Όσα πρέπει να γνωρίζετε για σωστές μετρήσεις σε συστήματα ψύξης. Κατανόηση της τεχνολογίας, των αρχών και των κύριων στοιχείων.
Περιεχόμενα
Ενότητα 1: Κατανόηση των συστημάτων ψύξης
1.1 Παράμετροι για την απόδοση των συστημάτων ψύξης
1.2 Κριτήρια για τα εφαρμόσιμα ψυκτικά μέσα
1.3 Αξιολόγηση ψυκτικών μέσων
α) Η τιμή GWP
β) Η τιμή TEWI
1.4 Σχεδιασμός και αποτελεσματική λειτουργία συστημάτων ψύξης
Ενότητα 2: Αρχές και κύρια στοιχεία της τεχνολογίας ψύξης
2.1 Θερμοδυναμική
2.2 Τα τέσσερα κύρια στοιχεία του κυκλώματος συμπιεσμένου ψυκτικού ρευστού
2.2.1 Ο εξατμιστής
2.2.2 Ο συμπυκνωτής
2.2.3 Ο συμπιεστής
2.2.4 Η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης
2.2.5 Άλλα σημαντικά εξαρτήματα στο κύκλωμα ψυκτικού
Ενότητα 3: Σωστή μέτρηση σε συστήματα ψύξης
3.1 Καταγραφή και αξιολόγηση σημαντικών παραμέτρων
3.2 Υπόψυξη
3.3 Υπερθέρμανση
Ενότητα 1: Κατανόηση των συστημάτων ψύξης
Τα συστήματα ψύξης έχουν γίνει απαραίτητα σε διάφορους τομείς της καθημερινής μας ζωής. Εξασφαλίζουν τον βέλτιστο κλιματισμό των κτιρίων, ψύχουν τις βιομηχανικές διεργασίες και επιτρέπουν τη μακροχρόνια αποθήκευση και κατάψυξη των τροφίμων. Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα των συστημάτων ψύξης συνοδεύονται από σημαντική κατανάλωση πόρων, η οποία αυξάνεται συνεχώς σε όλο τον κόσμο και επηρεάζει το κλίμα. Το γεγονός αυτό καθιστά ακόμη πιο σημαντικό τον επαγγελματικό σχεδιασμό των συστημάτων τεχνολογίας ψύξης και κλιματισμού και την αποδοτική λειτουργία τους.
Ένα σύστημα ψύξης είναι ένα κλειστό και, ιδανικά, ερμητικά σφραγισμένο σύστημα σωληνώσεων, στο οποίο κυκλοφορούν ψυκτικά μέσα. Το ψυκτικό ρευστό είναι ένα λειτουργικό μέσο, το οποίο προσλαμβάνει θερμότητα σε χαμηλή θερμοκρασία και χαμηλή πίεση και αποδίδει θερμότητα σε υψηλότερη θερμοκρασία και υψηλότερη πίεση. Αυτά τα λεγόμενα κυκλώματα συμπιεσμένου ψυκτικού ρευστού περιλαμβάνουν τουλάχιστον τέσσερα κύρια εξαρτήματα, τα οποία θα περιγραφούν εν συντομία λεπτομερέστερα παρακάτω. Τα μέσα λειτουργίας του συστήματος ψύξης είναι το ψυκτικό μέσο και το λάδι του συμπιεστή. Η επιλογή τους βασίζεται στην εκάστοτε εφαρμογή σε συνδυασμό με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Εν προκειμένω, στην αξιολόγηση και την επιλογή πρέπει να συνυπολογίζονται τα ακόλουθα:
- η κατασκευή των εξαρτημάτων
- ο δυνητικός κίνδυνος των μέσων λειτουργίας σε περίπτωση διαρροής ή ατυχήματος
- η ισχύς λειτουργίας που απαιτείται για την παροχή της ψύξης και
- η απόσυρση της τεχνολογίας του συστήματος μετά τη λήξη της διάρκειας ζωής του
1.1 Παράμετροι για την απόδοση των συστημάτων ψύξης
Μια καλή συγκριτική τιμή για τις αντλίες θερμότητας είναι ο συντελεστής απόδοσης COP (Coefficient Of Performance) ή ο συντελεστής ενεργειακής απόδοσης EER (Energy Efficiency Ratio) για τα συστήματα ψύξης. Αυτά τα μεγέθη απόδοσης αντικατοπτρίζουν τη σχέση οφέλους-κόστους σε ένα συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας του συστήματος σε μια καθορισμένη χρονική στιγμή.
Αν θέλετε να εξετάσετε την απόδοση του συστήματος ψύξης για ένα ολόκληρο έτος, ο δείκτης SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) έχει μεγαλύτερη σημασία. Στην περίπτωση αυτή, η αξιολόγηση περιλαμβάνει επίσης τη λειτουργία του συστήματος ψύξης σε μερικό φορτίο, τη λειτουργία σε πλήρες φορτίο και το σημείο σχεδιασμού. Οι πολύ διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια ενός έτους σημαίνουν ότι η εξέταση του μερικού φορτίου είναι ιδιαίτερα σημαντική.
Η αποτελεσματική ρύθμιση της απόδοσης της παροχής ψύξης (μετατροπέας συχνότητας για τη ρύθμιση της απόδοσης του συμπιεστή και τη ρύθμιση της ταχύτητας των ανεμιστήρων του συμπυκνωτή ή του εναλλάκτη θερμότητας) είναι απαραίτητη! Η πρόσθετη και συμπληρωματική χρήση μέσων θερμικής αποθήκευσης (π.χ. μονάδες αποθήκευσης πάγου) μπορεί να αντισταθμίσει τα μερικά φορτία ή τα ακραία φορτία αιχμής και να εξασφαλίσει υψηλότερη λειτουργική αξιοπιστία και καλύτερη διαθεσιμότητα του συστήματος.
1.2 Κριτήρια για τα εφαρμόσιμα ψυκτικά μέσα
Θεωρητικά, ένας πολύ μεγάλος αριθμός ουσιών μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό μέσο. Ωστόσο, ό,τι είναι δυνατό δεν είναι απαραίτητα και επιτρεπτό ή συνετό: διάφορες απαιτήσεις ασφαλείας, η διαθέσιμη τεχνολογία του συστήματος και περιβαλλοντικές πτυχές περιορίζουν αυτή την επιλογή. Μόνο εκείνα τα μέσα λειτουργίας (εδώ τα ψυκτικά μέσα) που πληρούν συγκεκριμένα κριτήρια σε ένα κλειστό κύκλωμα ψυκτικού μέσου κατά τη λειτουργία είναι εφαρμόσιμα.
Κριτήρια για την επιλογή ψυκτικού
- Η πίεση του ατμού είναι πάνω από την ατμοσφαιρική πίεση στις απαιτούμενες θερμοκρασίες εξάτμισης.
- Το επίπεδο της πίεσης συμπύκνωσης δεν θέτει υπερβολικά υψηλές απαιτήσεις όσον αφορά την αντοχή των εξαρτημάτων και των σωληνώσεων στην πίεση (π.χ. μέγιστο pec = 25 bar σε εξωτερική θερμοκρασία +35°C). Εξαίρεση αποτελούν τα λεγόμενα ψυκτικά μέσα υψηλής πίεσης, όπως το R-410A ή το R-744.
- Ο υπέρθερμος ατμός που αναρροφάται από τον συμπιεστή έχει μικρό όγκο στην εισαγωγή του κυκλώματος, ώστε να μπορεί να διατηρηθεί μικρός ο όγκος ατμού του συμπιεστή (όγκος διαδρομής).
- Συμβατότητα υλικών με τα υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως στην τεχνολογία ψύξης.
- Χαμηλότερη δυνατή περιβαλλοντική ρύπανση κατά την παραγωγή και τη διάθεση του ψυκτικού μέσου.
- Ασφαλής χειρισμός για τον εγκαταστάτη ή το τεχνικό προσωπικό.
Ωστόσο, αυτή η λίστα καλύπτει μόνο ένα μέρος των σημαντικών χαρακτηριστικών. Προς το παρόν δεν υπάρχει διαθέσιμο ψυκτικό μέσο που να είναι ιδανικό για όλες τις εφαρμογές. Αυτό σημαίνει ότι είναι πάντα απαραίτητο να γίνονται συμβιβασμοί.
Η σημασία των φυσικών ψυκτικών μέσων έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια - όχι μόνο από τότε που τέθηκαν σε ισχύ αυστηρότεροι κανονισμοί σε παγκόσμιο επίπεδο (όπως ο κανονισμός F-Gas της ΕΕ του 2014). Εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα (R-744), όλα αυτά περιλαμβάνουν αέρια υδρογονανθράκων, όπως το ισοβουτάνιο (R-600A) και το προπάνιο (R-290). Η χρήση της αμμωνίας (R-717) είναι εξαιρετικά διαδεδομένη εδώ και πολλά χρόνια, ιδίως στη βιομηχανική ψύξη. Τόσο από άποψη θερμοδυναμικής όσο και από άποψη κλιματικού αποτυπώματος, τα φυσικά ψυκτικά μέσα χαρακτηρίζονται ως φιλικά προς το περιβάλλον.
Αυτά τα θετικά χαρακτηριστικά επιτρέπουν τη χρήση σε τομείς που σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν σημαντικά υψηλότερες απαιτήσεις όσον αφορά την τεχνολογία του συστήματος και τα λιπαντικά. Έτσι, το CO2 και το προπάνιο χρησιμοποιούνται, για παράδειγμα, στον τομέα της ψύξης σε σούπερ μάρκετ.
1.3 Αξιολόγηση ψυκτικών μέσων
α) Η τιμή GWP
Το GWP (Global Warming Potential) είναι μια αριθμητική τιμή που περιγράφει την επίδραση μιας ουσίας στην ατμόσφαιρα και, συνεπώς, τη συμβολή της στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Το CO2 με αριθμητική τιμή 1 χρησιμοποιείται ως βασική τιμή. Η τιμή αυτή εκφράζει πόσο 1 kg ενός ψυκτικού μέσου στην ατμόσφαιρα συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη σε σύγκριση με 1 kg CO2.
Αυτό σημαίνει ότι η τιμή GWP αντιπροσωπεύει ένα ισοδύναμο του CO2.
Το R-12, για παράδειγμα, έχει 10,900-φορές ισχυρότερη επίδραση από ό, τι CO2.
Τιμές GWP γνωστών ψυκτικών μέσων και η επίδρασή τους στην ατμόσφαιρα
Ψυκτικό
GWP
R-12
10,900
R-502
4,657
R-507A
3,985
R-404A
3,922
R-407A
2,017
R-22
1,810
R-407C
1,774
R-134a
1,430
R-32
675
R-290 (προπάνιο)
3,3
R-600a (ισοβουτάνιο)
3
R-1270 (προπυλένιο)
1,8
R-774 (CO2)
1
R-717 (αμμωνία)
0
β) Η τιμή TEWI
Η τιμή TEWI (Total Equivalent Warming Impact) περιλαμβάνει επίσης την οικολογική αξιολόγηση ενός συστήματος.
Αυτό επιτρέπει την περιγραφή των παγκόσμιων περιβαλλοντικών επιπτώσεων που οφείλονται στη λειτουργία ενός συστήματος ψύξης, για παράδειγμα με διαφορετικά μέσα λειτουργίας (ψυκτικά μέσα).
Η τιμή TEWI λαμβάνει υπόψη το άθροισμα των άμεσων και έμμεσων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Η μέθοδος είναι ιδανική για μια άμεση και συγκριτική μελέτη. Οι προαναφερθέντες οικολογικοί λόγοι δημιουργούν την επείγουσα ανάγκη να διασφαλιστεί ότι οι εφαρμογές της τεχνολογίας ψύξης είναι όσο το δυνατόν πιο απαλλαγμένες από επιβλαβή αέρια του θερμοκηπίου. Είναι απολύτως απαραίτητη η όσο το δυνατόν αποτελεσματικότερη στεγανοποίηση των κυκλωμάτων ψύξης, ώστε να αποφεύγεται σε μεγάλο βαθμό η εκπομπή ψυκτικών μέσων στο περιβάλλον.
Ωστόσο, η τιμή TEWI περιγράφει επίσης την πρωτογενή ενέργεια που απαιτείται για την παροχή ψύξης, η οποία, ανάλογα με τον τύπο της παραγωγής ενέργειας, μπορεί επίσης να συμβάλει στον παγκόσμιο περιβαλλοντικό αντίκτυπο.Αυτό σημαίνει ότι είναι λογικό να σχεδιάζουμε και να κατασκευάζουμε ενεργειακά αποδοτικά συστήματα που χρειάζονται τη μικρότερη δυνατή ποσότητα πρωτογενούς ενέργειας για την απαιτούμενη ψυκτική ικανότητα.
TEWI = (GWP x L x n) + (GWP x m [1 - αrecovery ]) + (n x Eannual x ß)
1.4 Σχεδιασμός και αποτελεσματική λειτουργία συστημάτων ψύξης
Για τον καλό σχεδιασμό και την αποτελεσματική λειτουργία των συστημάτων ψύξης, είναι απαραίτητο να πραγματοποιούνται ακριβείς μετρήσεις στα συστήματα και να αξιολογούνται σωστά.
Κάθε κατά 1 Κ υψηλότερη θερμοκρασία εξάτμισης ή κατά 1 Κ χαμηλότερη θερμοκρασία συμπύκνωσης επιφέρει βελτίωση της απόδοσης του συστήματος ψύξης κατά 2-3%. Η υπερθέρμανση του εξατμιστή επηρεάζει επίσης σημαντικά την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται από τα αντικείμενα που ψύχονται.
Αδικαιολόγητα υψηλές τιμές υπερθέρμανσης (γενικά > 8 Κ) ή ασταθή σήματα υπερθέρμανσης οδηγούν σε μη τέλεια πλήρωση του εξατμιστή και, συνεπώς, σε μικρότερη ψυκτική ικανότητα.
Κατά τη διάρκεια της αξιολόγησης μπορεί να προκύψουν διάφορα σφάλματα, όπως:
- Ανεπαρκής ακρίβεια των οργάνων μέτρησης και των αισθητήρων τους
- Μαθηματικά σφάλματα στον υπολογισμό των παραμέτρων
- Σφάλμα παράλλαξης κατά την ανάγνωση αναλογικών οθονών
- Απόσταση του αισθητήρα μέτρησης από το απαιτούμενο σημείο μέτρησης
Λόγω των μηχανικών ιδιοτήτων τους, τα αναλογικά όργανα με δείκτη για την καταγραφή των πιέσεων του συστήματος έχουν περιορισμένη προστασία από τους κραδασμούς και τις μεταβολές της θερμοκρασίας όταν χρησιμοποιούνται από τους εγκαταστάτες. Είναι πρακτικά αδύνατο να αποφευχθούν οι ισχυρές καταπονήσεις, ιδίως στα αεροπλάνα. Επιπλέον, όταν υπάρχουν σημαντικές μεταβολές της πίεσης περιβάλλοντος (π.χ. λόγω αλλαγής του υψομέτρου), οι αναπροσαρμογές πρέπει να γίνονται χειροκίνητα.
Τα ψηφιακά μανόμετρα, όπως το testo 550s, συνδυάζουν τη μέτρηση των πιέσεων υψηλής ακρίβειας και την ακριβή απεικόνιση των αποτελεσμάτων σε σαφή, ψηφιακή μορφή. Αυτό σημαίνει ότι οι λανθασμένες ερμηνείες είναι πρακτικά αδύνατες.
Ενότητα 2: Αρχές και κύρια στοιχεία της τεχνολογίας ψύξης
2.1 Θερμοδυναμική
Με απλουστευμένους όρους, η πρώτη αρχή της θερμοδυναμικής ορίζει ότι η ενέργεια δεν χάνεται, αλλά μετατρέπεται σε μια νέα μορφή ενέργειας. Η αρχή αυτή είναι ιδιαίτερα σημαντική όταν εξετάζονται οι ροές ενέργειας στην τεχνολογία ψύξης και κλιματισμού. Οι ενεργειακοί ισολογισμοί πρέπει συνεπώς να είναι συνεκτικοί.
Αν το δούμε πιο απλά, μπορούμε να δούμε ότι η θερμική ενέργεια που απορροφάται στον εξατμιστή έχει περίπου ένα προστιθέμενο ⅓ ως ισχύ κίνησης από τον συμπιεστή. Ολόκληρη αυτή η ενέργεια πρέπει στη συνέχεια να απελευθερωθεί ξανά στην πλευρά υψηλής πίεσης του συστήματος ψύξης ή ιδανικά να επαναχρησιμοποιηθεί (αξιοποίηση απορριπτόμενης θερμότητας ή ανάκτηση θερμότητας).
Η δεύτερη αρχή της θερμοδυναμικής είναι εξίσου κρίσιμη όταν πρόκειται για την τεχνολογία ψύξης. Δηλώνει ότι η (θερμική) ενέργεια μεταδίδεται με φυσικό τρόπο μόνο από ένα θερμότερο σώμα σε ένα ψυχρότερο σώμα. Εάν χρησιμοποιηθεί πρόσθετη ενέργεια, το φαινόμενο αυτό μπορεί, ωστόσο, να αντιστραφεί, όπως φαίνεται για παράδειγμα από τη συνολική ροή ενέργειας σε μια γεωθερμική αντλία θερμότητας. Πρόκειται για τη χρήση ενέργειας από το ψυχρό έδαφος για σκοπούς θέρμανσης. Ωστόσο, οι επιμέρους μεταβιβάσεις ενέργειας ακολουθούν πάντα την αρχή: “από το ζεστό στο κρύο!”
Η τρίτη αρχή της θερμοδυναμικής προκύπτει από τη δεύτερη αρχή. Εάν η θερμότητα “ρέει” πάντα με φυσικό τρόπο από το θερμό στο ψυχρό, αυτό σημαίνει ότι: το απόλυτο μηδέν δεν μπορεί ποτέ να επιτευχθεί, τουλάχιστον με θερμοδυναμικά μέσα. Αυτό ορίζεται στους 0 K ή -273,15°C και περιγράφει μια κατάσταση όπου τα σωματίδια είναι ακίνητα.
2.2 Τα τέσσερα κύρια στοιχεία του κυκλώματος συμπιεσμένου ψυκτικού ρευστού
Σε γενικές γραμμές ένα κύκλωμα συμπίεσης ψυκτικού ρευστού αποτελείται από τέσσερα κύρια στοιχεία:
1) Εξατμιστής
2) Συμπυκνωτής
3) Συμπιεστής
4) Βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης
Το γράφημα δείχνει αυτά τα κύρια εξαρτήματα στο κύκλωμα ψυκτικού ρευστού. Παρουσιάζεται ένας αριστερόστροφος κύκλος όπου το ψυκτικό μέσο κυκλοφορεί σε κλειστό κύκλωμα και κατά τον τρόπο αυτό περνάει από δύο αλλαγές κατάστασης συσσωμάτωσης.
2.2.1 Ο εξατμιστής
Ο εξατμιστής είναι ένα πολύ σημαντικό εξάρτημα του κυκλώματος ψυκτικού ρευστού. Αποτελεί ουσιαστικά τη “διεπαφή” του συστήματος ψύξης με το μέσο που ψύχεται. Οι διάφορες εκδόσεις των εξατμιστών έχουν ως εξής:
- Ελασματοποιημένος εναλλάκτης θερμότητας: το μέσο που ψύχεται είναι π.χ. αέρας.
- Πλακοειδής εναλλάκτης ή εναλλάκτης θερμότητας με δέσμη σωλήνων: για την ψύξη υγρών.
- Εξατμιστής μεταφοράς: για θερμική μεταφορά στερεών.
Με όλες τις δυνατότητες που αναφέρθηκαν, η ροή θερμότητας είναι η ίδια: πηγαίνει από το “ζεστό” στο “κρύο”. Σε χαμηλή πίεση (πίεση αναρρόφησης), το μεγαλύτερο μέρος του ψυκτικού ρευστού εισέρχεται στον εξατμιστή σε υγρή κατάσταση. Εκεί, εξατμίζεται απορροφώντας θερμότητα, η οποία ιδανικά προέρχεται εξ’ ολοκλήρου από την ουσία που ψύχεται.
Απλό, σχηματικό κύκλωμα ψυκτικού ρευστού
Στόχος είναι η έγχυση της ποσότητας ψυκτικού ρευστού στον εξατμιστή που σημαίνει ότι η ενέργεια από το υλικό που ψύχεται επαρκεί για την πλήρη μετάβαση φάσης από υγρό σε ατμό. Η μικρότερη δυνατή υπερθέρμανση του ατμού στο τελευταίο τμήμα του εξατμιστή χρησιμεύει ως απαραίτητη διαδικασία ελέγχου για την εκτονωτική βαλβίδα.Ταυτόχρονα, αυτό διασφαλίζει ότι δεν εισέρχονται ποσότητες υγρού στον συμπιεστή, όταν υπάρχουν, για παράδειγμα, διακυμάνσεις φορτίου.
Συνεπώς, τα εξαρτήματα του εξατμιστή και της βαλβίδας εκτόνωσης πίεσης πρέπει να είναι πολύ καλά συντονισμένα. Ο συντονισμός αυτός επηρεάζει σημαντικά την αποδοτικότητα και την αξιοπιστία του συστήματος. Η κατάλληλη θερμοκρασία εξάτμισης και η υπερθέρμανση του εξατμιστή χρησιμεύουν ως μέτρο της αποτελεσματικής εξάτμισης.
Και οι δύο τιμές μπορούν να προσδιοριστούν αξιόπιστα με ένα ψηφιακό μανόμετρο. Η διαδικασία ψύξης ελέγχεται συνήθως μέσω θερμοστάτη που απενεργοποιεί το σημείο ψύξης ή ακόμη και ολόκληρο το σύστημα ψύξης. Όταν απαιτείται απόψυξη στον εξατμιστή, αυτό αποτελεί άλλη μια διακοπή στο σημείο ψύξης.
Συμβουλές για την απόψυξη
Όχι πολύ νωρίς: επειδή η μη απόψυξη ή η ανεπαρκής απόψυξη σημαίνει περιττή εισροή θερμότητας και διακοπή της διαδικασίας ψύξης.
Όχι πολύ αργά: επειδή το έντονο πάγωμα στον εξατμιστή οδηγεί σε σημαντική επιδείνωση της μεταφοράς θερμότητας.
Όχι περισσότερο από όσο είναι απαραίτητο: επειδή η πλεονάζουσα ενέργεια που εισάγεται από τη θέρμανση απόψυξης πρέπει να απομακρυνθεί εκ νέου από το σύστημα ψύξης.
Όσο πιο αποτελεσματικά γίνεται: μην αποψύχετε χρησιμοποιώντας ξεχωριστά θερμαντικά στοιχεία σε ένα ψυγείο αέρα, αλλά χρησιμοποιήστε τη θερμότητα συμπύκνωσης του συστήματος από “μέσα προς τα έξω” (απόψυξη με θερμό ή κρύο ατμό, αλλαγή λειτουργίας) και επιτρέψτε στη θερμότητα που απαιτείται για να λιώσει ο πάγος να χρησιμοποιηθεί για τα αντικείμενα που ψύχονται.
Ελεγχόμενα: ξεπαγώστε μέσω έξυπνων ελεγκτών ή χρησιμοποιώντας απομακρυσμένη παρακολούθηση: Τοποθετήστε τον αισθητήρα ολοκλήρωσης της απόψυξης στη σωστή θέση στον εξατμιστή.
Καλά σχεδιασμένα: αποψύξτε κατ’ απαίτηση.
Στους πλακοειδείς εξατμιστές, η δρομολόγηση του αέρα μέσω των ανεμιστήρων αποτελεί σημαντική πτυχή όσον αφορά την αξιολόγηση της απόδοσης του εναλλάκτη θερμότητας. Επιπλέον, πρέπει να ρυθμίζεται η απόσταση εκτόξευσης του ανεμιστήρα και ο όγκος ροής αέρα που απαιτείται από τα εκάστοτε αντικείμενα που ψύχονται.
Η έξυπνη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των ανεμιστήρων κατά τη φάση ακινητοποίησης επιτρέπει, μεταξύ άλλων, τα εξής:
- Βελτίωση της ποιότητας των αντικειμένων που ψύχονται
- Καθυστέρηση της ανάγκης απόψυξης
- Βελτίωση του ενεργειακού ισολογισμού του συστήματος ψύξης
2.2.2 Ο συμπυκνωτής
Ο ρόλος του συμπυκνωτή σε ένα σύστημα ψύξης είναι να διαχέει τη θερμική ενέργεια που απορροφάται από τα αντικείμενα που ψύχονται και το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που απορροφάται από τον συμπιεστή κατά τη διαδικασία συμπίεσης. Η απόδοση του συμπυκνωτή είναι περίπου 1,3 φορές υψηλότερη από την απόδοση του εξατμιστή (τιμή αναφοράς). Ακριβώς όπως και ο εξατμιστής, ο συμπυκνωτής μπορεί να είναι πλακοειδής, υδρόψυκτος ή να κάνει απευθείας μεταφορά. Η αξιοποίηση της θερμότητας για μια άλλη διεργασία (αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας / ανάκτηση θερμότητας) είναι ένα βασικό ζήτημα, όταν πρόκειται για το σχεδιασμό ενός ενεργειακά αποδοτικού συστήματος.
Αυτή περιλαμβάνει την υγροποίηση του ατμώδους, υπέρθερμου ψυκτικού μέσου, το οποίο βρίσκεται υπό υψηλή πίεση, εκλύοντας θερμότητα.
Κατ’ αρχήν, ο συμπυκνωτής έχει τρία τμήματα:
η ζώνη απαγωγής θερμότητας
η ζώνη υγροποίησης
η ζώνη υπόψυξης
Διαδικασία και αναλογίες των επιμέρους ζωνών του συμπυκνωτή
Η υγροποίηση του ψυκτικού μέσου καταλαμβάνει τον περισσότερο χώρο. Μετά τη συμπίεση, το πρώτο βήμα περιλαμβάνει την ψύξη των υπέρθερμων ατμών του ψυκτικού μέσου στην κατάλληλη θερμοκρασία συμπύκνωσης. Σε αυτό το σημείο, η πρώτη σταγόνα υγρού ψυκτικού μέσου εμφανίζεται στον συμπυκνωτή. Καθώς η απαγωγή θερμότητας προς το περιβάλλον συνεχίζεται, η πτώση αυτή γίνεται όλο και μεγαλύτερη, έως ότου δεν υπάρχουν πλέον ατμοί ψυκτικού. Πλέον είναι δυνατή η ελαφρά υποψύξη του ψυκτικού μέσου, όταν ο σχεδιασμός του συμπυκνωτή είναι κατάλληλος.
Αυτό εξαρτάται από την καθαρότητα των επιφανειών ανταλλαγής θερμότητας, ιδίως στους αερόψυκτους συμπυκνωτές. Όταν υπάρχει ρύπανση, η θερμική μεταφορά επιδεινώνεται, με αποτέλεσμα να μειώνεται και η απόδοση του εναλλάκτη θερμότητας. Αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε πτώση των επιδόσεων, χαμηλότερη διαθεσιμότητα του συστήματος ή ακόμη και σε βλάβες του συστήματος ψύξης.
Η αξιοποίηση της θερμικής ενέργειας δεν είναι μόνο απαραίτητη κατά το σχεδιασμό οποιουδήποτε συστήματος, αλλά αποτελεί επίσης μια λογική επιλογή κατά τη μετατροπή υφιστάμενων συστημάτων. Κατά κανόνα, η θερμότητα για απόψυξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί (πολύ αποδοτικά και αποτελεσματικά) για θέρμανση χώρων, πόσιμου νερού ή άλλη τεχνική διεργασία.
Ιδιαίτερα κατά τη θέρμανση χώρων και πόσιμου νερού, είναι αποδοτικό από ενεργειακή άποψη να χρησιμοποιείται μόνο η θερμική ενέργεια που είναι διαθέσιμη χωρίς πρόσθετα μέτρα (π.χ. αύξηση της πίεσης). Όταν ένα σύστημα ψύξης λειτουργεί κατά διαστήματα, η χρήση μονάδων προσωρινής αποθήκευσης αξίζει επίσης τον κόπο. Ωστόσο, το ζεστό πόσιμο νερό δεν θα πρέπει να αποθηκεύεται για λόγους υγιεινής, αλλά να θερμαίνεται μόνο όταν χρειάζεται με τη θέρμανση στους λεγόμενους ταχυθερμαντήρες.
2.2.3 Ο συμπιεστής
Ο συμπιεστής είναι το εξάρτημα του κυκλώματος ψύξης που χρειάζεται τη μεγαλύτερη ενέργεια. Συνεπώς, ο σχεδιασμός του συστήματος πρέπει να εστιάζει στην αποτελεσματική χρήση του.
Γενικά γίνεται διάκριση μεταξύ τριών διαφορετικών ειδών:
Πλήρως ερμητικός συμπιεστής:
ερμητικά κλειστός συμπιεστής, μικρότερες αποδόσεις, ο ηλεκτροκινητήρας και ο συμπιεστής δεν είναι προσβάσιμοι από το εξωτερικό, ο ηλεκτροκινητήρας ψύχεται είτε μέσω της αναρρόφησης (ψύξη με αναρρόφηση) ή/και με λάδι (ψύξη με λάδι).
Ημι-ερμητικός συμπιεστής:
μεσαίες και μεγαλύτερες αποδόσεις, ο ηλεκτροκινητήρας και ο συμπιεστής είναι σταθερά συνδεδεμένοι μαζί στο περίβλημα, ο ηλεκτροκινητήρας ψύχεται είτε μέσω της αναρρόφησης ή με ενσωματωμένο ανεμιστήρα, ο ηλεκτροκινητήρας μπορεί να αντικατασταθεί και τα καπάκια των βαλβίδων του συμπιεστή είναι ελεύθερα προσβάσιμα για συντήρηση.
Συμπιεστής ανοιχτού τύπου:
ο συμπιεστής και ο κινητήρας συνδέονται γενικά μεταξύ τους μέσω ενός άξονα ή μαγνητικά. Το ψυκτικό μέσο δεν ρέει μέσω του ηλεκτροκινητήρα, αλλά αναρροφάται απευθείας από τον συμπιεστή, είναι δυνατή η τοποθέτηση με φλάντζα σε κιβώτιο ταχυτήτων, τα καπάκια βαλβίδων του συμπιεστή είναι επίσης ελεύθερα προσβάσιμα για συντήρηση. Αυτό συνεπάγεται ότι ο ηλεκτροκινητήρας ψύχεται ενεργά ή παθητικά από τον αέρα του περιβάλλοντος.
Η αποστολή του συμπιεστή στο κύκλωμα ψύξης είναι να αναρροφά τον υπέρθερμο ατμό από τη γραμμή αναρρόφησης (πίεση αναρρόφησης) και να συμπιέζει τον ατμό αυτό στο επίπεδο υψηλής πίεσης. Το επίπεδο αυτό βασίζεται στον λόγο της απόδοσης του συμπυκνωτή υπό τις κατάλληλες συνθήκες περιβάλλοντος και του τρέχοντος φορτίου του συστήματος και μεταβάλλεται συνεχώς. Οι διακυμάνσεις του φορτίου και οι εποχιακές αλλαγές λόγω ημέρας/νύχτας ή υψηλότερων/χαμηλότερων ετήσιων θερμοκρασιών είναι μερικοί μόνο από τους παράγοντες που επηρεάζουν.
Αυτό σημαίνει ότι η λεγόμενη διαδρομή πίεσης στον συμπιεστή, και συνεπώς η καταπόνηση και η απόδοση, είναι μεταβλητές. Υπάρχει ο κίνδυνος, ιδίως σε χαμηλότερες εξωτερικές θερμοκρασίες, η ισχύς του αερόψυκτου συμπυκνωτή να γίνει πολύ μεγάλη λόγω των χαμηλότερων εξωτερικών θερμοκρασιών. Εδώ απαιτείται κατάλληλος έλεγχος της ισχύος. Η απλούστερη επιλογή είναι ο έλεγχος της ταχύτητας των ανεμιστήρων με βάση τη συχνότητα. Για τα συστήματα ψύξης που ενδέχεται να απενεργοποιηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε ψυχρό περιβάλλον, πρέπει επίσης να εγκατασταθεί έλεγχος της πίεσης του συλλέκτη. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να αποφευχθεί η ανακύκλωση του συμπιεστή ή ένα σφάλμα χαμηλής πίεσης κατά την εκκίνηση.
Κατά τη συμπίεση του υπερθερμασμένου ψυκτικού μέσου που αναρροφάται, το τελευταίο υφίσταται σημαντικά μεγαλύτερη υπερθέρμανση. Ανάλογα με το ψυκτικό μέσο, αυτό μπορεί να σημαίνει θερμοκρασίες άνω των +100°C στην υποδοχή πίεσης του συμπιεστή. Επομένως, αυτές οι θερμοκρασίες απαιτούν επίσης ειδικά έλαια στον συμπιεστή, επειδή αυτά δεν πρέπει να χάνουν τις λιπαντικές τους ιδιότητες ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες εξάτμισης.
2.2.4 Η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης
Η βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης σε ένα σύστημα ψύξης ή κλιματισμού έχει τη σημαντική αποστολή να διοχετεύει τη σωστή ποσότητα υγρού ψυκτικού μέσου στον εξατμιστή, ώστε να μπορεί να εξατμιστεί η μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα ψυκτικού μέσου στο περιεχόμενο του σωλήνα. Η εξάτμιση του ψυκτικού μέσου απαιτεί πολλή ενέργεια για το σκοπό αυτό, η οποία λαμβάνεται από τα αντικείμενα που ψύχονται. Τα ακόλουθα μοντέλα είναι ευρέως διαδεδομένα
- Τριχοειδής σωλήνας
- Αυτόματη βαλβίδα εκτόνωσης
- Θερμοστατική βαλβίδα εκτόνωσης
- Ηλεκτρονική βαλβίδα εκτόνωσης
Η θερμοστατική βαλβίδα εκτόνωσης εξακολουθεί να αποτελεί σήμερα το πρότυπο στα εμπορικά συστήματα ψύξης. Σε αντίθεση με τη βαλβίδα εκτόνωσης σταθερής πίεσης, η βαλβίδα αυτή επιτρέπει να διατηρείται σταθερό αποκλειστικά το τμήμα υπερθέρμανσης στον εξατμιστή. Η ακριβής ρύθμιση της θερμοστατικής βαλβίδας εκτόνωσης είναι ιδιαίτερα σημαντική για την εξασφάλιση των λιγότερων δυνατών βλαβών.
Όταν το φορτίο αυξομειώνεται, το τμήμα υπερθέρμανσης στον εξατμιστή αλλάζει και συνεπώς η θερμοκρασία του υπέρθερμου ατμού στην έξοδο του εξατμιστή. Αυτή είναι η μεταβλητή ελέγχου και η βαλβίδα μεταβάλλει τώρα την ποσότητα του ψυκτικού που διοχετεύεται.
Ωστόσο, η αλλαγή της πίεσης εισόδου (υψηλή πίεση) πριν από τη θερμοστατική βαλβίδα εκτόνωσης και η αλλαγή της θερμοκρασίας του ψυκτικού υγρού (υπόψυξη) μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα τη σημαντική αλλαγή της εξόδου της βαλβίδας. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ήδη από το στάδιο του σχεδιασμού του συστήματος!
Ο τριχοειδής σωλήνας είναι η απλούστερη συσκευή στραγγαλισμού. Αυτός υπολογίζεται με ακρίβεια εκ των προτέρων από τον κατασκευαστή του συστήματος. Κατά κανόνα, ελέγχεται επίσης ο ρυθμός ροής. Το μήκος και η εσωτερική διάμετρος είναι μεταβλητά, επιτρέποντας την επίτευξη της απαιτούμενης αντίθλιψης. Πρόκειται για μια λύση πολύ χαμηλού κόστους, αλλά λειτουργεί ιδανικά μόνο στο σημείο σχεδιασμού. Ως αποτέλεσμα, αυτός ο τύπος βαλβίδας εκτόνωσης συναντάται, για παράδειγμα, συχνά σε ψυγεία.
Η αυτόματη βαλβίδα εκτόνωσης (καλύτερα: βαλβίδα εκτόνωσης σταθερής πίεσης) χρησιμοποιείται σπανιότερα, επειδή προσπαθεί αποκλειστικά να διατηρήσει σταθερή την πίεση εξάτμισης. Αυτές οι βαλβίδες πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο σε συστήματα με χαμηλές διακυμάνσεις φορτίου.
Η ηλεκτρονική βαλβίδα εκτόνωσης έχει την υψηλότερη ποιότητα ελέγχου από τις αναφερόμενες βαλβίδες εκτόνωσης. Στόχος είναι αφενός η πολύ ακριβέστερη ρύθμιση του λόγου υπερθέρμανσης στον εξατμιστή και αφετέρου η βέλτιστη ρύθμισή του ακόμη και όταν υπάρχουν διακυμάνσεις του φορτίου με τη χρήση βοηθητικής ενέργειας (ηλεκτρική ενεργοποίηση).
Κατ’ αρχήν, γίνεται διάκριση μεταξύ δύο τύπων δράσης: διαμόρφωση εύρους παλμών και συνεχής οδήγηση μέσω βηματικού κινητήρα. Η διαμόρφωση εύρους παλμού περιλαμβάνει την παλμική ενεργοποίηση ενός τύπου ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας. Το πλάτος του παλμού είναι γενικά 6 δευτερόλεπτα. Ο ρυθμιστής έγχυσης ανώτερου επιπέδου αποφασίζει για πόσο χρονικό διάστημα η βαλβίδα παραμένει ανοικτή κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες που λαμβάνει από διάφορους αισθητήρες πάνω και γύρω από τον εξατμιστή.
Λόγω της διακοπτόμενης ροής μάζας, οι βαλβίδες αυτές είναι πιο κατάλληλες για τα λεγόμενα συστήματα πολλαπλών κυκλωμάτων (πολλά σημεία ψύξης σε ένα κύκλωμα ψυκτικού μέσου). Από την άποψη αυτή, η διαστασιολόγηση της γραμμής υγρού είναι ένα σημαντικό σημείο όσον αφορά την πρόληψη των υπερτάσεων πίεσης. Οι ηλεκτρικά ενεργοποιούμενες βαλβίδες διαστολής που κινούνται και ελέγχονται μέσω ενός βηματικού κινητήρα είναι συχνά η καλύτερη επιλογή για απαιτητικά συστήματα ψύξης. Εισάγουν συνεχώς το υγρό ψυκτικό μέσο στον εξατμιστή. Επειδή ο σχετικός ηλεκτρονικός ελεγκτής ελέγχει διαρκώς τη βέλτιστη στάθμη πλήρωσης του εξατμιστή και την αναπροσαρμόζει, εάν είναι απαραίτητο, οι βαλβίδες αυτές αποτελούν την καλύτερη επιλογή, ιδίως όταν υπάρχουν μεταβαλλόμενες συνθήκες φορτίου.
2.2.5 Άλλα σημαντικά εξαρτήματα στο κύκλωμα ψυκτικού
Εκτός από την παροχή επαρκούς ποσότητας υγρού ψυκτικού μέσου στη βαλβίδα εκτόνωσης, ο συλλέκτης ψυκτικού μέσου αναλαμβάνει επίσης τον διαχωρισμό τυχόν φυσαλίδων ατμών που μπορεί να υπάρχουν στον αγωγό συμπυκνώματος από το υγρό. Κατά την επιλογή του σχεδιασμού, ο κάθετος συλλέκτης πρέπει να προτιμάται από τον οριζόντιο. Οι κατακόρυφοι δέκτες έχουν υψηλότερη στήλη υγρού και, επομένως, καλύτερη δυνατότητα παρακολούθησης της στάθμης πλήρωσης και επίσης κέρδος από την υποψύξη.
Ο ξηραντήρας ψυκτικού μέσου - ενσωματωμένος στη γραμμή υγρού - προορίζεται για τη δέσμευση της υπολειπόμενης υγρασίας από το σύστημα. Σε συνδυασμό με το ψυκτικό μέσο, το λάδι και τη θερμότητα, η υπολειμματική υγρασία που μπορεί να υπάρχει μπορεί να δημιουργήσει ένα οξύ το οποίο μπορεί να προσβάλει, μεταξύ άλλων, το εμαγιέ χάλκινο σύρμα του συμπιεστή. Επιπλέον, είναι δυνατή η ελαχιστοποίηση της περιεκτικότητας σε οξύ στο κύκλωμα με κατάλληλα πρόσθετα.
Ένα πρόσθετο φίλτρο αποτρέπει την είσοδο ξένων σωματιδίων, όπως ροκανίδια ή άλατα, στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ή στη βαλβίδα εκτόνωσης. Εάν πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε διαδικασία στο κύκλωμα ψυκτικού μέσου, αυτός ο ξηραντήρας φίλτρου πρέπει να αντικατασταθεί.
Το γυαλί ροής ψυκτικού επιτρέπει την άμεση επίβλεψη της ροής του ψυκτικού μέσου. Εάν το γυαλί ροής ψυκτικού ενσωματωθεί αμέσως πριν από τη βαλβίδα εκτόνωσης, μπορεί εύκολα να αναγνωριστεί η προ-εξάτμιση λόγω υψηλών πτώσεων πίεσης στη γραμμή υγρού, καθώς και η ανεπαρκής υποψύξη ή η έλλειψη ψυκτικού μέσου.
Ενότητα 3: Σωστή μέτρηση σε συστήματα ψύξης
3.1 Καταγραφή και αξιολόγηση σημαντικών παραμέτρων
Οι ακριβείς τιμές μέτρησης και η γνώση των ειδικών αποτελούν τη βάση για την ολοκληρωμένη αξιολόγηση και τη σωστή ρύθμιση ενός συστήματος ψύξης και κλιματισμού. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος καταγραφής και αξιολόγησης κρίσιμων συνθηκών λειτουργίας ή παραμέτρων.
Οι σημαντικές παράμετροι που πρέπει να ελεγχθούν περιλαμβάνουν:
Την υπερθέρμανση του εξατμιστή: για τη βέλτιστη πλήρωση του εξατμιστή και για τον έλεγχο της τρέχουσας υπερθέρμανσης της βαλβίδας εκτόνωσης.
Την αναρρόφηση: για τη λειτουργία του συμπιεστή στο πλαίσιο του διαγράμματος λειτουργίας του, προκειμένου, για παράδειγμα, να εξασφαλίζεται η ψύξη των ατμών αναρρόφησης του συμπιεστή και να αποφεύγεται έτσι η ενδεχόμενη κοκκοποίηση του λαδιού.
Τον τρόπο λειτουργίας ενός εσωτερικού εναλλάκτη θερμότητας υγρού/ατμού αναρρόφησης: προκειμένου να ελεγχθεί πόσο μεγάλη είναι η πρόσθετη υπόψυξη και υπερθέρμανση ως αποτέλεσμα της χρήσης ενός τέτοιου εναλλάκτη θερμότητας.
Η διαφορά θερμοκρασίας στον εναλλάκτη θερμότητας: προκειμένου να βελτιωθεί ή να επανεκτιμηθεί η απόδοση του εναλλάκτη θερμότητας.
Σημαντικό όταν τίθενται συστήματα ψύξης σε λειτουργία:
Εάν τα συστήματα ψύξης τεθούν σε λειτουργία, οι ρυθμίσεις που έγιναν κατά τη διάρκεια της αρχικής αυτής ενεργοποίησης παραμένουν συχνά αμετάβλητες για μεγάλο χρονικό διάστημα. Συνεπώς, μια λανθασμένη ή ανακριβής ρύθμιση υπερθέρμανσης μπορεί να προκαλέσει βλάβη στον συμπιεστή.
Πολύ χαμηλές τιμές υπερθέρμανσης οδηγούν σε έκπλυση των ρουλεμάν και μπορεί να οδηγήσουν σε βραχυκύκλωμα της περιέλιξης ή αφρισμό του λαδιού.
Πολύ υψηλές τιμές υπερθέρμανσης οδηγούν σε προβλήματα, όπως απώλειες απόδοσης, περισσότερο πάγο στον εξατμιστή και, συνεπώς, πολύ μεγάλους χρόνους απόψυξης.
Η αποδοτικότητα του συστήματος και το οικολογικό ισοζύγιο χειροτερεύουν σημαντικά, ο πελάτης είναι δυσαρεστημένος και συνεπώς προκύπτουν περιττές εργασίες συντήρησης.
Σημαντικό σε περίπτωση συντήρησης:
Στην περίπτωση συντήρησης, είναι συχνά ιδιαίτερα σημαντικό ο εγκαταστάτης να λαμβάνει γρήγορα τις σημαντικότερες παραμέτρους του συστήματος. Το μανόμετρο είναι το πιο σημαντικό όργανο μέτρησης για τον εγκαταστάτη. Ωστόσο, αυτό το απαραίτητο όργανο μέτρησης εκτίθεται συχνά σε μηχανικές και θερμικές καταπονήσεις σε οχήματα και εργοτάξια.
Το αναλογικό μοντέλο, δηλαδή ένα μανόμετρο με μηχανικούς δείκτες, είναι ιδιαίτερα επιρρεπές στις ανακριβείς τιμές μέτρησης λόγω των καταπονήσεων. Επιπλέον, δεν είναι δυνατή η άμεση ανάγνωση κρίσιμων τιμών, όπως η υπερθέρμανση (βλ. ενότητα 3.2) και η υπόψυξη (βλ. ενότητα 3.3). Όταν οι παραπάνω τιμές υπολογίζονται χειροκίνητα, υπάρχει πάντα ο κίνδυνος μαθηματικών σφαλμάτων, καθώς και το σφάλμα λανθασμένης εκτίμησης.
Αυτό δεν ισχύει για ένα ψηφιακό μανόμετρο. Εδώ, οι πιέσεις του συστήματος και οι σχετικές θερμοκρασίες μπορούν να καταγράφονται παράλληλα και με μεγάλη ακρίβεια, ώστε να είναι δυνατός ο προσδιορισμός της υπερθέρμανσης και της υπόψυξης. Είναι πρακτικά αδύνατο να υπάρξει σφάλμα λανθασμένης εκτίμησης ή μαθηματικό σφάλμα.
Ο φωτισμός της οθόνης, η ρύθμιση της πίεσης περιβάλλοντος και η αποθήκευση δεδομένων μέτρησης είναι χρήσιμες προσθήκες, επιτρέποντας τη γρήγορη και αποτελεσματική εκτέλεση εργασιών συντήρησης. Επομένως, θα ήταν αδύνατο σήμερα να φανταστεί κανείς ότι η εργαλειοθήκη οποιουδήποτε μηχανικού ψύξης/κλιματισμού δεν θα περιείχε ηλεκτρονικά όργανα μέτρησης ψύξης, όπως το ψηφιακό μανόμετρο testo 550s.
3.2 Υπόψυξη
Κατ’ αρχήν, είναι καλύτερο να προσδιορίζεται η υπόψυξη του υγρού ψυκτικού μέσου πριν από τη βαλβίδα εκτόνωσης. Οι υπολογισμοί της υπόψυξης μετά τον συμπυκνωτή ή μετά τον (κατακόρυφο) συλλέκτη έχουν σημασία μόνο για την εξέταση των υποτμημάτων. Ωστόσο, η κατάσταση στην οποία βρίσκεται το ψυκτικό μέσο πριν από τη βαλβίδα εκτόνωσης είναι καθοριστικής σημασίας.
Η υπόψυξη είναι μια πολύ σημαντική παράμετρος αξιολόγησης της απόδοσης του συστήματος ψύξης. Εάν υπάρχει πρόσθετη υπόψυξη (π.χ. μέσω εξωτερικού υποψύκτη) αργότερα στο κύκλωμα ψυκτικού μέσου, όλα τα εξαρτήματα σωληνώσεων στη γραμμή υγρού πρέπει να ελεγχθούν ή να ρυθμιστούν εκ νέου. Αφενός, η υπόψυξη οδηγεί σε αύξηση της ενθαλπίας, αυξάνοντας έτσι την ποσότητα θερμότητας που μπορεί να απορροφηθεί από τον εξατμιστή. Από την άλλη πλευρά, απαιτείται για να μπορούν να ξεπεραστούν οι πτώσεις πίεσης στη γραμμή υγρού χωρίς προ-εξάτμιση.
Παρακαλώ προσέξτε:
- Η υπόψυξη στην επιφάνεια του υγρού στον συλλέκτη είναι πάντοτε 0 K.
- Η πρόσθετη υποψύξη πρέπει πάντα να δημιουργείται αμέσως μετά τον συλλέκτη.
- Οι δυνατότητες υπόψυξης είναι μάλλον περιορισμένες σε έναν αερόψυκτο συμπυκνωτή.
- Οι βελτιώσεις των επιδόσεων που πραγματοποιούνται παράλληλα με την υπόψυξη στη βαλβίδα εκτόνωσης, στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και στον εξατμιστή πρέπει να λαμβάνονται υπόψη ήδη από το στάδιο του σχεδιασμού.
- Η πολύ εκτεταμένη υπόψυξη μπορεί να οδηγήσει σε έλλειψη απόσβεσης κατά το άνοιγμα των ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων και συνεπώς σε υδραυλικούς κραδασμούς στη γραμμή υγρού.
- Μόνο πολύ χαμηλές τιμές είναι δυνατές για φυσικούς λόγους αμέσως μετά τον συλλέκτη του ψυκτικού μέσου. Αυτές εξαρτώνται από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, το σχεδιασμό του συλλέκτη (κατακόρυφος/οριζόντιος), την υποψύξη εισόδου του ψυκτικού μέσου στον συλλέκτη που μπορεί να υπάρχει και την τρέχουσα στάθμη πλήρωσης στον συλλέκτη ψυκτικού μέσου (γεωδαιτικό ύψος).
Προσδιορισμός της υπόψυξης πριν από τη βαλβίδα εκτόνωσης
3.3 Υπερθέρμανση
Όπως η υπόψυξη, έτσι και η υπερθέρμανση είναι μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους για την αξιολόγηση της τρέχουσας απόδοσης του συστήματος. Κατ’ αρχήν, πρέπει να γίνει διάκριση ως προς το σημείο του κυκλώματος ψύξης όπου πρέπει να υπολογιστεί η υπερθέρμανση:
1) Υπερθέρμανση εξατμιστή
2) Υπερθέρμανση στη γραμμή αναρρόφησης
3) Υπερθέρμανση εισαγωγής
4) Υπερθέρμανση στον συμπιεστή
1) Η υπερθέρμανση στον εξατμιστή προσδιορίζεται αμέσως μετά τον εξατμιστή και στην αρχή της γραμμής αναρρόφησης. Ο αισθητήρας της θερμοστατικής βαλβίδας εκτόνωσης ή ο αισθητήρας υπερθέρμανσης των ηλεκτρικά ενεργοποιούμενων βαλβίδων εκτόνωσης βρίσκεται στην ίδια θέση.
2) Η υπερθέρμανση στη γραμμή αναρρόφησης γενικά οφείλεται στη θερμική επίδραση του περιβάλλοντος μέσω της μόνωσης στη γραμμή αναρρόφησης. Αυτή η επίδραση της θερμότητας δεν είναι συνήθως επιθυμητή σε συστήματα που έχουν βέλτιστο σχεδιασμό και υλοποίηση, επειδή η θερμότητα αυτή πρέπει επίσης να μεταφερθεί από το κύκλωμα ψύξης. Ωστόσο, εάν ενσωματωθούν πρόσθετοι εναλλάκτες θερμότητας (εσωτερικοί εναλλάκτες θερμότητας) στη γραμμή αναρρόφησης, οι οποίοι, για παράδειγμα, εξασφαλίζουν θερμική σύνδεση των γραμμών αναρρόφησης και υγρού, αυτό αποτελεί σε γενικές γραμμές μια θετική ενίσχυση όσον αφορά τη συνολική απόδοση (εκτός από τα R-717 και R-22).
3) Η υπερθέρμανση εισαγωγής, προσδιορίζεται αμέσως πριν από την εισαγωγή του υπέρθερμου ατμού αναρρόφησης στον συμπιεστή και βασίζεται στο άθροισμα της υπερθέρμανσης του εξατμιστή και της γραμμής αναρρόφησης, συμπεριλαμβανομένου οποιουδήποτε εσωτερικού εναλλάκτη θερμότητας μπορεί να υπάρχει.
4) Στην πράξη, είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η πρόσθετη υπερθέρμανση που υπάρχει στον συμπιεστή, οπότε αυτό δεν παίζει σχεδόν κανένα ρόλο όσον αφορά τη συντήρηση. Αυτή η υπερθέρμανση προκαλείται κυρίως από την ψύξη των ατμών αναρρόφησης του συμπιεστή και είναι συγκεκριμένη για τον κατασκευαστή.
Προσδιορισμός της υπερθέρμανσης εξατμιστή
Προσδιορισμός της υπερθέρμανσης εισαγωγής