Czy kiedykolwiek doświadczyłeś sytuacji, w której system chłodniczy nie mógł osiągnąć poprzedniej temperatury po zmianie czynnika chłodniczego, mimo że sprężarka pozostała ta sama?
Czy zauważyłeś, że dwie sprężarki o tej samej mocy lub pojemności skokowej mogą mieć różne wydajności chłodnicze?
Dlaczego tak się dzieje?
Odpowiedź jest ściśle związana z wydajnością chłodniczą, właściwościami czynnika chłodniczego i warunkami pracy sprężarki. Aby zrozumieć te różnice, najpierw musimy rozróżnić trzy ważne specyfikacje sprężarki: moc, pojemność skokową i wydajność chłodniczą.
Te trzy specyfikacje opisują różne cechy sprężarki chłodniczej.
| Parametr | Znaczenie |
|---|---|
| Moc (KM) | Określa moc znamionową silnika sprężarki |
| Pojemność skokowa (m³/h) | Teoretyczna objętość pary czynnika chłodniczego przepompowywana przez sprężarkę na godzinę |
| Wydajność chłodnicza (kW) | Ilość ciepła usuwana przez system chłodniczy na jednostkę czasu w określonych warunkach |
Spośród tych trzech parametrów, wydajność chłodnicza jest najważniejszym wskaźnikiem przy ocenie, czy sprężarka może sprostać wymaganiom chłodniczym systemu.
Wydajność chłodnicza zależy od ilości czynnika chłodniczego krążącego w systemie i ilości ciepła, które każdy kilogram czynnika chłodniczego pochłania w parowniku.
Oznacza to, że nawet przy niezmienionej mocy i pojemności skokowej, wydajność chłodnicza może się różnić w zależności od czynnika chłodniczego i warunków pracy.
Kilka czynników bezpośrednio wpływa na wydajność chłodniczą sprężarki chłodniczej.
Temperatura parowania
Gdy temperatura parowania spada, ciśnienie ssania i gęstość pary czynnika chłodniczego zazwyczaj maleją. Zmniejsza to masowy przepływ czynnika chłodniczego, a co za tym idzie, wydajność chłodniczą sprężarki.
Temperatura skraplania
Wyższa temperatura skraplania zwiększa stosunek ciśnień sprężania. Zazwyczaj zmniejsza to wydajność chłodniczą, jednocześnie zwiększając moc wymaganą do sprężania.
Rodzaj czynnika chłodniczego
Różne czynniki chłodnicze mają różne gęstości pary i właściwości termodynamiczne. W rezultacie ta sama sprężarka może dostarczać różne wydajności chłodnicze podczas pracy z różnymi zatwierdzonymi czynnikami chłodniczymi.
Konstrukcja i sprawność sprężarki
Konstrukcja wewnętrzna, sprawność objętościowa, straty na zaworach i wewnętrzne wycieki również wpływają na rzeczywisty masowy przepływ czynnika chłodniczego. Dlatego sprężarki o podobnych wartościach pojemności skokowej mogą nadal mieć różne wydajności chłodnicze.
Poniższe przykłady ilustrują, jak warunki pracy i wybór czynnika chłodniczego wpływają na wydajność sprężarki.
Weźmy jako przykład sprężarkę śrubową Danfoss SZ090-4VI.
Według danych wydajności opublikowanych przez Danfoss, ta sprężarka dostarcza następujące wydajności chłodnicze z czynnikiem R407C w różnych temperaturach pracy.
| Temperatura parowania | Temperatura skraplania | Wydajność chłodnicza |
|---|---|---|
| 0°C | 35°C | 19,30 kW |
| 0°C | 55°C | 15,00 kW |
| -5°C | 35°C | 15,60 kW |
Warunki: R407C, 50 Hz, 11,1 K przegrzania gazu ssącego i 8,3 K dochłodzenia cieczy.
Gdy temperatura skraplania wzrasta z 35°C do 55°C, wydajność chłodnicza spada z 19,30 kW do 15,00 kW, co stanowi spadek o około 22%.
Podobnie, gdy temperatura parowania spada z 0°C do -5°C przy stałej temperaturze skraplania 35°C, wydajność chłodnicza spada do 15,60 kW.
Model sprężarki, silnik i czynnik chłodniczy nie uległy zmianie. Zmieniły się tylko temperatury pracy.
Wyjaśnia to, dlaczego ta sama sprężarka może działać inaczej w systemach pracujących w różnych warunkach temperaturowych.
Zmiana czynnika chłodniczego może również zmienić wydajność chłodniczą, nawet jeśli sprężarka i temperatury pracy pozostają takie same.
Weźmy jako przykład sprężarkę śrubową Copeland ZR72KCE-TFD-522.
Dane wydajności opublikowane przez Copeland podają następujące wydajności chłodnicze dla tego modelu sprężarki z różnymi czynnikami chłodniczymi:
| Model sprężarki | Czynnik chłodniczy | Wydajność chłodnicza |
|---|---|---|
| ZR72KCE-TFD-522 | R22 | 17,60 kW |
| ZR72KCE-TFD-522 | R407C | 14,75 kW |
| ZR72KCE-TFD-522 | R134a | 11,80 kW |
Warunki: temperatura parowania 5°C, temperatura skraplania 50°C, przegrzanie gazu ssącego 10 K, dochłodzenie cieczy 0 K i 50 Hz.
W tych identycznych warunkach znamionowych:
R407C zapewnia około 16% mniejszą wydajność chłodniczą niż R22.
R134a zapewnia około 33% mniejszą wydajność chłodniczą niż R22.
Różnica wynika z właściwości termodynamicznych czynników chłodniczych, które wpływają na masowy przepływ czynnika chłodniczego i ilość ciepła pochłanianego podczas parowania.
Te porównania pomagają wyjaśnić, dlaczego system chłodniczy może nie osiągnąć poprzedniej wydajności chłodniczej po zmianie czynnika chłodniczego.
Jednak zmiana czynnika chłodniczego musi również uwzględniać zatwierdzone czynniki chłodnicze dla sprężarki, kompatybilność smaru i konfigurację systemu. Opublikowane porównania wydajności nie oznaczają, że czynniki chłodnicze można bezpośrednio wymieniać w istniejącym systemie.
Niezależnie od tego, czy wymieniasz sprężarkę, czy zmieniasz czynnik chłodniczy w istniejącym systemie, wydajność chłodniczą należy ocenić w zamierzonych warunkach pracy.
Szczególnie ważne są następujące czynniki:
Kompatybilność czynnika chłodniczego: Potwierdź, że sprężarka i jej olej smarujący są odpowiednie dla zamierzonego czynnika chłodniczego.
Wymagana wydajność chłodnicza: Porównaj wydajność sprężarki w rzeczywistych temperaturach parowania i skraplania systemu, zamiast polegać tylko na nominalnej mocy.
Elementy systemu: Sprawdź, czy urządzenie rozprężne, parownik i skraplacz są odpowiednie dla czynnika chłodniczego i wymaganej wydajności.
Warunki pracy: Zweryfikuj ładunek czynnika chłodniczego, przegrzanie, dochłodzenie, częstotliwość pracy i inne istotne parametry systemu.
Czynnik chłodniczy o niższej wydajności chłodniczej w tych samych warunkach może wymagać zmian w konstrukcji systemu lub wyborze sprężarki, aby utrzymać pierwotną wydajność.
Jeśli system chłodniczy nie może osiągnąć poprzedniej temperatury po zmianie czynnika chłodniczego, pierwszym krokiem jest sprawdzenie, czy nowy czynnik chłodniczy zapewnia wystarczającą wydajność chłodniczą w rzeczywistych warunkach pracy systemu.
Jeśli wydajność chłodnicza jest niewystarczająca, może być konieczna sprężarka o odpowiedniej wydajności znamionowej lub odpowiednie modyfikacje systemu.
Jeśli oczekiwana wydajność chłodnicza jest wystarczająca, sprawdź ładunek czynnika chłodniczego, urządzenie rozprężne, wymienniki ciepła i ciśnienia robocze, aby zidentyfikować potencjalne problemy z systemem.
Kluczem jest dopasowanie czynnika chłodniczego, wydajności chłodniczej sprężarki i warunków pracy systemu, zamiast polegania wyłącznie na mocy lub pojemności skokowej.
