آزمون و تعیین ماهیت گازهای R22 و R32 با استفاده از روش‌های GC، FTIR و طیف‌سنجی جرمی، راهکار اصلی برای تشخیص دقیق و جلوگیری از استفاده از گازهای ناخالص یا تقلبی در سیستم‌های تبرید است. سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072 – 09120253891

گازهای سردکننده نقش کلیدی در عملکرد سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع دارند. انتخاب گاز مناسب و اطمینان از خلوص و ماهیت صحیح آن از مهم‌ترین مراحل در نگهداری و بهره‌برداری از تجهیزات برودتی است. در میان گازهای مبرد پرکاربرد، دو گاز R22 (کلرودی‌فلوئورومتان) و R32 (دی‌فلوئورومتان) از شناخته‌شده‌ترین انواع هستند که در سیستم‌های خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، به دلیل شباهت فیزیکی و ظاهری، تشخیص و آزمون دقیق این گازها اهمیت بالایی دارد. در این مقاله به بررسی روش‌های آزمون و تعیین ماهیت گاز سردکننده R22 و R32، تفاوت‌های شیمیایی و فیزیکی آن‌ها، روش‌های تحلیلی مدرن و نکات مهم در تفسیر نتایج پرداخته می‌شود.

شناخت گاز سردکننده R22

گاز R22 با نام شیمیایی کلرودی‌فلوئورومتان (CHClF₂) یکی از مبردهای نسل دوم از خانواده HCFC است. این گاز تا سال‌ها به عنوان مبرد اصلی در سیستم‌های تهویه مطبوع خانگی، چیلرها و کولرهای گازی مورد استفاده قرار می‌گرفت.
ویژگی‌های فیزیکی مهم آن عبارتند از:

فشار تبخیر متوسط

سازگاری بالا با روغن‌های معدنی

نقطه جوش حدود -40.8 درجه سلسیوس

ضریب انتقال حرارت خوب

اما وجود عنصر کلر در ترکیب شیمیایی آن، سبب تخریب لایه اوزون می‌شود. به همین دلیل تولید و استفاده از R22 به تدریج در بسیاری از کشورها محدود یا ممنوع شده است.

شناخت گاز سردکننده R32

گاز R32 با نام شیمیایی دی‌فلوئورومتان (CH₂F₂)، یکی از مبردهای نسل سوم (HFC) است که به عنوان جایگزین کم‌اثرتر بر محیط زیست برای R22 شناخته می‌شود. این گاز دارای ویژگی‌های زیر است:

پتانسیل تخریب لایه اوزون (ODP) صفر

ضریب عملکرد (COP) بالا

فشار کاری بالاتر نسبت به R22

هدایت حرارتی مناسب

خلوص بالا برای کاربردهای تبرید مدرن

R32 همچنین یکی از اجزای اصلی گاز ترکیبی R410A است. این گاز نسبت به R22 سبک‌تر، اما اندکی قابل اشتعال است، بنابراین نیاز به کنترل دقیق در ذخیره‌سازی و آزمون دارد.

اهمیت آزمون و تعیین ماهیت گاز سردکننده

در بازار، گاه به‌دلیل محدودیت تولید R22 و افزایش تقاضا، برخی فروشندگان اقدام به ترکیب یا جایگزینی غیرمجاز گازها می‌کنند. استفاده از گاز اشتباه یا ناخالصی‌دار در سیستم تبرید می‌تواند موجب:

آسیب به کمپرسور

کاهش ظرفیت سرمایشی

افزایش مصرف انرژی

ایجاد رسوب در مدار تبرید

خطر انفجار یا نشت سمی شود

به همین علت، آزمون و تعیین ماهیت گاز سردکننده پیش از شارژ یا بازیافت آن اهمیت حیاتی دارد.

روش‌های آزمایشگاهی تعیین ماهیت گاز R22 و R32

۱. طیف‌سنجی جرمی (Mass Spectrometry)

در این روش نمونه گازی یونیزه شده و نسبت جرم به بار یون‌ها اندازه‌گیری می‌شود. هر ترکیب شیمیایی دارای طیف جرمی خاص خود است.

در گاز R22 پیک‌های اصلی مربوط به یون‌های Cl و F مشاهده می‌شود.

در گاز R32 فقط دو اتم فلوئور وجود دارد و حضور کلر در طیف مشاهده نمی‌شود.
این روش دقت بسیار بالایی داشته و برای تعیین ماهیت گازهای خلوص بالا و ترکیبی استفاده می‌شود.

۲. کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography – GC)

روش GC متداول‌ترین آزمون برای تشخیص گازهای سردکننده است. در این آزمون، نمونه در ستون کروماتوگرافی تزریق می‌شود و با عبور از فاز ساکن، اجزای مختلف بر اساس ضریب نفوذ جدا می‌شوند.

R22 در زمان نگهداری (Retention Time) مشخصی ظاهر می‌شود که متفاوت از R32 است.

با استفاده از آشکارسازهای FID یا TCD، می‌توان مقدار دقیق و درصد ترکیب را تعیین کرد.
این روش برای تشخیص ناخالصی، ترکیبات مخلوط مانند R407C و R410A نیز کاربرد دارد.

۳. طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR)

هر گاز مبرد دارای الگوی جذب خاصی در محدوده مادون قرمز است. با مقایسه طیف جذب نمونه با طیف مرجع، می‌توان به سرعت نوع گاز را مشخص کرد.

R22 دارای باندهای جذبی قوی در حوالی ۱۰۵۰ و ۱۲۵۰ cm⁻¹ است که ناشی از پیوندهای C–Cl و C–F است.

R32 فاقد باند C–Cl بوده و الگوی جذب متفاوتی دارد.
FTIR روشی سریع، غیرمخرب و بسیار مناسب برای تحلیل کیفی گازهای سردکننده در محل است.

۴. روش‌های ساده‌تر (شیمیایی و فیزیکی)

در شرایط کارگاهی یا میدانی که تجهیزات پیشرفته در دسترس نیست، از روش‌های تجربی مانند موارد زیر استفاده می‌شود:

اندازه‌گیری فشار در دمای مشخص: فشار اشباع گاز R32 در دمای معین بالاتر از R22 است.

تست چگالی نسبی: R22 چگال‌تر از R32 است.

تست اشتعال‌پذیری: R22 غیرقابل اشتعال است ولی R32 در شرایط خاص قابل اشتعال است.

این آزمون‌ها برای تفکیک اولیه مفیدند، اما برای تأیید نهایی باید با روش‌های دقیق‌تر آزمایشگاهی ترکیب شوند.

پارامترهای مهم در آنالیز کمی

در کنار تشخیص نوع گاز، تعیین ترکیب درصدی و وجود ناخالصی‌ها نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. آنالیز کمی معمولاً شامل موارد زیر است:

درصد خلوص کل (Purity %)

درصد ناخالصی‌های فلوریدی یا کلریدی

درصد رطوبت (ppm)

درصد گازهای حل‌نشده مانند N₂ یا O₂

درصد هیدروکربن‌های فرار (در نمونه‌های تقلبی)

روش‌های استاندارد برای این اندازه‌گیری‌ها شامل ASTM D7675 و ISO 817 است.

تجهیزات مورد استفاده در آزمون گاز سردکننده

برای انجام آزمون‌های دقیق و تعیین ماهیت گازهای سردکننده، تجهیزات زیر ضروری هستند:

دستگاه کروماتوگرافی گازی (GC) مجهز به ستون مخصوص مبردها.

طیف‌سنج FTIR جهت شناسایی سریع کیفی.

مانومتر دیجیتال و ترمومتر دقیق برای ثبت فشار و دما.

سیستم نمونه‌برداری از سیلندر با شیر اطمینان.

تجهیزات ایمنی فردی شامل ماسک فیلتر گاز و دستکش ضد سرما.

استانداردهای مرتبط با آزمون و شناسایی گاز

برای یکپارچگی و دقت در نتایج آزمایش، آزمون‌ها باید بر اساس استانداردهای بین‌المللی انجام شوند. از مهم‌ترین این استانداردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ASHRAE 34: طبقه‌بندی ایمنی و ویژگی‌های ترمودینامیکی مبردها.

ISO 5149: الزامات ایمنی در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع.

ISO 817: نام‌گذاری و شناسایی شیمیایی مبردها.

ASTM D7675: روش آزمون ترکیب گازهای HFC و HCFC با استفاده از GC.

خطرات ناشی از گازهای ناخالص یا اشتباه

در صورت شارژ اشتباه یا استفاده از گاز ترکیبی به جای گاز خالص، مشکلات زیر ممکن است رخ دهد:

افزایش فشار کاری و تخریب کمپرسور

افت ظرفیت تبرید و افزایش مصرف برق

واکنش شیمیایی بین روغن و گاز، ایجاد اسیدهای خورنده

خطر اشتعال یا انفجار در صورت استفاده از R32 در مدار R22 بدون تطبیق طراحی
بنابراین تأیید هویت گاز پیش از استفاده الزامی است.

مقایسه ویژگی‌های کلیدی R22 و R32

ویژگی‌ها	R22	R32
فرمول شیمیایی	CHClF₂	CH₂F₂
خانواده	HCFC	HFC
ODP (پتانسیل تخریب لایه اوزون)	0.05	0
GWP (پتانسیل گرمایش جهانی)	1810	675
فشار کاری	متوسط	بالا
اشتعال‌پذیری	ندارد	دارد (کلاس A2L)
ضریب عملکرد (COP)	پایین‌تر	بالاتر
اثر زیست‌محیطی	بیشتر	کمتر

این جدول نشان می‌دهد که R32 از نظر زیست‌محیطی و کارایی، عملکرد بهتری دارد اما از نظر ایمنی باید با دقت بیشتری نگهداری شود.

فرآیند نمونه‌برداری و آماده‌سازی برای آزمون

پیش از انجام آزمون، نمونه‌برداری صحیح از سیلندر یا سیستم تبرید اهمیت زیادی دارد.
مراحل به‌صورت زیر است:

اطمینان از فشار تعادل و دمای ثابت سیلندر.

استفاده از شیلنگ ضد نشت و شیر نمونه‌برداری ایمن.

انتقال گاز به ویال مخصوص با حجم مشخص.

جلوگیری از آلودگی متقاطع بین نمونه‌ها.

ثبت دقیق اطلاعات نمونه شامل شماره سیلندر، تاریخ، و نوع سیستم.

تفسیر نتایج آزمون

نتایج آزمون باید با داده‌های مرجع استاندارد مقایسه شود. به‌طور مثال:

اگر طیف FTIR نمونه با طیف R22 تطابق نداشته باشد و فاقد باندهای کلر باشد، احتمالاً نمونه R32 یا گاز ترکیبی است.

در GC، اگر بیش از یک پیک اصلی ظاهر شود، وجود ناخالصی یا ترکیب چند مبرد محتمل است.

در صورت مشاهده گازهای بی‌اثر (N₂، O₂) در تحلیل، احتمال نشتی یا آلودگی سیستم وجود دارد.

آزمون میدانی با دستگاه‌های پرتابل

در بسیاری از مراکز خدماتی از دستگاه‌های پرتابل مانند Refrigerant Identifier استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها بر پایه طیف‌سنجی مادون قرمز یا هدایت حرارتی عمل کرده و در چند ثانیه نوع گاز را تشخیص می‌دهند.
مزایای آن‌ها عبارتند از:

عدم نیاز به ارسال نمونه به آزمایشگاه

تشخیص سریع گازهای رایج مانند R22، R410A، R134a و R32

هشدار در صورت وجود ترکیبات ناشناخته یا درصد بالای ناخالصی

با این حال دقت آن‌ها نسبت به روش‌های آزمایشگاهی پایین‌تر است و برای آزمون رسمی باید با دستگاه GC تأیید شود.