزاء: عوامل دخیل در خرابی اجزاء عبارتند از: ناسازگاری بین مبرد و روان‌ساز، ضعف در اجرای نگهداری پیشگیرانه، تنظیم ناصحیح شیرهای اطمینان فشار، خوردگی در دسته لوله‌ها و سفت کردن بیش از حد فلنج‌ها و پیچ‌ها.
• تلفات ناشی از استفاده ناصحیح از مبردها: این نوع تلفات زمانی روی می‌دهد که شارژ سیستم بدون تخلیه کردن اولیه انجام شود، مبرد به بین مخازن راه یابد و بازیافت مبرد میسر نباشد.
• وقایع پیش‌بینی نشده: تصادفات، حریق ها، انفجارها، خرابکاری، دزدی و غیره از عواملی هستند که می‌توانند در افزایش بروزن مبردها نقش داشته باشند.

مقررات و قوانین

در نقاطی که بخار مبرد حاصل از یک نشتی می‌تواند شرایط شود، استفاده از نشت‌یاب‌ها برای مقاصد زیر ضروری است:

1. هشدارهای درباره افزایش غیرمجاز غلظت مبرد از محدوده مرزی – میانگین وزنی زمانی (TLV-TWA) – سطوح شناسایی نباید از ppm ۱۰۰۰ فراتر رود. نصب نشت‌یاب‌ها برای سیستم‌های آمونیاکی ضروری نیست چون بوی ناخوشایند آن به اندازه کافی هشداردهنده است.
2. به راه انداختن خودکار سیستم تهویه مکانیکی (موتورخانه باید به بیرون تهویه شود).

مقرراتی که در این زمینه معتبر می‌باشد عبارتند از International Mechanical Code (1996-11 IMC) و استاندارد 15 ASHRAE (1996-11 IMC) با عنوان “مقررات ایمنی برای تبرید مکانیکی”.

مونیتورینگ مبرد ها

یک سیستم مونیتورینگ مؤثر برای مبرد باید با در نظر گرفتن ملاحظات زیر طراحی شود:

• موقعیت نشت‌یاب: نشت‌یاب‌ها باید تا حد امکان به خنک نزدیک باشند. از آنجا که مبردها از هوا سنگین‌ترند، رعایت فاصله ۳ فوتی از سطح زمین و دور نگه‌داشتن نشت‌یاب از مسیر مستقیم جریان‌های هوا سبب خواهد شد تا نشت بیش از رقیق شدن مبرد در هوا، آن را شناسایی نمود.
• تعداد نشت‌یاب‌ها: یک نشت‌یاب به تنهایی قادر است تا ۵۰۰۰۰ فوت مربع از موتورخانه را پوشش دهد. البته اگر در موتورخانه از چندین چیلر استفاده شده باشد که هر یک از مبرد متفاوتی (مانند R-123 یا R-134) بهره می‌گیرند باید برای هر نوع مبرد، یک دستگاه نشت‌یاب در نظر گرفت چون هر نشت‌یاب باید برای مبرد خاصی کالیبره شود. ضمناً در فضاهایی که به دلایلی از جمله جریان هوا و ابعاد اتاق ها، دقت سنج های تک نقطه‌ای زیاد نباشد می‌توان از مونیتورینگ چند نقطه‌ای یا نمونه‌برداری متوالی استفاده نمود. امروزه تجهیزات مونیتورینگ منطقه‌ای با پورت های نمونه‌برداری چندگانه می‌توانند از یک
  دستگاه تا ۳۰ نقطه را مورد سنجش و ارزیابی قرار دهند.
• پانل حاوی مونیتور دستگاه باید در بیرون از فضای موتورخانه قرار داده شود تا پرسنل نگهداری بتوانند به راحتی و قبل از ورود به موتورخانه اعلام ها و هشدارها را روی نمایشگر کریستال مایع (LCD) مشاهده نمایند. این پانل ها را می‌توان به آژیر یا چراغ های هشداردهنده و یا ترکیبی از این دو مجهز نمود.
• استفاده از سیستم های سنجش مصرف اکسیژن به جای مونیتورینگ TWA – TLV توصیه نمی‌شود زیرا این تجهیزات با کدها و مقررات همخوانی ندارند.

ترکیب آلارم ها

سیستم مونیتورینگ باید از نوعی انتخاب شود که دارای رله‌هایی با کنتاکت‌های خشک باشد تا سیگنال‌های خروجی را برای آلارم‌ها ایجاد نموده و در ضمن به عنوان واسطی با سیستم تهویه و سیستم خودکارسازی ساختمان (BAS) عمل کند.

ترتیب و توالی زیر برای آلارم‌ها توصیه می‌گردد:

• آلارم خفیف: هشداردهی اولیه (معمولاً بدون توجه به تنوع مبرد در ۱۰ppm تنظیم می‌شود).
• آلارم متوسط: چراغ‌های هشداردهنده و سیستم تهویه را فعال می‌سازد.
• آلارم وخیم: آژیرهای صوتی فعال می‌شوند تا کلیه افراد فضا را در حداقل زمان تخلیه نمایند.
• تنظیم آلارم‌ها: تنظیم آلارم‌های خفیف، متوسط و وخیم برای مبرد 123-R باید به ترتیب در ۱۰، ۲۰ و ۴۰ppm و برای سایر فلوئوروکربن‌ها به ترتیب در ۱۰، ۴۰ و ۸۰ppm صورت گیرد.

انواع نشت یاب ها

نشت‌یاب‌هایی که در صنعت تهویه مطبوع برای مبردها به کار می‌روند از این فناوری‌ها بهره می‌گیرند:

• فوتومتری مادون قرمز: این نشت‌یاب‌ها به گازهایی که باند جذب مادون قرمز آنها نزدیک به گازهای شناسایی شده و به میزان ۱ تا ۱۰۰۰ppm باشند، حساس هستند و نتیجه را در نمایشگر کریستال مایع (LCD) نشان می‌دهند. این مونیتورها برای کاربردهای مونیتورینگ تک نقطه‌ای و یا چند نقطه‌ای قابل استفاده هستند. هر یک از پورت‌های این دستگاه را می‌توان برای مبردی خاص کالیبره کرد و برای هدایت آلارم‌ها و به کار انداختن سیستم تهویه خودکار به BAS متصل نمود. عکس‌العمل این تجهیزات فوری نیست.
• سلول‌های نیمه هادی: حساسیت سلول‌های نیمه هادی با توجه به نوع گاز متفاوت است و باید برای هر گاز، کالیبراسیون مجزایی انجام شود. کاهش مقاومت الکتریکی سنسور زمانی که در معرض گازها و یا بخارات واقع می‌شود، به عنوان سیگنال الکتریکی برای شناسایی مبرد استفاده قرار می‌گیرد. حساسیت این نشت‌یاب‌ها با گذشت زمان دستخوش تغییر می‌گردد. سلول‌های نیمه هادی برای بعضی از گازها مانند 12-R حساسیت چندانی ندارند.
• پدیده کرونا: گازها در میدان الکتریکی یونیزه می‌شوند و میزان یونیزاسیون به نوع گاز بستگی دارد که در گازهای کلردار قابل توجه بوده و حساسیت مناسبی را برای نشت‌یاب CFCها فراهم می‌آورد. البته این موضوع برای گازهای HFC مصداق ندارد. سیگنالی که در اثر پدیده کرونا ایجاد می‌شود خطی نیست. ابزار مربوطه بسیار ساده بوده و تنها برای شناسایی محل نشتی کاربرد دارد.
• دیود پلاتینی: این نشت یاب بر مبنای اصل یونیزاسیون اتم های کلر کار میکند و دارای یک کلکتور سرامیکی است که با لایه ای از فلزات خاکی کمیاب پوشانده شده است. استوانه پلاتینی در برگیرنده یک امیتر یا گسیلنده است. این گسیلنده برای گازهای CFC تا دمای ۹۳۲ درجه فارنهایت حرارت داده میشود. پدیده یونیزاسیون، جریانی متناسب با یون های کلر ایجاد میکند. حساسیت این شیوه برای گازهای کلردار بسیار زیاد است ولی حساسیت قابل قبولی برای سایر گازهای هالوژنه ندارد. سیگنال خروجی این سیستم خطی نیست.
• نشت یابهای اولتراسونیک: نشت ها تولید امواج صوتی به ویژه در محدوده فرکانس بالا میکنند و همین اصل برای شناسایی آنها در این روش به کار گرفته می‌شود البته بزرگ‌ترین نقطه ضعف این ثابت یا به حساسیت آنها به هرگونه حرکت می‌باشد و به همین دلیل استفاده از آنها در موتورخانه ها بسیار مشکل است.

تهویه مکانیکی و سایر مقتضیات

• حداقل هوای لازم برای تهویه اتاقهای موتورخانه با فرمول زیر محاسبه می‌گردد:
  Q = 100 × G(0.5)
  که در آن Q جریان هوا بر حسب فوت مکعب در دقیقه و G جرم مبرد بر حسب پوند در بزرگ‌ترین سیستم هر بخشی از آن در موتورخانه واقع شده است، می‌باشد.
• کانال های هوای رفت و برگشت به موتورخانه نباید به هیچ منطقه دیگری سرویس بدهند.
• هیچگاه نباید شعله‌های روباز را در مواردی به کار برد که هوای تغذیه کننده، هوای احتراق موتورخانه هایی باشد که در آنها از مبرد استفاده می‌شود، مگر در شرایط زیر:
  هوای احتراق از طریق کانال هایی به طور مجزا از بیرون وارد گردد.
  نشت یاب خودکار مبرد، در صورت احساس نشتی فوراً احتراق را قطع کند.
• بادزن های تهویه باید توسط مدارهای الکتریکی جداگانه‌ای تغذیه شوند و سوئیچ کنترلی برای آنها بیرون در اصلی موتورخانه تعبیه شود.
• تهویه مکانیکی باید به طور پیوسته در موتورخانه ها برقرار باشد.
• تجهیزات تلفنی مناسب با مبرد به کار رفته باید در بیرون و نزدیکی موتورخانه قرار داده شوند تا در صورت بروز حوادث مورد استفاده کارکنان قرار گیرند.

لی اوت سیستم تهویه

یک لی اوت معمول از تجهیزات تهویه مطبوع برای موتورخانه هایی که دارای مبرد هستند در حالت عادی وقتی سنسور دما تشخیص می‌دهد که دمای اتاق بالاتر از نقطه تنظیم است و دمورهای مربوطه برای بیرون باز شده و بادزن های تخلیه شروع به کار می‌کنند اما زمانی که نشتی مبرد شناسایی شود، سنسور دما از مدار خارج شده و بادزن تخلیه با حداکثر سرعت به کار گرفته می‌شود و شرایط اضطراری از طریق پانل کنترل DDC به BAS اعلام می گردد البته یک نکته منفی در این لی اوت وجود دارد اگر نشتی مبرد در زمستان روی دهد هوای سرد به درون موتورخانه کشیده شده و امکان بروز شرایط یخ زدگی فراهم خواهد شد طرحی بهبود یافته، در این لی اوت برای تهویه اتاق از واحد گرمایش و تهویه با ۱۰۰ هوای بیرون استفاده می شود مزایای این طرح عبارتند از تهویه دائمی در کل سال و تهویه اضطراری بدون این که شرایط یخ زدگی در اتاق ایجاد شود.

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 64

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره های تاسیسات مکانیکی شرکت کنید.