سیستم جدید یخچالی مبتنی بر هوا به دمای -76°F دست می‌یابد، بدون استفاده از گازهای مضر
بیشتر سیستم‌های یخچالی کنونی به مبردهای مضری متکی هستند که به گرمایش جهانی کمک می‌کنند.
اکنون، موسسه تحقیقات انرژی کره (KIER) یک سیستم خنک‌کننده‌ای با استفاده از هوا به عنوان مبرد توسعه داده است.
این فناوری یخچالی نیاز به مواد شیمیایی خنک‌کننده مضری مانند گاز فریون و هیدروفلوئوروکربن‌ها (HFCs) را حذف می‌کند. این اولین بار است که سیستم خنک‌کننده مبتنی بر هوا در کره توسعه داده شده است.
دکتر بوم جون لی، محقق اصلی گفت: «به دلیل مقررات زیست محیطی، سیستم‌های یخچالی که عمدتاً از مبردهای با پتانسیل گرمایش جهانی بالا استفاده می‌کنند، به سرعت در حال انتقال به استفاده از مبردهای دوستدار محیط‌زیست هستند.»
سیستم خنک‌کننده مبتنی بر هوا
بیشتر سیستم‌های خنک‌کننده سنتی از روش چرخه فشرده‌سازی بخار استفاده می‌کنند. این روش با تبخیر یک مبرد مایع، که سپس گرما را جذب می‌کند، اشیا را خنک می‌کند.
این تکنیک استاندارد آسان برای استفاده است، اما به مبردهایی مانند کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCs) و هیدروکلروفلوئوروکربن‌ها (HCFCs) متکی است. این‌ها گازهای گلخانه‌ای قوی هستند که گرما را در جو به دام می‌اندازند و باعث گرمایش جهانی می‌شوند.
سیستم جدید دوستدار محیط‌زیست با فشرده‌سازی هوا و سپس طی کردن یک سری از فرآیندهای تبادل حرارت و انبساط کار می‌کند. این اجازه می‌دهد تا گازی با دمای پایین بدون نیاز به مبردهای مایع تولید شود.
برای این کار، تیم یک دستگاه «کمپندر» توسعه داده است که می‌تواند با سرعت بسیار بالا عمل کند. کمپندر یک روتور چهار طرفه است که هر دو عملکرد فشرده‌سازی و انبساط را انجام می‌دهد.
این دستگاه به طور موفقیت‌آمیز در یک سیستم یخچالی مبتنی بر هوا ادغام شده است، که به آن اجازه می‌دهد به دماهایی تا -60 درجه سانتیگراد برسد.
علاوه بر این، سیستم خنک‌کننده جدید یک چرخه به نام چرخه معکوس-برایتون را دنبال می‌کند.
بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: «این سیستم یک گاز را فشرده می‌کند و سپس از طریق تبادل حرارت و انبساط، یک گاز با دمای پایین تولید می‌کند و خنک‌کننده بدون نیاز به مبردهای مایع را امکان‌پذیر می‌کند.»
-76°F در فقط یک ساعت
توسعه‌دهندگان می‌گویند که این سیستم طراحی و ساخت پیچیده‌ای دارد که به همین دلیل قبل از این در سیستم‌های یخچالی استفاده نشده است.
کمپندر باید بسیار دقیق باشد زیرا با سرعت بسیار بالا می‌چرخد. به عنوان مثال، فاصله بین قطعات باید کمتر از 0.1 میلی‌متر باشد.
محققان سیستمی جدید ایجاد کردند که شامل یک کمپرسور، انبساط‌دهنده و موتور بر روی یک شفت واحد بود. جالب است که سیستم خنک‌کننده جدید با استفاده از کمپندر می‌توانست هوا را در فقط یک ساعت به -60 درجه سانتیگراد (-76°F) خنک کند.
در تئوری، می‌تواند به دماهای تا -100 درجه سانتیگراد (-148°F) برسد. در آن دما، انتظار می‌رود که کارایی آن بیش از 50 درصد بهتر از سیستم‌های فشرده‌سازی بخار سنتی باشد.
لی در بیانیه مطبوعاتی گفت: «ما در حال حاضر بر بهبود عملکرد سیستم کار می‌کنیم تا تولید دماهای سرد زیر -100 درجه سانتیگراد را امکان‌پذیر کنیم. ما پیش‌بینی می‌کنیم که این فناوری در زمینه‌هایی که نیاز به دماهای بسیار پایین دارند، مانند فرآیندهای نیمه‌رسانا، داروسازی و بیوتکنولوژی، کاربرد خواهد داشت.»
اتحادیه اروپا اخیراً مقررات سخت‌تری برای گازهای گلخانه‌ای فلورینه (F-gases) وضع کرده است. این مقررات فروش محصولات حاوی گازهای فلورینه را از سال 2025 ممنوع کرده و محدودیت‌های بیشتری در استفاده از آن‌ها در فرآیندهای مختلف اعمال می‌کند.
این چالش بزرگی برای کشورهایی مانند کره است که به شدت به گازهای فلورینه در صنایع کلیدی صادراتی مانند تهویه مطبوع، خودروها و نیمه‌رساناها متکی هستند. در نتیجه، نیاز شدید به توسعه فناوری‌های جایگزین که به گازهای فلورینه متکی نباشند، وجود دارد.
این فناوری جدید ممکن است به کمک صنعت خنکسازی کره بیاید. علاوه بر این، پتانسیل این را دارد که در صنایع مختلفی که نیاز به دماهای بسیار پایین دارند، کاربرد داشته باشد.
