Методики подбора компрессорно-конденсаторных блоков для приточных систем. Основные правила выбора испарителя для парокомпрессионной холодильной машины Эксплуатация и обслуживание компрессорно-конденсаторных блоков

В случае, когда потребление паровой фазы сжиженного газа превосходит скорость естественного испарения в емкости, необходимо применение испарителей, которые за счет электроподогрева ускоряют процесс парообразования жидкой фазы в паровую и гарантируют подачу газа к потребителю в расчетном объеме.

Предназначение испарителя СУГ - это преобразование жидкой фазы сжиженных углеводородных газов (СУГ) в парообразную, происходящее за счет использования испарителей с электроподогревом. Испарительные установки могут быть оборудованы одним, двумя, тремя и более электрическими испарителями.

Монтаж испарителей позволяет осуществлять работу как одному испарителю, так и нескольким параллельно. Таким образом, производительность установки может изменяться в зависимости от количества одновременно работающих испарителей.

Принцип работы испарительной установки:

При включении испарительной установки автоматика нагревает испарительную установку до 55С. Электромагнитный клапан на входе жидкой фазы в испарительную установку будет закрыт до тех пор, пока температура не достигнет этих параметров. Датчик контроля уровня в отсекателе (в случае наличия уровнемера в отсекателе) контролирует уровень и при переполнении закрывает клапан на входе.

Испаритель начинает нагреваться. При достижении 55°C будет открыт магнитный клапан на входе. Сжижженный газ попадает в разогретый трубный регистр и испаряется. В это время испаритель продолжает нагреваться, и при достижении температуры ядра 70-75°C спираль нагрева будет отключена.

Процесс испарения продолжается. Ядро испарителя постепенно остывает, и при падении температуры до 65°C спираль нагрева будет снова включена. Цикл повторяется.

Комплектация испарительной установки:

Испарительная установка может быть укомплектована одной или двумя регуляторными группами, для дублирования системы редуцирования, а также обводной линии паровой фазы, минуя испарительную установку для использования паровой фазы естественного испарения в газгольдерах.

Регуляторы давления используются для установки заданного давления на выходе из испарительной установки к потребителю.

1-я ступень — регулировка среднего давления (от 16 до 1,5 бар).
2-я ступень — регулировка низкого давления от 1,5 бар до давления, необходимого при подаче к потребителю (например, в газовый котел или газопоршневую электростанцию).

Преимущества испарительных установок PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия)

1. Компактная конструкция, небольшой вес;
2. Экономичность и безопасность эксплуатации;
3. Большая тепловая мощность;
4. Длительный срок эксплуатации;
5. Стабильная работа при низких температурах;
6. Дублированная система контроля выхода жидкой фазы из испарителя (механическая и электронная);
7. Защита от обледенения фильтра и электромагнитного клапана (только у компании PP- TEC)

В комплект поставки входят:

Двойной термостат контроля температуры газа,
- сенсоры контроля уровня жидкости,
- электромагнитные клапаны на входе жидкой фазы
- комплект предохранительной арматуры,
- термометры,
- шаровые краны для опорожнения и деаэрации,
- встроенный отсекатель жидкой фазы газа,
- входные/выходные штуцеры,
- клеммные коробки для подключения электропитания,
- щит электроуправления.

Преимущества испарителей PP-TEC

При проектировании испарительной установки всегда необходимо учитывать три составляющих:

1. Обеспечить заданную производительность,
2. Создать необходимую защиту от переохлаждения и перегрева ядра испарителя.
3. Правильно рассчитать геометрию расположения теплоносителя к проводнику газа в испарителе

Производительность испарителя зависит не только от количества потребляемого напряжения питания из сети. Немаловажным фактором является геометрия расположения.

Правильно рассчитанное расположение обеспечивает эффективное использования зеркала теплоотдачи и как следствие повышение коэффициента полезного действия испарителя.

В испарителях “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия), путем правильных расчётов, инженеры компании добились увеличения данного коэффициента до 98%.

Испарительные установки компании “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) теряют только два процента тепла. Остальное количество используется для испарения газа.

Практически все европейские и американские производители испарительной техники совершенно ошибочно трактуют понятие «редундантная защита» (условие для реализации обеспечения дублирования функций защиты от перегрева и переохлаждения).

Понятие «редундантная защита» подразумевает под собой реализацию «подстраховки» отдельных рабочих узлов и блоков или всего оборудования полностью, путем использования дублированных элементов разных производителей и с разными принципами действия. Только в таком случае можно минимизировать возможность выхода оборудования из строя.

Многие производители пытаются реализовать данную функцию (при защите от переохлаждения и попадания жидкой фракции СУГ к потребителю), устанавливая на входную линию подачи два магнитных клапана, включенных последовательно, одного производителя. Или используют два последовательно включенных в сеть температурных датчика включения/открытия клапанов.

Представьте себе ситуацию. Один магнитный клапан завис в открытом состоянии. Как Вы сможете определить, что клапан вышел из строя? НИКАК! Установка будет работать дальше, потеряв возможность вовремя обеспечить безопасность срабатывания при переохлаждении в случае выхода из строя второго клапана.

В испарителях PP-TEC данная функция была реализована совершенно другим путём.

В испарительных установках компания “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) использует алгоритм совокупной работы трёх элементов защиты от переохлаждения:

1. Электронный прибор
2. Магнитный клапан
3. Механический запорный клапан в отсекателе.

Все три элемента имеют абсолютно разный принцип действия, что позволяет с уверенностью говорить о невозможности возникновения ситуации, при которой не испарённый газ в жидком виде попадёт в трубопровод потребителя.

В испарительных установках компании “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) было реализовано то же самое при реализации защиты испарителя от перегрева. В элементах задействована как электроника, так и механика.

Компанией “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) впервые в мире была реализована функция интегрирования отсекателя жидкости в полость самого испарителя с возможностью константного подогрева отсекателя.

Ни один производитель испарительной техники не использует данную собственно разработанную функцию. Используя подогреваемый отсекатель, испарительные установки “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия), получили возможность испарения тяжелых составляющих СУГ.

Многие производители, копируя друг у друга, устанавливают отсекатель на выходе перед регуляторами. Содержащиеся в газе меркаптаны, серы и тяжелые газы, имеющие очень высокую плотность, попадая в холодный трубопровод, конденсируются и откладываются на стенках труб, отсекателя и регуляторов, что существенно сокращает срок службы оборудования.

В испарителях “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) тяжелые осадки в расплавленном состоянии держатся в отсекателе до удаления их через сбросной шаровой клапан в испарительной установке.

Отсекая меркаптаны, компания “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) смогла добиться увеличения срока службы установок и регуляторных групп в разы. А значит, бережно отнестись к эксплуатационным расходам, не требующим постоянной замены мембран регуляторов, либо их полной дорогостоящей замены, ведущей к простою испарительной установки.

А реализованная функция подогрева электромагнитного клапана и фильтра на входе в испарительную установку не дает возможности скапливается в них воде и при замерзании в электромагнитных клапанах выводить из строя при срабатывании. Либо ограничивать вход жидкой фазы в испарительную установку.

Испарительные установки Немецкой компании “PP-TEC «Innovative Fluessiggas Technik” (Германия) - это надежная и стабильная работа в течение долгих лет эксплуатации.

Агрегаты, имеющие опорные стойки, проверяются на горизонтальность и крепятся фундаментными болтами, после чего производится обвязка агрегата трубопроводами, контрольная проверка соосности валов, монтаж силовых кабелей, электроаппаратуры и приборов автоматики. Монтаж заканчивается индивидуальными испытаниями вхолостую и под нагрузкой.

К монтажу испарителя приступают в разобранном виде: бак, панели, коллекторы, мешалки, отделитель жидкости. Бак проверяется на герметичность, панели проверяются на вертикальность, коллекторы на горизонтальность. Делается пробный пуск мешалки. Затем монтируется на отдельной площадке отделитель жидкости. Бак снаружи теплоизолируется, собранный испаритель подвергается индивидуальному испытанию.

Монтаж батарей и воздухоохладителей

Воздухоохладитель(в/о)

Для крепления подвесных в/ов процессе строительства между плитами покрытия или перекрытия предусматриваются металлические закладные детали. Но поскольку расположение воздухоохладителей может не совпадать с закладными деталями дополнительно предусматривается специальная металлоконструкция.

Заканчивается монтаж индивидуальными испытаниями в/о, которые включают обкатку вентилятора и при необходимости проверку на прочность и плотность трубного пространства. Постаментныев/о могут устанавливаться либо на опоры фундамента, либо при размещении на антресолях на металлические опоры. Монтаж включает установку в проектное положение, выверку, закрепление, подводку трубопроводов х/а, прокладку дренажноготрубопровода, подводку электрических кабелей.

Батарея

Могут быть потолочные,пристенные. Для крепления потолочных батарей используют закладные детали. Батареи составляются из секций и могут быть коллекторные и змеевиковые.Испытываю на плотность и прочность со всей системой.

Монтаж агрегатированного оборудования

Перед монтажом проверяется готовность помещения,фундаменты, комплектность и состояние оборудования, наличие технической документации. Агрегаты могут размещаться либо в одном помещении, машинном отделении, либо рассредотачиваться по подсобным помещениям. В последнем случае на 1м 3 помещения должно быть не более 0,35кг(напр.R22). Помещение должно быть оборудовано системой вентиляции. Запрещается устанавливать агрегаты на лестничных площадках, под лестницами, в коридорах, в вестибюлях, в фойе.

В машинном отделении нужно соблюдать следующее:

1. Ширина главного прохода не менее 1,2 м;

2. Между выступающими частями оборудования не меньше 1 м;

3. Расстояние между агрегатом и стеной не меньше 0,8 м.

Щиты с арматурой размещаются на стене возле агрегата.

Трубопроводы прокладываются с уклоном обеспечивающий возврат масла в картер компрессора.Термо-регулирующий вентиль устанавливаются капиллярной трубкой вверх.

Компрессорно-конденсаторные агрегаты поступают с завода заполненными х/а, поэтому перед испытанием системы на плотность и прочность они отключаются.

Монтаж трубопроводов

При прокладке трубопроводов в стене устанавливается гильза, диаметром на 100-200 мм больше диаметра трубопроводов.

В зависимости от среды и условий работы трубопроводы подразделяются на: А-высокотоксичные; Б-пожаровзрывоопасные; В-все остальные.

В зависимости от категорий к трубопроводам предъявляются различные требования в отношении: сортамента, арматуры, вида соединения, контроля качества сварного шва, условий испытаний. Напр. Для аммиачных применяют бесшовные стальные трубы, которые соединяют с фасонными участками и между собой при помощи сварки, а с оборудованием и арматурой при помощи фланцевых соединений(шип-паз, выступ-впадина). Для фреоновых ХМ используются медные трубы, которые соед. между собой при помощи пайки, а с оборудованием, арматурой при помощи соед. нипель-штуцер-накидная гайка.

Для хладоносителя и воды используются стальные сварные с продольным швом трубы. Между собой соед. при помощи резьбовых соед.

При прокладке водяных трубопроводов в земле не разрешается их пересечение с электрическими кабелями. Трубопроводы изготавливаются на основе монтажных схем и чертежей, а также спецификации труб, опор, подвесок. Чертежи содержат размеры и материал труб и арматуры, фрагменты подвязки к оборудованию, места установки опор, подвесок. В помещении разбивается трасса трубопроводов, т.е. на стенах делаются отметки, соответствующие осям трубопроводов, по этим осям размечаются места установки узлов крепления, арматуры, компенсаторов. Устанавливаются кронштейны и закладные детали для крепления и заливаются бетоном. До монтажа трубопроводов должно быть установлено все оборудование, так как монтаж трубопроводов начинают от оборудования. На неподвижные опоры поднимаются сборочные узлы и закрепляются в нескольких точках. Затем узел присоединяется к патрубку оборудования, выверяется и предварительно закрепляется. Затем к узлу присоединяется прямолинейный участок путем прихватки сваркой. Собранный участок проверяется на прямолинейность и монтажные стыки свариваются. В заключении проводится контрольная проверка и участок трубопровода в соед. закрепляют окончательно. После монтажа трубопроводы продуваются сжатым воздухом(водяные-водой) и испытываются на плотность и прочность.

Монтаж воздуховодов

В целях унификации расположения воздуховодов относительно строительных конструкций следует использовать рекомендуемые монтажные положения:

Параллельность а 1 =а 2

Расстояние до стен(колонн)

Х=100 при =(100-400)мм

Х=200 при =(400-800)мм

Х=400 при от 800 мм

Минимально допустимое расстояние от оси воздуховодов до наружной поверхности должно быть не менее 300 мм + половина Возможны варианты прокладки нескольких воздуховодов относительно горизинтальной оси.

Расстояние до наружной стенки(от осей воздуховодов)

-минимально допустимое расстояние от осей воздуховодов до поверхности потолка

При прохождении воздуховодов через строительные конструкции разъемные соед. воздуховодов следует размещать на расстоянии не менее 100мм от поверхности этих конструкций. Крепление воздуховодов выполняется на расстоянии не больше 4х метров относительно друг друга, при диаметре или размеров большей стороны воздуховода менее 400 мм, и не более 3х метров при больших диаметрах(горизонтальные неизолированные на бесфланцевых соед.), на расстоянии не более 6м при диаметре до 2000 мм (неизолированные гор. металлические воздуховоды на фланцевом соед.)

Способы соед. воздуховодов:

Фланцевое соед.;

Телескопическое соед.;

1,2 – склепываемые детали; 3 – корпус заклепки; 4 – головка стержня; 5 – концентратор напряжений; 6 – упор; 7 – цанга; 8 – стержень. Цанга 7 тянет стержень 8 влево. Упор 6 прижимает заклепку 3 к склепываемым деталям 1,2. Головка стрежня 4 развалбцовывает заклепку 3 с внутренней стороны и при определенном усилии стержень 8 отрывает ее.

Бандажное соед.;

1-бандаж

2-прокладка

3-соед. воздуховоды

Эксплуатация и сервис СКВ

После сдачи заказчику законченных монтажом систем начинается их эксплуатация. Эксплуатация СКВ – постоянное использование системы при нормальной ее работе в целях создания и поддержания заданных условий в обслуживаемых объектах. В ходе эксплуатации производят включение системы, техническое обслуживание, оформление предусмотренной документации, регистрацию в журналах рабочих параметров, а также замечания по работе. Обеспечение бесперебойной и эффективной работы СКВ осуществляют службы эксплуатации в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Они вкл. в себя: сроки техобслуживания, профилактического осмотра, ремонтов, сроки поставки запчастей, инструктажа и материалов. СКВ также используются схемами систем, актами на скратые работы, акты на отступление от проекта, технологические паспорта на оборудование. Перед вводом в эксплуатацию СКВ проводятся их испытания и наладка. Испытания вкл. индивидуальные испытания смонтированного оборудования, пневматические испытания подсистем тепло и холодоснабжения, а также системы воздуховодов. Результаты испытаний оформляются соответствующим актом. Целью работ по наладке СКВ явл. Достижение и стабильное поддержание заданных параметров при наиболее экономичном режиме работы всех систем. При наладке рабочие параметры системы устанавливаются в соответствии с проектными и нормативными показателями. В процессе обслуживания системы проверяют тезническое состояние всего оборудования, размещение и исправность регулирующих устройств и контрольно-измерительных приборов. По результатам проверки составляют дефектную ведомость. Если установленное оборудование соответствует проекту, то проводят испытания и наладку всех систем в след. последовательности: - наладка всех функциональных блоков ЦК для вывода его на проектные параметры; - аэродинамическая регулировка системы на проектные расходы воздуха по ответвлениям; - испытание и наладка источника теплоты и холода, насосной станции; - наладка систем фанкойлов, воздухоохладителей и воздухонагревателей ЦК; - измерение и проверка параметров воздуха в помещении с нормативными.

Многие ремонтники часто задают нам следующий вопрос: "Почему в ваших схемах питание Ег к испарителю всегда подводится сверху, является ли это обязательным требованием при подключении испарителей?" Настоящий раздел вносит ясность в этот вопрос.
А) Немного истории
Мы знаем, что когда температура в охлаждаемом объеме уменьшается, одновременно падает давление кипения, поскольку полный перепад температур остается почти постоянным (см. раздел 7. "Влияние температуры охлаждаемого воздуха").

Несколько лет назад это свойство часто использовалось в холодильном торговом оборудовании в камерах с положительной температурой для остановки компрессоров, когда температура холодильной камеры достигала требуемой величины.
Такая технология имущества:
имела два пре-
Регулятор НД
Регулирование по давлению
Рис. 45.1.
Во-первых, она позволяла обходиться без задающего термостата, поскольку реле НД выполняло двойную функцию - задающего и предохранительного реле.
Во-вторых, для обеспечения размораживания испарителя при каждом цикле достаточно было настроить систему так, чтобы компрессор запускался при давлении, соответствующем температуре выше 0°С, и таким образом сэкономить на системе оттайки!
Однако, когда компрессор останавливался, для того, чтобы давление кипения в точности соответствовало температуре в холодильной камере, обязательно требовалось постоянное наличие жидкости в испарителе. Вот почему в то время испарители запитывались очень часто снизу и все время были наполовину залиты жидким хладагентом (см. рис. 45.1).
В наши дни регулирование по давлению используется достаточно редко, так как оно имеет следующие отрицательные моменты:
Если конденсатор имеет воздушное охлаждение (наиболее частый случай), давление конденсации в течение года сильно меняется (см. раздел 2.1. "Конденсаторы с воздушным охлаждением. Нормальная работа "). Эти изменения давления конденсации обязательно приводят к изменениям давления кипения и, следовательно, изменениям полного температурного перепада на испарителе. Таким образом, температура в холодильной камере не может поддерживаться стабильной и будет подвергаться большим изменениям. Поэтому необходимо либо использовать конденсаторы с водяным охлаждением, либо применять эффективную систему стабилизации давления конденсации.
Если возникают хотя бы небольшие аномалии в работе установки (по давлениям кипения или конденсации), приводящие к изменению полного температурного перепада на испарителе, даже незначительного, температура в холодильной камере не может больше поддерживаться в заданных пределах.

Если нагнетающий клапан компрессора недостаточно герметичен, то при остановках компрессора давление кипения быстро растет и возникает опасность увеличения частоты циклов "пуск-останов" компрессора.

Вот почему в наши дни для отключения компрессора наиболее часто используется датчик температуры в охлаждаемом объеме, а реле НД выполняет только функции защиты (см. рис. 45.2).

Заметим, что в этом случае способ за-питки испарителя (снизу или сверху) почти не оказывает заметного влияния на качество регулирования.

Б) Конструкция современных испарителей

При увеличении холодопроизводительности испарителей, их размеры, в частности длина трубок, используемых для их изготовления, также увеличиваются.
Так, в примере на рис. 45.3, конструктор для получения производительности в 1 кВт должен последовательно соединить две секции по 0,5 кВт каждая.
Но такая технология имеет ограниченное применение. Действительно, при удвоении длины трубопроводов потери давления также удваиваются. То есть, потери давления в больших испарителях быстро становятся слишком большими.
Поэтому, при повышении мощности изготовитель больше не располагает отдельные секции последовательно, а соединяет их параллельно с тем, чтобы сохранить потери давления как можно ниже.
Однако при этом требуется, чтобы каждый испаритель был запитан строго одинаковым количеством жидкости, в связи с чем изготовитель устанавливает на входе в испаритель распределитель жидкости.

3 секции испарителя, соединенные параллельно
Рис. 45.3.
Для таких испарителей вопрос о том, снизу или сверху их запитывать, уже не стоит, поскольку они запитываются только через специальный распределитель жидкости.
Теперь рассмотрим способы поОсоеОинения трубопроводов к различным типам испарителей.

Для начала, в качестве примера, возьмем небольшой испаритель, малая производительность которого не требует применения распределителя жидкости (см. рис. 45.4).

Хладагент поступает на вход испарителя Е и потом опускается по первой секции (изгибы 1, 2, 3). Далее он поднимается во второй секции (изгибы 4, 5, 6 и 7) и перед тем, как покинуть испаритель на выходе из него S, вновь опускается по третьей секции (изгибы 8, 9, 10 и 11). Заметим, что хладагент опускается, поднимается, затем вновь опускается, и движется навстречу направлению движения охлаждаемого воздуха.
Рассмотрим теперь пример более мощного испарителя, который имеет значительные размеры и запитан с помощью распределителя жидкости.

Каждая доля полного расхода хладагента поступает на вход своей секции Е, поднимается в первом ряду, потом опускается во втором ряду и покидает секцию через свой выход S (см. рис. 45.5).
Иначе говоря, хладагент поднимается, потом опускается в трубах, всегда двигаясь против направления движения охлаждающего воздуха. Итак, каким бы ни был тип испарителя, хладагент попеременно то опускается, то поднимается.
Следовательно, понятия об испарителе, зачитанном сверху или снизу, не существует, особенно для наиболее часто встречающегося случая, когда испаритель запитыеается через распределитель жидкости.

С другой стороны, в обоих случаях мы увидели, что воздух и хладагент двигаются по принципу противотока, то есть навстречу друг другу. Полезно напомнить основания для выбора такого принципа (см. рис. 45.6).

Поз. 1: этот испаритель запитан через ТРВ, который настроен таким образом, чтобы обеспечивать перегрев 7К. Для обеспечения такого перегрева паров, покидающих испаритель, служит определенный участок длины трубопровода испарителя, обдуваемый теплым воздухом.
Поз. 2: Речь идет о том же самом участке, но с направлением движения воздуха, совпадающим с направлением движения хладагента. Можно констатировать, что в этом случае длина участка трубопровода, обеспечивающего перегрев паров, возрастает, поскольку обдувается более холодным воздухом, чем в предыдущем случае. Это означает, что испаритель содержит меньше жидкости, следовательно, ТРВ в большей степени перекрыт, то есть давление кипения ниже и холодопроизводительность ниже (см. также раздел 8.4. "Терморегулирую-щий вентиль. Упражнение").
Поз. 3 и 4: Хотя испаритель запитан снизу, а не сверху, как на поз. 1 и 2, наблюдаются те же самые явления.
Таким образом, хотя в большинстве примеров испарителей с прямым циклом расширения, рассматриваемых в настоящем руководстве, они запитываются жидкостью сверху, это сделано исключительно для упрощения и в целях более понятного изложения материала. На практике монтажник-холодильщик реально почти никогда не совершит ошибку в подключении распределителя жидкости к испарителю.
В том случае, когда у вас возникают сомнения, если направление прохождения воздуха через испаритель не очень ясно обозначено, чтобы выбрать способ подключения трубопроводов к испарителю, строго соблюдайте предписания разработчика с целью достижения холодо-производителъности, заявленной в документации на испаритель.

Группа компаний «МЭЛ» - оптовый поставщик систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries.

www.сайт Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ) для охлаждения вентиляции получают все большее распространение при проектировании систем центрального охлаждения зданий. Преимущества их очевидны:

Во-первых, это цена одного кВт холода. По сравнению с чиллерными системами охлаждение приточного воздуха с помощью ККБ не содержит промежуточного хладоносителя, т.е. воды или незамерзающих растворов, поэтому обходится дешевле.

Во-вторых, удобство регулирования. Один компрессорно конденсаторный агрегат работает на одну приточную установку, поэтому логика управления едина и реализуется с помощью стандартных контроллеров управления приточных установок.

В-третьих, простота монтажа ККБ для охлаждения системы вентиляции. Не нужно дополнительных воздуховодов, вентиляторов и т.д. Встраивается только теплообменник испарителя и все. Даже дополнительная изоляция приточных воздуховодов часто не требуется.

Рис. 1. ККБ LENNOX и схема его подключения к приточной установке.

На фоне таких замечательных преимуществ на практике сталкиваемся с множеством примеров кондиционирования системы вентиляции, в которых ККБ либо вообще не работают, либо в процессе работы очень быстро выходят из строя. Анализ этих фактов показывает, что часто причина в неправильном подборе ККБ и испарителя для охлаждения приточного воздуха. Поэтому рассмотрим стандартную методику подбора компрессорно конденсаторных агрегатов и постараемся показать ошибки, которые допускаются при этом.

НЕПРАВИЛЬНАЯ, но наиболее часто встречающаяся, методика подбора ККБ и испарителя для прямоточных приточных установок

В качестве исходных данных нам необходимо знать расход воздуха приточной установки. Зададим для примера 4500 м3/час.
Приточная установка прямоточная, т.е. без рециркуляции, работает на 100% наружном воздухе.
Определим район строительства – например Москва. Расчетные параметры наружного воздуха для Москвы +28С и 45% влажность. Эти параметры принимаем за начальные параметры воздуха на входе в испаритель приточной системы. Иногда параметры воздуха принимают «с запасом» и задают +30С или даже +32С.
Зададим необходимые параметры воздуха на выходе из приточной системы, т.е. на входе в помещение. Часто эти параметры задают на 5-10С ниже, чем требуемая температура приточного воздуха в помещении. Например, +15С или даже +10С. Мы остановимся на среднем значении +13С.
Далее с помощью i-d диаграммы (рис. 2) строим процесс охлаждения воздуха в системе охлаждения вентиляции. Определяем необходимый расход холода в заданных условиях. В нашем варианте требуемый расход холода 33,4 кВт.
Подбираем ККБ по требуемому расходу холода 33,4 кВт. Есть в линейке ККБ ближайшая большая и ближайшая меньшая модель. Например, для производителя LENNOX это модели: TSA090/380-3 на 28 кВт холода и TSA120/380-3 на 35,3 кВт холода.

Принимаем модель с запасом на 35,3 кВт, т.е. TSA120/380-3.

А теперь мы расскажем, что будет происходить на объекте, при совместной работе приточной установки и подобранного нами ККБ по вышеописанной методике.

Проблема первая – завышенная производительность ККБ.

Кондиционер вентиляции подобран на параметры наружного воздуха +28С и 45% влажность. Но заказчик планирует его эксплуатировать не только когда на улице +28С, в помещениях зачастую уже жарко за счет внутренних теплоизбытков начиная с +15С на улице. Поэтому на контроллере устанавливается температура приточного воздуха в лучшем случае +20С, а в худшем еще ниже. ККБ выдает либо 100% производительности, либо 0% (за редкими исключениями плавного регулирования при использования наружных блоков VRF в виде ККБ). ККБ при понижении температуры наружного (заборного) воздуха свою производительность не уменьшает (а фактически даже немного увеличивает за счет большего переохлаждения в конденсаторе). Поэтому при понижении температуры воздуха на входе в испаритель ККБ будет стремиться выдавать и меньшую температуру воздуха на выходе из испарителя. При наших данных по расчетам получается температура воздуха на выходе +3С. Но этого быть не может, т.к. температура кипения фреона в испарителе +5С.

Следовательно, понижение температуры воздуха на входе в испаритель до +22С и ниже, в нашем случае приводит к завышенной производительности ККБ. Далее происходит недокипание фреона в испарителе, возвращение жидкого хладагента на всасывание компрессора и, как следствие, выход компрессора из строя из за механического повреждения.

Но на этом наши проблемы, как ни странно, не кончаются.

Проблема вторая – ЗАНИЖЕННЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ.

Давайте внимательно посмотрим на подбор испарителя. При подборе приточной установки задаются конкретные параметры работы испарителя. В нашем случае это температура воздуха на входе +28С и влажность 45% и на выходе +13С. Значит? испаритель подбирается ИМЕННО на эти параметры. Но что будет происходить, когда температура воздуха на входе в испаритель будет, например не +28С, а +25С? Ответить достаточно просто, если посмотреть на формулу теплопередачи любых поверхностей: Q=k*F*(Tв-Tф). k*F – коэффициент теплопередачи и площадь теплообмена не изменятся, эти величины постоянные. Тф – температура кипения фреона не изменится, т.к. она также поддерживается постоянной +5С (в нормальном режиме работы). А вот Тв – средняя температура воздуха стала меньше на три градуса. Следовательно, и количество переданного тепла станет меньше пропорционально температурному перепаду. Но ККБ «про это не знает» и продолжает выдавать положенные 100% производительности. Жидкий фреон снова возвращается на всасывание компрессора и приводит к вышеописанным проблемам. Т.е. расчетная температура испарителя является МИНИМАЛЬНОЙ рабочей температурой ККБ.

Тут можно возразить – «А как же работа он-офф сплит систем?» расчетная температура в сплитах +27С в помещении, а фактически они могут работать до +18С. Дело в том, что в сплит системах площадь поверхности испарителя подбирается с очень большим запасом, как минимум 30%, как раз для компенсации снижения теплопередачи при понижении температуры в помещении или снижении скорости вентилятора внутреннего блока. Ну и наконец,

Проблема третья – подбор ККБ «С ЗАПАСОМ»…

Запас по производительности при подборе ККБ крайне вреден, т.к. запас – это жидкий фреон на всасывании компрессора. И в финале имеем заклиненный компрессор. В целом максимальная производительность испарителя должна быть всегда больше, чем производительность компрессора.

Постараемся ответить на вопрос – а как же ПРАВИЛЬНО подбирать ККБ для приточных систем?

Во-первых, необходимо понимание того, что источник холода в виде компрессорно-конденсаторный блок не может быть единственным в здании. Кондиционирование системы вентиляции может только снять часть пиковой нагрузки, поступающей в помещение с вентиляционным воздухом. А подержание определенной температуры внутри помещения в любом случае ложится на местные доводчики (внутренние блоки VRF или фанкойлы). Поэтому ККБ должно не поддерживать определенную температуру при охлаждении вентиляции (это и невозможно по причине он-офф регулирования), а снижать теплопоступления в помещения при превышении определенной наружной температуры.

Пример системы вентиляции с кондиционированием:

Исходные данные: город Москва с расчетными параметрами для кондиционирования +28С и 45% влажность. Расход приточного воздуха 4500 м3/час. Теплоизбытки помещения от компьютеров, людей, солнечной радиации и т.д. составляют 50 кВт. Расчетная температура в помещениях +22С.

Производительность кондиционирования должна подбираться таким образом, чтобы ее хватало при наихудших условиях (максимальных температурах). Но также кондиционеры вентиляции должны без проблем работать и при неких промежуточных вариантах. Причем большую часть времени системы кондиционирования вентиляции работают как раз при загрузке 60-80%.

Задаем расчетную температуру наружного воздуха и расчетную температуру внутреннего. Т.е. главная задача ККБ – охлаждение приточного воздуха до температуры в помещении. Когда температура наружного воздуха меньше требуемой температуры воздуха в помещении – ККБ НЕ ВКЛЮЧАЕТСЯ. Для Москвы от +28С до требуемой температуры в помещении +22С получаем разность температур 6С. В принципе перепад температур на испарителе не должен быть больше 10С, т.к. температура приточного воздуха не может быть менее температуры кипения фреона.

Определяем требуемую производительность ККБ исходя из условий охлаждения приточного воздуха от расчетной температуры +28С до +22С. Получилось 13,3 кВт холода (i-d диаграмма).

Подбираем по требуемой производительности 13,3 ККБ из линейки популярного производителя LENNOX. Подбираем ближайший МЕНЬШИЙ ККБ TSA 036/380-3с производительностью 12,2 кВт.

Подбираем испаритель приточки из наихудших для него параметров. Это температура наружного воздуха, равная требуемой температуре в помещении – в нашем случае +22С. Производительность испарителя по холоду равна производительности ККБ, т.е. 12.2 кВт. Плюс запас по производительности 10-20% на случай загрязнения испарителя и т.д.

Определяем температуру приточного воздуха при температуре наружного +22С. получаем 15С. Выше температуры кипения фреона +5С и выше температуры точки росы +10С, значит, изоляцию приточных воздуховодов можно не делать (теоретически).

Определяем оставшиеся теплоизбытки помещений. Получается 50 квт внутренних теплоизбытков плюс небольшая часть от приточного воздуха 13,3-12,2=1,1 кВт. Итого 51,1 кВт – расчетная производительность для систем местного регулирования.

Выводы: основная идея, на которую хотелось бы обратить внимание – это необходимость расчета компрессорно конденсаторного блока не на максимальную температуру наружного воздуха, а на минимальную в диапазоне эксплуатации кондиционера вентиляции. Расчет ККБ и испарителя, проведенный на максимальную температуру приточного воздуха приводит к тому, что нормальная работа будет только при диапазоне наружных температур от расчетной и выше. А если температура снаружи ниже расчетной – будет неполное кипение фреона в испарителе и возврат жидкого хладагента на всасывание компрессора.