Metóda retrofitu a chladivá s vysokým teplotným sklzom

Transcription

1 Odborný časopis Metóda retrofitu a chladivá s vysokým teplotným sklzom Vyhlásenie spoločnosti Danfoss Autori Norbert Blatz, Global Application Excellence Manager, John Broughton, Global Application Expert, Commercial Refrigeration, Rasmus Damgaard Poulsen, špecialista, Global Laboratory Technology, Ph.D. Chemistry, Thierry Legay, Application Excellence Manager. Danfoss Cooling, september 2016 Tento súbor dokumentov bude prostredníctvom všeobecných, ako aj podrobných informácií poskytovať informácie o realizácii metódy retrofitu a chladivách s vysokým teplotným sklzom v spojení s aplikáciou. Vzhľadom na to, že táto téma bude v oblasti chladenia a klimatizácie niekoľko rokov aktuálna, tento súbor dokumentov sa vyhotoví čo najširším spôsobom. Všetky uvedené príklady by sa preto mali považovať za neutrálne, ktoré slúžia len na to, aby sa rozobrali technické aspekty. Spoločnosť Danfoss ponúka široké portfólio produktov v oblasti chladív s nízkym potenciálom globálneho otepľovania (low Global Warming Potential nízky GWP). Najnovšie informácie vám poskytne príslušný zástupca spoločnosti Danfoss. Preberanie metódy retrofitu sa týka len existujúcich systémov, ktoré by mali byť vybavené alternatívnym chladivom. Dôvody na uvažovanie o realizácii metódy retrofitu: 1. Typ chladiva už nie je povolený 2. Typ chladiva už nie je dostupný 3. Výmena celého zariadenia je príliš drahá Malo by sa vždy vychádzať z toho, že nový systém s najmodernejším chladivom s nízkym GWP by mal byť účinnejší, a preto by mal mať nižšie prevádzkové náklady ako starý zmodernizovaný systém. 1. Rýchla kontrola pred vykonaním retrofitu (Norbert Blatz) Pred začatím realizácie retrofitu je potrebné, aby sa overilo, či má systém príslušný rozsah na vybavenie chladivom. Možno je potrebné vykonať ďalšie zmeny. 2. Nahrádzanie chladiva; Chemická kompatibilita komponentov (Rasmus Damgaard Poulsen) Ide o rozšírenie témy Rýchla kontrola a podrobnejšie prebratie toho, ktoré scenáre sú pri retrofite systému možné, a čo to znamená pre komponenty a materiály. 3. Postup retrofitu systému (Norbert Blatz, Thierry Legay) Ide o podrobné pokyny súvisiace s postupom pri retrofite systému. Ako príklad slúži malý systém, ktorý sa môže vo väčšom rozsahu zmeniť na zložitejšie systémy. 4. Retrofit systémov pomocou chladív s teplotným sklzom (Norbert Blatz, John Broughton) Väčšina chladív, ktoré sa používajú na účely retrofitu, ale aj pri navrhovaní nového systému, sú také typy chladív, ktoré disponujú relatívne vysokým teplotným sklzom. Uvedie sa podrobný opis toho, čo to vlastne je a čo to znamená pre systém a aplikáciu, a zároveň s čo najpodrobnejšou súvislosťou s praxou.

2 1. Rýchla kontrola pred vykonaním retrofitu Autor Norbert Blatz, Global Application Excellence Manager Kompresor: Dokáže kompresor fungovať s novým chladivom? Overte si rozsah zmeny chladiacej kapacity. Zachová sa vhodnosť plášťa aplikácie? Overte si hraničné hodnoty teploty a tlaku. Vo väčšine prípadov je potrebné, aby sa olejová náplň vymenila za novú. Kondenzátor: Skontrolujte, či bude kapacita zodpovedať novej kapacite kompresora. Chladivá s teplotným sklzom si kvôli nižšiemu priemernému teplotnému rozdielu vyžadujú väčší povrch. Môže to spôsobiť zvýšenie teploty kondenzácie. Odparovač: Overte si, či sa zachová súlad kapacity, resp. výkonu s požiadavkami na skladovací priestor z hľadiska vlhkosti. Chladivá s teplotným sklzom môžu spôsobiť vyššiu rýchlosť odvlhčovania. Ventily: Solenoidové ventily a iné typy ventilov s gumovými tesneniami sa musia vybaviť novými tesneniami. Dôvodom je to, že v dôsledku vstupu oleja/chladiva do materiálu môže dôjsť k jeho napučaniu. Pri použití nového oleja/chladiva sa starý obsah vymyje, tesnenie už nebude tesniť a po určitom čase dôjde k úniku do okolia. Termostatické expanzné ventily alebo ventily, ktoré majú termostatický prvok požadovaný pre konkrétne chladivo nie je možné použiť práve s novým typom chladiva. Ako prvý krok je možné porovnať krivku tlak teplota starého aj nového chladiva. Ak je možné ventil nastaviť a rozdiel pri požadovanej teplote systému sa nelíši o viac ako o 3 K, môže byť možné prispôsobenie novému stavu. V prípade akýchkoľvek pochybností si to overte u pracovníkov spoločnosti Danfoss. Iné regulačné ventily, napr. regulačné ventily tlaku, si môžu vyžadovať vykonanie opätovného nastavenia. V prípade nového chladiva skontrolujte, či rozsah nastavenia ventilu a maximálny pracovný tlak systému sú stále v poriadku. Potrubie: Skontrolujte rozmery potrubia. Nové chladivo môže mať rôzne hodnoty hustoty a entalpie (prenos tepla). Výsledkom je nepretržité udržiavanie rôznych rýchlosti a poklesu tlaku v existujúcom potrubí. Kritickým bodom môže byť nasávacie potrubie a návrat oleja! Regulátor: Skontrolujte, či sú potrebné úpravy nastavenia regulátora. Pri novom type chladiva sa musí udržiavať nastavenie regulátora prehriatia. Možno bude potrebné použiť aj iné nastavenie teploty a tlaku. Termostat Regulácia tlaku Solenoidový ventil Expanzný ventil Dvojitá regulácia tlaku Odlučovač oleja Regulátor tlaku odparovača Kondenzátor Odparovač NRD Priezor Filtračný sušič Kompresor Prijímač Regulátor tlaku kondenzátora Guľový ventil Guľový ventil 2 DKRCC.PE.000.H2.29 Danfoss DCS

3 2. Nahrádzanie chladiva; Chemická kompatibilita komponentov Autor Rasmus Damgaard Poulsen, špecialista, Global Laboratory Technology, Ph.D. Chemistry Vykonanie retrofitu chladiacich systémov sa v aktuálnom operačnom systéme definuje ako nahradenie chladiva a/ alebo oleja. Je všeobecne známe, že dôsledky sa týkajú najmä kompatibility tesnení vedúcej k úniku alebo nesprávnej funkcii systému, ako aj nastavenia jednotlivých systémov (napríklad rozširujúcich zariadení a iných menovitých veľkostí komponentov používaných v systéme). Tento článok sa zameriava na problémy týkajúce sa kompatibility materiálu, ktoré sa môžu vyskytnúť počas dodatočnej inštalácie komponentov do chladiacich systémov. Pri problémoch súvisiacich s kompresorom, zmenách kapacity a účinnosti v dôsledku nových termodynamických údajov alebo funkčných zmien, ako sú úpravy prehrievania pri rozširujúcich zariadeniach, sa nezvláda miešateľnosť s vlhkosťou. Znepokojenie v súvislosti s kompatibilitou spočíva v tom, že zmena chémie pri prechode z jednej zmesi chladiva/oleja na inú spôsobí významné zmeny v činnosti tesnení, ktoré vedú k úniku alebo poruche funkčnosti komponentov Danfoss. Z technického hľadiska sa obavy týkajú hlavne rizika vzniku objemových zmien a problémov kompresie bežného nedynamického tesnenia, pri ktorom majú okrem iných parametrov význam aj také vlastnosti, ako sú tvrdosť, lepivosť, predĺženie či schopnosť fungovať pri maximálnej a minimálnej teplote. Toto riziko je všeobecne známe a výrobcovia tesnení aj retrofitných chladív v súčasnosti uvádzajú, že v prípade vykonania retrofitu, teda nahradenia chladiva, by sa mali vymeniť aj všetky tesnenia. Známa je aj skutočnosť, že v prípade mnohých tesnení, ktoré sa používajú v chladiacich systémoch, môžu mať rôzne typy oleja iný vplyv, pokiaľ ide o zmenu vlastností tesniaceho materiálu. Obvykle sa pri realizácii retrofitu vyskytujú obavy, že zmena môže viesť k tomu, že častice a zvyšky prichytené v systéme pred vykonaním retrofitu sa môžu za nových podmienok oddeliť. Tie môžu v zmodernizovanom systéme predstavovať nečistoty alebo spôsobiť nechcené mechanické problémy. V prípade realizácie retrofitu existujú tri hlavné prípady, a to retrofit typu 1, 2 a 3, ktorým sa je potrebné vzhľadom na problémy s nekompatibilitou venovať: Typ Typ retrofitu chladiva 1 HFC za HFC/HFO 2 HCFC za HFC/HFO 2 HCFC za HFC/HFO Typ oleja Podrobné informácie týkajúce sa zmeny vlastností Posúdenie rizika POE za POE Ako bývalé, tak aj retrofitné chladivo má vzhľadom na chemikálie Veľmi nízke PVE za PVE podobné vlastnosti. MO za MO Bývalé aj retrofitné chladivo má vzhľadom na chemikálie odlišné Nižšie AB za AB vlastnosti. MO za POE/PVE Bývalé a retrofitné chladivo má vzhľadom na chemickú Vysoké AB za POE/PVE kompatibilitu s tesneniami odlišné vlastnosti. Zmena oleja môže spôsobiť odlišné vlastnosti. Poznámka: Vyššie uvedené posúdenie rizika je platné iba v prípade, že sa vykonala výmena všetkých tesnení. Podrobné posúdenie je uvedené nižšie. Poznámka: Uvedenie názvov neplnohalogénovaný chlórfluórovaný uhľovodík (HCFC); fluórovaný uhľovodík (HFC); fluórovaný olefín (HFO), polyolester (POE); polyvinyléter (PVE); minerálny olej (MO); alkylbenzén (AB) Danfoss DCS DKRCC.PE.000.H2.29 3

4 Nahrádzanie chladiva; Chemická kompatibilita komponentov (pokrač.) Retrofit typu 1 Výmena chladiva za chladivo s podobnými vlastnosťami kompatibility pri zostávajúcom oleji rovnakého typu Výmenou chladiva sa nezmenia vlastnosti tesniaceho materiálu, čo vedie k vysokým rizikám. Môže ísť o retrofit typu HFC za typ HFC/HFO pri zachovaní oleja POE. V prípade podobných špecifikácií teploty a tlaku budú obavy v súvislosti s rizikami veľmi malé. Pri výmene tesnení je riziko veľmi nízke, keďže všetko chladivo je odstránené. Každý olej bude v prípade, že v starom systéme nedošlo k jeho krakovaniu alebo poškodeniu, reagovať na realizáciu retrofitu podobne, ako nový olej. Riziko komplikácií je veľmi nízke, čo potvrdzujú aj historické údaje Retrofit typu 2 Výmena chladiva za chladivo s odlišnými vlastnosťami kompatibility pri zostávajúcom oleji rovnakého typu Zmena chladiva môže pri realizácii retrofitu spôsobiť problémy s odplynením (zvlnenie) alebo nadmerným napučaním. Môže ísť o retrofit typu HCFC za typ HFC/HFO pri zachovaní oleja typu MO. V prípade podobných špecifikácií teploty a tlaku budú obavy v súvislosti s rizikami menšie. Najväčšie obavy v súčasnosti súvisia s používaním tesnení s veľkým množstvom zmäkčovadiel, ktoré mohlo pôvodné chladivo vymyť, alebo s opačnou situáciou, ku ktorej môže dôjsť pri retrofitnom chladive. Riziko nefunkčnosti alebo úniku spočíva v tom, že retrofitné chladivo môže pôsobiť podobne ako bývalé chladivo, aby sa zachoval celkový stav systému z chemického hľadiska. Pri výmene tesnení je riziko veľmi nízke, keďže všetko chladivo je odstránené. Každý olej bude v prípade, že v starom systéme nedošlo k jeho krakovaniu alebo poškodeniu, reagovať na realizáciu retrofitu podobne, ako nový olej. Riziko komplikácií je nižšie, čo potvrdzujú aj historické údaje. Retrofit typu 3 Zmena chladiva a zmena typu oleja, chladivo aj olej majú odlišné vlastnosti Vykonaním výmeny sa nezmenia vlastnosti tesniaceho materiálu, čo vedie k vysokým rizikám. Môže ísť o retrofit typu HCFC za typ HFC/HFO pri zmene oleja typu MO za olej POE. Spôsobia sa tým vážne obavy v súvislosti s rizikami a v prípade odlišných špecifikácií teploty a tlaku budú obavy v súvislosti s rizikami väčšie. Pri výmene tesnení je riziko súvisiace len s chladivom nízke, pokiaľ je všetko chladivo odstránené. Obavy súvisia s nekompatibilitou, keď sú v systéme prítomné dva oleje s rôznou kompatibilitou s tesniacimi materiálmi. Preto aj napriek tomu, že chémia systému môže byť z hľadiska použitia oleja POE pre HFC/HFO potvrdená, prítomnosť typu MO môže viesť k ďalším zmenám v kompatibilite tesniacich materiálov, čo vedie k únikom alebo poruche. V tejto súvislosti je potrebné venovať pozornosť aj expanzii TXV, ako aj indikátoru a odstraňovaču vlhkosti, pretože nemiešateľný olej môže spôsobiť zmenu mechanických a chemických vlastností. Ak v tesnení a chladive nastanú vyššie uvedené zmeny, vysoké riziko predstavuje zmena typu oleja. Ak je možná 100 % výmena oleja, riziko bude také nízke, ako v prípade retrofitu typu 2. V skutočnosti však najčastejšie nie je možné vymeniť celé balenie oleja. Bezpečnostné opatrenia, ako napríklad zlepšenie návratnosti oleja, môžu znížiť riziko, že zmes oleja bude cirkulovať v celom systéme. Zaistenie toho je však špecifické pre systém a ako také nie je známe. Niektoré retrofitné chladivá obsahujú aj niektoré uhľovodíky, v ktorých je MO miešateľný. Z teoretického hľadiska by potom malo dôjsť k presunu oleja typu MO v sústave možného systému. Riziko komplikácií je vysoké, pretože existuje veľa rôznych scenárov, ktoré súvisia s rozsahom percentuálneho podielu nahradzovania oleja, ako aj s typom chladiva. Nie sú známe žiadne historické údaje. Navyše zmeny špecifikácií systému, ako je teplota a tlak, však môžu riziko zvýšiť. 4 DKRCC.PE.000.H2.29 Danfoss DCS

5 3. Postup retrofitu systému Autori Norbert Blatz a Thierry Legay, Global Application Excellence Manager Krok 1 Regulovanie prevádzkových parametrov Krok 2 Odstránenie náplne chladiva Musí sa použiť zariadenie na odber chladiva. Zmerajte: 1. nasávací tlak v kompresore 2. výstupný tlak v kompresore Zmerajte: 3. teplotu nasávania v kompresore (t. j.: celkové prehriatie) 4. teplotu nasávania na výstupe odparovača (t. j.: prehriatie odparovača) 5. teplotu kvapaliny na vstupe do expanzného ventilu (t. j.: podchladenie kvapaliny) 6. výstupnú teplotu v kompresore Zmerajte: 7. napájacie napätie a prúd 8. Kontrolujte prietok chladiva k výparníku na každom rozdeľovacom potrubí (starostlivo skontrolujte prípadné zablokovanie rúrok nečistotami a kalom). Zatvorte uzavierací ventil prijímača kvapaliny alebo ľubovoľný prvok potrubia na kvapaliny vhodný na čerpanie čerpadla. Nechajte systém bežať, až kým nízkotlakový vypínač nevypne kompresor. Vypnite hlavný istič. Zatvorením vypúšťacieho ventilu typu rotolock izolujte (ak je to možné) stranu HP kompresora od systému. Odstráňte chladivo zo strany HP v systéme cez akékoľvek pripojenie alebo ventil nachádzajúci sa na vedení kvapaliny. Po premiestnení chladiva na strane HP do fľaše na regeneráciu otvorte izolačné zariadenie na strane LP. Poznačte si hmotnosť regenerovaného množstva chladiva. Dôležité poznámky: Servis a údržba systémov s horľavými chladivami (bezpečnostné triedy A2, A2L, A3) by sa mali vykonávať podľa osvedčenej praxe týkajúcej sa chladív, a to po príslušnej zmene nástrojov, zariadenia a postupov. Technici, ktorí pracujú na systémoch s horľavým plynom, musia byť vyškolení! Nástroje by mali byť určené pre oblasť Zóny 2 alebo by mali byť vhodne preskúšané na použitie s horľavými chladivami. Pracovná plocha sa musí dobre vetrať a do vzdialenosti 3 m od systému sa na nej nesmie nachádzať zdroj zapálenia. Na mieste musí byť k dispozícii práškový hasiaci prístroj alebo hasiaci prístroj na CO 2. Pred otvorením systému sa musí zo systému úplne odstrániť horľavé chladivo a systém sa musí prepláchnuť dusíkom. Danfoss DCS DKRCC.PE.000.H2.29 5

6 Postup retrofitu systému (pokračovanie) Krok 3 Vypustenie oleja z kompresora Krok 4 Mazivo: Postup plnenia je uvedený v návode V nižšie uvedenom postupe sa opisuje spôsob pridania maziva do kompresorov nainštalovaných v systéme. 1. Počiatočné kroky a potrebné vybavenie Piestové kompresory Maneurop od spoločnosti Danfoss Veľké špirálové kompresory Danfoss Otvorte nasávací otvor alebo otvor priezoru (ak je namontovaný) Kompresor pomaly presuňte do vodorovnej polohy a olej odstráňte cez port prívodu nasávania kompresora alebo otvor priezoru na olej. Poznámka: veľký špirálový kompresor je vybavený prípojkou na odtok oleja, a preto sa môže odvádzať z maziva v zvislej polohe. V tomto prípade natlakujte stranu LP kompresora (pomocou suchého dusíka). V prípade potreby odoberte vzorku oleja na analýzu (t. j. prevádzková inštalácia). Pred opätovným nainštalovaním priezoru alebo výmenou priezoru vymeňte tesnenia za nové (nasávacie a vypúšťacie otvory, tesnenie priezoru). Pomocou súpravy na testovanie kyselín skontrolujte obsah kyselín v starom mazadle. Nainštalujte nový filtračný sušič. Ak je test na kyselinu pozitívny, musí sa použiť vypaľovací filter, napr. DAS alebo DCR-DA. Po niekoľkých dňoch, keď systém neobsahuje kyseliny, sa musí odstrániť vypaľovací filter. Odčerpajte nízkotlakovú stranu kompresora na atmosférický tlak. Dbajte na to, aby ste neprechádzali do vákua, aby sa počas plnenia predišlo vniknutiu vzduchu a vlhkosti do kompresora. Použite novú uzavretú nádobu na mazivo a ručné olejové čerpadlo. Hadica čerpadla musí byť dimenzovaná na ¼" kalíškové spoje a na jej konci musí byť umiestnený ventilový vypínač, ktorým sa otvorí ventil na servisnom porte typu schrader na kompresore. Schválený typ maziva je vyznačený na typovom štítku kompresora. Skontrolujte, či sa referenčná značka nádoby na olej zhoduje s typom maziva na typovom štítku kompresora. Skontrolujte, či sa referenčná značka nádoby na olej zhoduje s typom maziva na typovom štítku kompresora. 2. Vyčistenie čerpadla a hadice Dôležité: Pretože v systéme (v potrubí, tepelnom výmenníku atď.) môže zostať malé množstvo oleja, týmto procesom ho nemožno odstrániť. Na zníženie množstva starého oleja sa odporúča, aby sa náplň oleja po niekoľkých dňoch chodu znova vymenila. Do nádoby na olej sa v poslednej chvíli vloží ručné čerpadlo (podobné znázornenému čerpadlu) čerpadlo musí byť čisté aby nádoba zostala otvorená z hľadiska atmosféry len minimálny čas (na zníženie miery vystavenia maziva atmosfére použite súpravu zásuvkového adaptéra, ak je k dispozícii ). 6 DKRCC.PE.000.H2.29 Danfoss DCS

7 Postup retrofitu systému (pokračovanie) Po niekoľkých zdvihoch čerpadla úplne odvzdušnite čerpadlo a hadicu. Vyčistenie čerpadla je potrebné na to, aby sa z hadice vypláchlo mazivo nasýtené vlhkosťou, ktoré zostalo vnútri z predchádzajúceho použitia. Hneď po vyčistení pripojte hadicu ku kompresoru schrader, aby sa zabránilo kontaminácii vlhkosťou. 3. Čerpanie maziva do kompresora Krok 5 Postup odčerpania a dehydratácie vákua Pri vykonávaní retrofitu a po výmene komponentov systému (napr. filtračného sušiča, expanzného ventilu atď.) a opätovnom nainštalovaní kompresora sa chladiaci okruh musí dôkladne vyprázdniť. V tejto časti sú uvedené najlepšie pravidlá praxe pri vykonávaní dehydratácie vákua v systéme. Obsah vlhkosti chladiaceho okruhu je pomerne ťažko merateľný. Preto je dodržiavanie tohto postupu najlepší spôsob, ako dosiahnuť bezpečnú a prijateľnú úroveň vlhkosti pred uvedením zariadenia do prevádzky. Načerpajte odhadnuté množstvo maziva, alebo ho čerpajte dovtedy, kým sa v priezore neukáže dosiahnutie správnej hladiny. Poznámka: keď sa z kompresora, ktorý nie je vybavený priezorom, stratí nadmerné množstvo maziva, hladinu oleja nemožno merať ani vidieť. Jediný spôsob, ako zabezpečiť správne naplnenie, je vyprázdnenie kompresora a jeho opätovné naplnenie novým mazivom. V takom prípade sa kompresor musí z inštalácie odobrať. Ďalšie odporúčania Po pridaní oleja nechajte kompresor bežať úplne naplnený 20 minút a v priezore na olej znovu skontrolujte jeho hladinu. Táto hladina by sa mala nachádzať na úrovni od ¼ do ¾. Dávajte pozor, aby ste nepridali viac oleja, než je potrebné. V prípade nadmerného množstva oleja sa môžu vyskytnúť tieto nežiaduce podmienky: zlyhanie ventilov a piestov alebo špirálové zvinutie v dôsledku upchatia olejom, nadmerný prenos oleja, strata výkonu odparovača v dôsledku zvýšenej hladiny oleja v dolnej časti systému. Vlhkosť zabraňuje správnemu fungovaniu kompresora a chladiaceho systému. Vzduch a vlhkosť znižujú životnosť a zvyšujú kondenzačný tlak. Spôsobujú aj príliš vysoký vypúšťací tlak a teplotu, čím sa môžu zničiť mazacie vlastnosti oleja. Vzduch a vlhkosť zvyšujú aj riziko tvorby kyseliny, čo spôsobuje poškodenie pokovovania meďou a izolácie motora. Všetky tieto javy môžu spôsobiť mechanické a elektrické zlyhanie kompresora. Aby sa odstránili tieto faktory, odporúča sa odčerpanie vákua podľa nižšie uvedeného postupu. Postup Vždy, keď je to možné (ak sú prítomné uzavieracie ventily), kompresor sa musí izolovať od systému. Je nevyhnutné, aby sa vákuové čerpadlo pripojilo k stranám LP a HP, aby sa zabránilo uvoľneniu častí systému. 1. Po detekcii úniku Tlak v mikrónoch Čas v minútach 2. znížte chladiaci okruh pod úroveň vákua 500 μm Hg (0,67 mbaru). 3. Keď sa dosiahne úroveň vákua 500 μm Hg, okruh sa musí izolovať od čerpadla. 4. Počkajte 30 minút. 5. Ak sa tlak rýchlo zvyšuje, okruh nie je nepriepustný. Netesnosti nájdite a opravte. Znovu začnite od kroku Ak sa tlak zvyšuje pomaly, okruh obsahuje vlhkosť. Vákuum zavzdušnite plynným dusíkom a zopakujte kroky Danfoss DCS DKRCC.PE.000.H2.29 7

8 Postup retrofitu systému (pokračovanie) Kompresor vybavený uzavieracími ventilmi 7. Otvorením ventilov pripojte kompresor k systému. 8. Zopakujte kroky (a v prípade potreby 5 alebo 6) 9. Vákuum zavzdušnite plynným dusíkom 10. Zopakujte kroky na celom okruhu Kompresor bez uzavieracích ventilov 7. Vákuum zavzdušnite plynným dusíkom 8. Zopakujte kroky (a v prípade potreby 5 alebo 6) Je potrebné dosiahnuť tlak vákua 500 μm Hg (0,67 mbaru) a udržiavať ho 4 hodiny. Tým sa zaručí, že okruh bude utesnený a plne dehydratovaný. Tento tlak sa musí merať v chladiacom systéme, nie na meradle vákuového čerpadla. Vákuové čerpadlo Musí sa použiť dvojstupňové vákuové čerpadlo s plynovým predradníkom (so stabilným tlakom vákua 0,04 mbaru) s kapacitou, ktorá je konzistentná s objemom systému. Odporúča sa používať spojovacie vedenia s veľkým priemerom a pripojiť ich k uzavieracím ventilom, a nie k pripojeniu kompresora Schrader. Tým sa má zabrániť nadmerným poklesom tlaku. Krok 6 Napĺňanie chladiva V kvapalnej fáze sa vždy musia naplniť zeotropné a takmer zeotropné zmesi, ako sú R407C a R404A. Pri prvotnom naplnení sa kompresor musí zastaviť a servisné ventily sa musia zatvoriť. Pred spustením kompresora naplňte chladivo čo najbližšie k nominálnemu systémovému naplneniu. Potom pomaly pridajte chladivo v kvapalnej fáze na nízkotlakovej strane čo najďalej od bežiaceho kompresora. Varovanie Ak sa používa solenoidový ventil vedenia kvapaliny, vákuum na nízkotlakovej strane sa musí pred napájaním systému zavzdušniť. Množstvo náplne chladiva musí byť vhodné na zimnú aj letnú prevádzku. Informácie týkajúce sa limitných hodnôt náplne chladiva nájdete v časti brožúry s návodom na použitie kompresora s názvom Regulácia kvapalného chladiva a limitné hodnoty náplne. Krok 7 Regulovanie po spustení Obsah vlhkosti Pri uvádzaní do prevádzky môže obsah vlhkosti systému dosahovať úroveň až 100 ppm. Počas prevádzky musí filtračný sušič znížiť túto hodnotu na úroveň od 20 do 50 ppm. Je dôležité mať na pamäti tieto body Počas počiatočného vyprázdnenia systému/okruhu predstavuje zníženie tlaku pod úroveň 500 μm Hg riziko zamrznutia prítomnej vlhkosti v systéme (kvapalná vlhkosť zachytená v malých vreckách sa zmení na ľad a neodparí sa). Dosiahnutá nízka úroveň vákua sa môže nesprávne interpretovať ako systém bez vlhkosti, zatiaľ čo v skutočnosti je stále prítomný ľad. Takéto riziko sa stáva vysokým pri použití relatívne veľkého vákuového čerpadla na okruhu s malým objemom. Jednoduchým vyprázdnením pomocou odčerpania vákua pri tlaku 0,33 mbaru (250 μm Hg) sa nezaručí dostatočne nízka úroveň vlhkosti. Nízka okolitá teplota okolo zariadenia zabraňuje odvádzaniu vlhkosti pod 10 C v okolitom prostredí. Vykonajte protiopatrenia a aktivujte ohrievač kľukovej skrine kompresora. Prijatie vyššie uvedeného postupu je ešte dôležitejšie pri HFC a polyolesterovom oleji ako to bolo tradične pri HCFC (R22) alebo CFC a minerálnom oleji. Varovanie Nepoužívajte megaohmmeter ani nepripájajte kompresor na napätie, kým je pod vákuom. Môže sa tým poškodiť vinutie motora. Nikdy nespúšťajte kompresor, ktorý je pod vákuom. Môže dôjsť k vyhoreniu motora kompresora. KONDENZÁTOR Zmerajte a zaznamenajte: 1. nasávací tlak v kompresore 2. výstupný tlak v kompresore 3. teplotu nasávania v kompresore (t. j.: celkové prehriatie) 4. teplotu nasávania na výstupe odparovača (t. j.: prehriatie odparovača) 5. teplotu kvapaliny na vstupe do expanzného ventilu (t. j.: podchladenie kvapaliny) 6. výstupnú teplotu na výstupe kompresora Skontrolujte, či sú namerané údaje v očakávanom/ prijateľnom rozsahu a v rámci plášťa aplikácie komponentov v systéme Pri používaní chladív s vysokým teplotným sklzom existujú určité zvláštnosti. Účinky a ako sa s nimi vyrovnať sú témou nasledujúcej kapitoly: 8 DKRCC.PE.000.H2.29 Danfoss DCS

9 4. Retrofit systémov pomocou chladív s teplotným sklzom Autori Norbert Blatz, Global Application Excellence Manager, a John Broughton, Global Application Expert, komerčné chladenie V dôsledku regulácie F-plynov na zníženie GWP chladiva je alebo bude na trhu množstvo nových typov syntetického chladiva. Väčšina z nich sú azeotropné zmesi s významným teplotným sklzom. Na zobrazenie rozdielov pre azeotropné (bez teplotného sklzu) chladivá bola zvolená schéma zápisu (p)/h a štýl schémy p/t. Všetky rôzne druhy stavov pri rôznych podmienkach sú uvedené v schéme zápisu (p)/h. Os x predstavuje špecifickú entalpiu, zatiaľ čo os y znázorňuje tlak, zvyčajne v logaritmickej mierke. Zľava doprava prechádza od čistej kvapaliny prechádzajúcej teplotou začiatku varu, a tam, kde sa začína proces odparovania, vstupuje do oblasti nasýtenia. Počas fázy nasýtenia sú prítomné oba stavy, kvapalina aj para. Čím viac energie sa pridalo k väčšej entalpii, tým viac kvapaliny sa odparí až do rosného bodu, v ktorom sa všetka kvapalina zmenila na paru. Pri prechode rosným bodom sa pary zahrievajú. odparovania sa odparí najskôr, zatiaľ čo chladivo s najvyššou teplotou odparovania sa odparí až naposledy. Na zobrazenie účinku teplotného sklzu je štandardný okruh suchého výparníka zakreslený do zjednodušenej schémy zápisu (p)/h. Teplotný rozdiel v tepelnom výmenníku, ako aj teplota okolia a chladnej miestnosti, musí byť 10 K. Príklad chladiva bez teplotného sklzu, azeotropnej zmesi, R507A: Teplota kondenzácie a odparovania zostáva pri rovnakom tlaku rovnaká. p c = kondenzačný tlak a p e = odparovací tlak. Schéma 2 Teplota okolia 30 C Hodnota prehriatia sa meria ako teplotný rozdiel medzi teplotou rosného bodu a teplotou prehriatej pary pri rovnakom tlaku napr. na výstupe suchého výparníka. Ako príklad sa pridal aplikačný rozsah Range N TXV od spoločnosti Danfoss. Tlak [bar a] Teplota miestnosti 0 C vstup = -10 C T evap = -10 C Priemerný teplotný rozdiel 10 K Schéma 1 Entalpia [KJ/kg] Abs. tlak [bar] Kvapalná fáza Krivka teploty Oblasť nasýtenia (2-fázové) Proces odparovania kvapaliny na paru Fáza prehriatej Krivka rosného bodu pary Rozsah N -40 C až +10 C Rovnaký systém, teraz však so zeotropným chladivom R407F: Na ukončenie teplotného rozdielu 10 K sa teplota odparovania zmení z -12,3 C na vstupe na rosný bod -8 C. Schéma 3 Teplota okolia 30 C Teplota miestnosti 0 C začiatku varu Entalpia [KJ/kg] V oblasti nasýtenia teplota závisí priamo od tlaku. V prípade čistých chladív (bez zmesí, napríklad R134a) a azeotropných zmesí bude teplota rovnaká počas celého procesu odparovania. V prípade zmesí s teplotným sklzom = zeotropných zmesí sa teplota počas odparovania alebo kondenzačného procesu výrazne zmení, avšak tlak zostane konštantný. Tento teplotný sklz, veľmi zjednodušene povedané, vzniká v dôsledku toho, že chladivo s najnižšou teplotou Tlak [bar a] vstup = -12,3 C Priemerný teplotný rozdiel 10 K T evap = -8 C Entalpia [kj/kg] Zmena teploty odparovania a jej dôsledky pre tepelný výmenník a expanzné zariadenie sa budú preberať v nasledujúcej kapitole. Danfoss DCS DKRCC.PE.000.H2.29 9

10 Retrofit systémov pomocou chladív s teplotným sklzom (pokračovanie) Vplyv na aplikáciu pri použití chladiva s teplotným sklzom. Teplotný rozdiel medzi vzduchom a tepelným výmenníkom sa v dôsledku zmeny teploty príliš zmení a pri dimenzovaní tepelného výmenníka by sa mal zohľadniť. Kondenzátor: Priemerný teplotný rozdiel medzi vzduchom a kondenzátorom bude nižší a bude si vyžadovať väčší kondenzátor. Pri realizácii retrofitu môže dôjsť k zvýšeniu kondenzačnej teploty, ak kompresor bude mať rovnakú kapacitu ako predtým. Odparovač: Priemerná teplota sa zvýši, čím dôjde k pozitívnemu vplyvu z hľadiska kapacity. Existujú však dva dôležité aspekty, ktorým je potrebné venovať pozornosť ide o expanzné zariadenie a zmenu miery odvlhčovania. Najprv niekoľko viet o vzťahu prehriatia a kapacity tepelného výmenníka. Regulácia prehriatia: Kapacita odparovača s rebrovanými rúrkami sa definuje na základe hodnoty vstupnej teploty vzduchu, DT1 a prehriatia. DT1 bol špecifikovaný ako teplotný rozdiel medzi vstupom vzduchu a teplotou rosného bodu pri odparovaní. Napr. prívod vzduchu = 0 C, teplota rosného bodu pri odparovaní = -10 C DT1 = 10 K. Schéma 4 120% Na druhej strane zníženie prehriatia spôsobí relatívne malé zvýšenie kapacity. Pri porovnaní hodnôt prehriatia odparovača v schémach 2 a 3 sú uvedené rôzne hodnoty. Priemerný teplotný rozdiel pre odparovač v schémach 2 a 3 je rovnaký. Z dôvodu teplotného sklzu pri R407F v schéme 3 je však požadovaná hodnota prehriatia nižšia. Dôvodom je to, že teplota rosného bodu pri odparovaní pri -8,1 C je vyššia 2 K ako R507A v schéme 2. DT1 = 0 C (-8,1 C) = 8,1 K. Preto cieľové prehriatie = 8,1 K x 0,65 = 5,3 K. Chladivá s vysokým teplotným sklzom a expanzné ventily Pri expanzných zariadeniach sa tlak a teplota používajú na reguláciu úrovne prehriatia na výstupe z odparovača. Krivka rosného bodu (100 % odparené) predstavuje na účely regulácie prehriatia jedinú platnú referenciu. Termostatický prvok expanzného ventilu je naplnený médiom, ktoré zabezpečuje takmer rovnaký teplotný rozdiel v širokom rozmedzí (napr. náplň Range N od spoločnosti Danfoss: -40 C až +10 C). Preto je pomocou referencie pre rosný bod možné určiť prehriatie. V schéme 2 napríklad R507A na využitie odparovača o 100 % potrebuje, aby bola hodnota prehriatia 6,5 K. Vychádza sa pri tom z priemerného teplotného rozdielu 10 K. Schéma 2, detail Teplota miestnosti 0 C 110% rel. Kapacita 100% 90% 80% 70% 60% vstup = -10 C Priemerný teplotný rozdiel 10 K 50% 0,1 0,5 0,2 0,3 0,4 0,5 0,65 0,8 1 Pomer prehriatia Na získanie 100 % kapacity odparovača sa cieľové prehriatie definuje ako pomer prehriatia DT1 x: 10 K x 0,65 = 6,5 K. Z hľadiska regulácie je hodnota 0,65 takmer optimálna a v norme EN 328 je stanovená ako cieľová hodnota pre vzduchové chladiče. Schéma 4 znázorňuje, že už malé zvýšenie tejto hodnoty (vyššia hodnota SH) spôsobuje obrovskú stratu pri použití povrchu odparovača. 10 DKRCC.PE.000.H2.29 Danfoss DCS

11 Retrofit systémov pomocou chladív s teplotným sklzom (pokračovanie) Prečo môže byť potrebné opätovne nastaviť prehriatie TXV? 1. Kvôli sklzu: V schéme 3 je v dôsledku vplyvu sklzu pri R407 teplota rosného bodu približne -8,1 C a ten istý odparovač si vyžaduje nastavenie prehriatia na hodnotu 5,3 K na využitie 100 % kapacity aj pri priemernom teplotnom rozdiele 10 K. Schéma 3, detail vstup = -12,3 C Teplota miestnosti 0 C Priemerný teplotný rozdiel 10 K R407C + tuhosť/tlak pružiny za následok príliš vysokú hodnotu prehriatia. Preto je potrebné tuhosť pružiny znížiť: Vykonáva sa to otočením skrutky nastavenia SH proti smeru hodinových ručičiek. Schéma 7 Abs. tlak [bar] R407C vs. R407F Tlak snímača* Tlak pružiny* R407C Tlak pružiny, ktorý je potrebné použiť pri R407F* Teplota rosného bodu [ C] *Zjednodušené na demonštrovanie princípu 2. Realizácia retrofitu TXV so správnou náplňou nemusí byť k dispozícii: Tu sa krivka rosného bodu, ako vidieť v schéme 1, premení na dobre známy tlak nad teplotou: Schéma R407C Abs. tlak [bar] Teplota rosného bodu [ C] Rozsah N, -40 C Aby sa zvýšila požadovaná teplota žiarovky (prehriata) na účely otvorenia ventilu, pridá sa pružina, aby fungovala proti tlaku senzora: Tlak senzora + tlak pružiny = prehriatie Pri realizácii retrofitu pomocou R407F bude mať náplň Schéma 6 Abs. tlak [bar] R407C Tlak snímača* Tlak pružiny* Teplota rosného bodu [ C] *Zjednodušené na demonštrovanie princípu Danfoss DCS DKRCC.PE.000.H

12 Sily na ventile a ako resetovať statické prehriatie Pozor! Ak je korekcia väčšia ako 3 K, kvalita regulácie sa môže zhoršiť. Odporúča sa vybrať iný typ náplne, ktorý je bližšie k cieľovej hodnote. Príklad: Statické prehriatie SS = 4 K/7,2 F (nastavenie z výroby) Počiatočné prehriatie OS = 4 K/7,2 F Prehriatie pri otváraní je 4 K, t. j. od bodu, pri ktorom sa ventil začína otvárať na dosiahnutie menovitej kapacity. Prehriatie pri otváraní závisí od konštrukcie a nedá sa zmeniť. Celkové prehriatie SH = SS + OS SH = 4+4 = 8 K/14,4 F Celkové prehriatie sa môže upraviť zmenou SS (pomocou nastavovacieho vretena) Tlak snímača PB musí prekonať tlak odparovača PE + tlak pružiny Ps. Znížením tlaku pružiny úpravou nastavenia SH je možné prispôsobiť ventil chladivu, ktoré v podstate nie je preň vyrobené. P B (P E + P S ) = prehriatie Tlak snímača Tlak pružiny Tlak odparovača 12 DKRCC.PE.000.H2.29 Danfoss DCS

13 Výkon odparovača využívajúceho chladivá so sklzom a účinok na aplikáciu V dôsledku sklzu bude teplota na častiach povrchu odparovača nízka a môže potenciálne zvýšiť mieru odvlhčovania. Pozrime sa na pôvodné hodnoty príkladov: (pozri schému 2) Chladná miestnosť, R507A, podmienky v miestnosti 0 C, 80 % rel. vlhkosť, priemerný teplotný rozdiel 10 K. Chladiaci výkon môže byť 10 kw. Montovaný typ stropu, povrch 32,7 m 2, boli vybrané 2 ventilátory s 6280 m 3 /h. Podrobné výsledky R507A Kapacita Δtm DT1 Rosný bod Wsh Čas chodu topenia T 10,1 kw 10 K 10 K -10 C 6,5 K 18 h/d Odparovač: 2 ventilátory/32,7 m 2 Nasávanie vzduchu: 0 C 80 % rel. vlhkosť Výstup vzduchu: -3,8 C 95 % rel. vlhkosť Prietok vzduchu: 6280 m 3 /h Odvlhčovanie 47,75 kg/d Retrofit pomocou R407F Prvý krok: Nastavenie prehriatia bude rovnaké ako predtým: 6,5 K Priemerný teplotný rozdiel 12 K vedie k zvýšenej kapacite 12,5 kw a spôsobuje kratší čas prevádzky. Negatívnym bodom je miera odvlhčovania, ktorá sa značne zvýšila. Môže to byť nevhodné pre nezabalený čerstvý tovar. R407F Kapacita Δtm DT1 Rosný bod Wsh Čas chodu topenia T 12,5 kw 12 K 10 K -10 C 6,5 K 14,3 h/d Odparovač: 2 ventilátory/32,7 m 2 Nasávanie vzduchu: 0 C 80 % rel. vlhkosť Výstup vzduchu: -4,7 C 95 % rel. vlhkosť Prietok vzduchu: 6280 m 3 /h Odvlhčovanie 60,96 kg/d Druhý krok: znovu nastavte expanzný ventil na hodnotu prehriatia 5,3 K. Hodnota prehriatia sa znížila na 5,3 K a teplota rosného bodu pri odparovaní sa zvýšila na -8,1 C, aby sa dosiahol teplotný rozdiel 10 K (pozri tiež schému 3). R407F Kapacita Δtm DT1 Rosný bod Wsh Čas chodu topenia T 10,8 kw 10 K 8,1 K -8,1 C 5,3 K 16,6 h/d Odparovač: 2 ventilátory/32,7 m 2 Nasávanie vzduchu: 0 C 80 % rel. vlhkosť Výstup vzduchu: -4,1 C 95 % rel. vlhkosť Prietok vzduchu: 6280 m 3 /h Odvlhčovanie 53,32 kg/d Danfoss DCS DKRCC.PE.000.H

14 Dôležitá poznámka: Podľa týchto výsledkov pri aplikácii, pri ktorej odvlhčovanie predstavuje kritický parameter, by mal byť priemerný teplotný rozdiel nižší ako pri chladivách, ktoré tvorí jedna kvapalina alebo azeotrópna zmes. Osobitné účinky: Pri niektorých väčších aplikáciách s nízkymi teplotami, pri ktorých sa používa chladivo s vysokým sklzom, sa zistilo poškodenie kvapalného chladiva kompresorom. Bolo nevyhnutné vykonať opak vyššie uvedeného opisu. Na ochranu kompresora je potrebné zvýšiť hodnoty nastavenia prehriatia. Chladivá s nízkym teplotným sklzom alebo bez neho nebudú vykazovať tieto účinky pri aplikáciách s nízkymi teplotami. Zhrnutie: Dimenzovanie a výber komponentov pri chladivách s vysokým teplotným sklzom sa musí vykonávať na základe priemerného teplotného rozdielu. Už aj kvôli teplotnému sklzu môže byť potrebné, aby sa hodnoty nastavenia SH znovu upravili. Použitie chladiva, ktoré funguje pri jednej úrovni teploty, nemusí nevyhnutne rovnakým spôsobom fungovať aj pri ďalšej úrovni teploty (napr. klimatizácia verzus nízka teplota). Výkon každého mechanického expanzného ventilu je optimalizovaný na použitie s určitým chladivom. Použitie iného chladiva znamená, že ventil nebude pracovať presne rovnakým spôsobom alebo pomocou rovnakej úrovne regulácie. Ak chcete znížiť riziko vzniku problémov so systémom a udržiavať čo najstabilnejšiu reguláciu systému, dobrou voľbou by mohol byť prispôsobený nový termostatický expanzný ventil alebo EEV. EEV ponúka aj možnosť väčšej flexibility pri neskoršej realizácii konštrukcie, ak regulátor prehriatia môže riadiť zvolené chladivo. Spoločnosť Danfoss vždy modernizuje regulátory podľa dostupných najmodernejších chladív s nízkym GWP. Poznámka: Pri chladivách a podmienkach uvedených v tomto dokumente sa nebude uznávať jedno alebo iné chladivo alebo podmienky! Účelom tohto dokumentu je prebrať fyzikálne aspekty a vplyv na komponenty a konštrukciu systému na neutrálnom základe. Vhodnosť expanzného ventilu značky Danfoss je možné zistiť pomocou nižšie uvedeného prepojenia na nástroj Low GWP (Nízky GWP). Pozri tiež: ASERCOM, Refrigerant Glide a Effect on Performances Declaration ( DKRCC.PE.000.H1.29 Danfoss DCS