Wykorzystanie klimatyzatorów do chłodzenia pomieszczeń technicznych (2) Split zabezpieczony

———————————————————————————————-——————-—————————————————————

zobacz artykuł w formacie pdf >>> str. 64 >>> str. 65
———————————————————————————————-——————-—————————————————————

● Ciśnienie skraplania
Elementem dławiącym w większości klimatyzatorów jest kapilara. Posiada ona stałą charakterystykę dławienia, dla której przepływ czynnika przez nią jest zależny wyłącznie od różnicy ciśnień pomiędzy ciśnieniem skraplania i odparowania. Przeciętny klimatyzator (więc i element dławiący) z czynnikiem chłodniczym R407C przystosowany jest do ciśnienia skraplania 19 barów (45°C) i odparowania 5,4 barów (4,4°C). Nominalna różnica ciśnień wynosi 13,6 barów i dla takiej właśnie różnicy ciśnień, kapilara „przepuści” ilość czynnika chłodniczego umożliwiającego osiągnięcie nominalnej wydajności chłodniczej. Załóżmy, że na zewnątrz temperatura powietrza spadnie do 0°C. Jeśli nie zabezpieczymy urządzenia, temperatura skraplania spadnie do około 15°C, czyli ciśnienie skraplania wyniesie 8 barów Ponieważ kapilara ma stałą charakterystykę, jeśli przepływał by przez nią nominalny strumień czynnika chłodniczego, ciśnienie odparowania musiałoby osiągnąć punkt poniżej 0 absolutnego (8-13,6 barów). Tak się nie stanie, bo wraz z obniżaniem temperatury (więc i ciśnienia odparowania) zmniejsza się wydajność chłodnicza naszego klimatyzatora. W efekcie takiego działania punkt pracy oscylował będzie w okolicach temperatury odparowania 12°C, a wydajność urządzenia spadnie do 60% wydajności nominalnej. Nasz klimatyzator przestanie być wydajny, a na dodatek, na skutek ni skiej temperatury odparowania będzie się obladzał. Właśnie z tych powodów klimatyzator musimy wyposażyć w element stabilizujący ciśnienie skraplania, tak by nie spadało ono poniżej wartości nominalnej (z uwagi na nieco niższą temperaturę odparowania w stosunku do temperatury nominalnej, tak naprawdę powinniśmy ustawić nieco niższą temperaturę skraplania niż nominalne 45°C; niestety temperaturę tą można ustalić wyłącznie doświadczalnie i zazwyczaj waha się ona w okolicy 40°C). W przypadku temperatur powietrza zewnętrznego wyższych niż 35°C, ciśnienie skraplania podniesie się powyżej nominalnego, wydajność chłodnicza klimatyzatora spadnie. Intensyfikowanie odbioru energii cieplnej ze skraplacza jest raczej niemożliwe. Nikt nie będzie podlewał go wodą. Ważne, by przewidzieć takie zjawisko przy doborze wydajności chłodniczej, oraz dokładnie umyć skraplacz. Najlepszym i jedynym powszechnym sposobem regulacji ciśnienia skraplania skraplacza powietrznego, jest regulacja obrotów wentylatora skraplacza. Praktycznie wszystkie klimatyzatory mają silniki wentylatorów są przystosowane do takiej regulacji. Klimatyzator należy doposażyć w układ sterowania prędkością wentylatora w zależności od temperatury, lub ciśnienia skraplania. Elementy te są powszechnie dostępne w sklepach zaopatrzenia chłodniczego. Zdecydowanie lepsze w działaniu są regulatory ciśnieniowe, jednak wymagają wpięcia czujki w układ skraplania i jeśli klimatyzator nie ma na skraplaczu zaworu serwisowego, jest  on niemożliwy do zastosowania (chyba że podejmiemy się odessania freonu z agregatu, wstawimy zawór i odpowiednio napełnimy agregat ponownie). Rozwiązanie takie ma jeszcze jedną wadę. W elementach regulacyjnych zdarzają się w nich mikropęknięcia mieszków, co powoduje powolną ucieczkę czynnika chłodniczego z układu. Należy je więc cyklicznie kontrolować. Mniej precyzyjne są elementy z czujką temperaturową w postaci termopary, którą montuje się przylgowo na kolanku skraplacza (ważne, by czujkę zainstalować dokładnie we wskazanym przez producenta miejscu, temperatura skraplacza zmienia się wraz z jego wysokością i niewłaściwe miejsce instalacji prowadzi do przekłamania odczytu oraz niewłaściwych, zadanych obrotów wentylatora).
● Grzałka karteru sprężarki Kolejnym problemem układu chłodniczego pracującego w niskich temperaturach otoczenia, jest rozpuszczanie oleju w ciekłej frakcji czynnika chłodniczego. Zjawisko następuje przy pewnym zakresie temperatur, różnym dla różnych czynników chłodniczych. Olej który zawiera w sobie 30% freonu, stracić może nawet 80% swoich właściwości smarnych. To że praca sprężarki z takim olejem zwiększa jej zużycie jest oczywiste. Klimatyzatory split posiadają sprężarki chłodnicze hermetyczne, zlokalizowane w agregacie na zewnątrz budynku. Olej zajmuje dolną część korpusu sprężarki. Jeśli sprężarka nie pracuje, a temperatura otoczenia sprężarki jest wystarczająco niska, w karterze sprężarki zacznie wykraplać się freon, stwarzając zagrożenie rozpuszczania się z olejem, a w przypadku zassania cieczy freonu do komory sprężania spowodować uderzenia cieczowe i uszkodzenie lub zwiększone zużycie sprężarki. Jeśli klimatyzator (sprężarka) pracuje poprawnie, karter sprężarki jest ciepły, a frakcje cieczowe czynnika chłodniczego, które trafiają do niego i sporadycznie odparowują. Aby się zabezpieczyć przed pojawieniem się cieczy w sprężarce podczas jej postoju, spód sprężarki opasuje się grzałką elektryczną o mocy około 20-50 W (w zależności od wielkości sprężarki) i podłącza się ją poprzez przekaśnik prądowy tak, by załączała się w chwili postoju sprężarki. Korzystne jest owinięcie grzałki kocem.
● Termostat przeciwoblodzeniowy Wspomnieliśmy wcześniej o możliwości pojawienia się szronu na parowniku. Niestety jeśli już się pojawi, a klimatyzator będzie pracował dalej, nastąpi jego całkowite zalodzenie, gdyż wraz ze wzrostem ilości lodu, zmniejsza się przepływ powietrza przez parownik, gorszy jest odbiór ciepła, więc obniża się temperatura odparowania i proces obladzania zaczyna przebiegać coraz szybciej. Rozwiązaniem problemu jest termostat przeciwoblodzeniowy z czujką zainstalowaną na chłodnicy. W przypadku spadku temperatury chłodnicy poniżej 2°C, termostat wyłączy sprężarkę na pewien czas pozostawiając pracujący wentylator w jednostce wewnętrznej. Po określonym czasie odladzania, klimatyzator powróci do pracy chłodzenia. Termostat powinien mieć zwłokę czasową w zadziałaniu. W przeciwnym wypadku klimatyzator może się wyłączać podczas rozruchu i wahań parametrów pracy. Tak doposażony powinien być każdy klimatyzator, który ma pracować w okresie zimowym. Niektórzy producenci urządzeń klimatyzacyjnych wyposażają je fabrycznie w wyżej wymienione elementy.  Bilans wilgoci  Sprawa komplikuje się nieco, jeśli prócz kontroli temperatury kontrolować musimy wilgotność względną powietrza w pomieszczeniu. Gdy tolerancja wilgotności względnej jest duża i musimy się zmieścić w przedziale 20-80%, można sobie poradzić stosując klimatyzator komfortu. Jeśli utrzymywana ma być wilgotność względna z tolerancją (5%, musimy zainstalować typowe urządzenia klimatyzacji precyzji. W pomieszczeniach technicznych występują dwa okresy: zimowy, kiedy musimy dostarczać parę wodną i letni kiedy musimy osuszać powietrze. Głównym elementem wpływającym na zmianę wilgotności bezwzględnej w pomieszczeniu, jest powietrze wentylacyjne.
● Nawilżanie Sprawa nawilżania powietrza jest dość prosta. Wprowadzenie pary wodnej do pomieszczenia uzyskamy poprzez instalację nawilżacza parowego zasilającego lancę parową w klimatyzatorze (jeśli ten daje możliwość jej montażu), lub integralną głowicę nadmuchową. Dobierając wielkość nawilżacza, należy go nieco przewymiarować, gdyż na parowniku wykrapla się para wodna. Zakładając parametry w pomieszczeniu technicznym: temperatura 19°C, wilgotność względna 55%, nasz klimatyzator pracując na wyższym biegu wentylatora jednostki wewnętrzne, zmniejszy nam entalpię przepływającego powietrza o 13,3 kJ/kg. Temperatura nawiewu wyniesie 10,5°C. Teoretycznie nie nastąpi przekroczenie punktu rosy. Z uwagi na niejednorodność powietrza i rozkład temperatur podczas jego przepływu na chłodnicy wystąpi, a także chwilowe niższe temperatury odparowania (podczas rozruchu i destabilizacji warunków pracy) może wystąpić znikome wykraplanie wody (0,01-0,1 kg/h).
● Osuszanie Problem konieczności osuszania przy szerokim zakresie wilgoci występuje rzadko, gdyż zjawiskiem nierozłącznie towarzyszącemu ochładzaniu powietrza przez chłodnicę freonową, jest wykraplanie (bądź krystalizacja) wody. Wentylacja pomieszczeń technicznych jest z reguły szczątkowa, więc strumień pary wodnej dopływający do pomieszczenia będzie niewielki i wykraplany  podczas normalnej pracy urządzenia klimatyzacyjnego. Doświadczenia wskazują, że przy zadanej górnej granicy wilgoci 60%, w urządzeniach klimatyzacji precyzji proces osuszania w ciągu roku wystąpił przez 6 godzin. Jeśli zyski wilgoci do pomieszczenia nie są wysokie, a w pomieszczeniu występują stałe, duże zyski ciepła od urządzeń IT, osuszanie będzie następowało podczas chłodzenia powietrza. W takim wypadku, wilgotność w pomieszczeniu ustabilizuje się na poziomie 35-50% w zależności od rzeczywistej temperatury odparowania, wydatku powietrza przepływającego przez parownik, czasu pracy klimatyzatora w trybie chłodzenia, oraz wielkości zysków pary wodnej w pomieszczeniu. Pamiętajmy, że przy układzie typowego klimatyzatora split nie możemy kontrolować wilgotności względnej. Jej wartość w pomieszczeniu będzie prawdopodobnie stabilna, ale niemożliwa do ustawienia. Problem pojawia się, jeśli w pomieszczeniu zyski wilgoci są duże w stosunku do zysków ciepła. Osuszanie będzie występowało tylko podczas pracy sprężarki urządzenia, sterowanej temperaturą. Może wystąpić sytuacja, w której urządzenia IT pracować będą z 20% swojej mocy maksymalnej, nie wystąpi konieczność chłodzenia, a wilgotność względna np. na skutek napływu chłodnego i wilgotnego powietrza wentylacyjnego będzie gwałtownie rosnąć. W takim wypadku konieczna jest rozbudowa automatyki o następujące elementy:
● sterowanie układem chłodniczym niezależnie w funkcji odczytów z higrometru,
● zmniejszenie natężenia przepływającego przez parownik strumienia powietrza,
● montaż w klimatyzatorze elementu podgrzewającego powietrze po osuszeniu i ochłodzeniu na chłodnicy (najczęściej grzałki elektrycznej lub dodatkowego wymiennika skraplającego wraz z automatyką). Taka rozbudowa jest już nieopłacalna. W przypadku wymaganej kontroli wilgotności w pomieszczeniach technicznych, należy wykorzystywać urządzenia klimatyzacji precyzji. 
Piotr Celmer

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij