Проектирование фреоновой трассы ККБ

Конструкция фреонового трубопровода оказывает влияние на производительность внешнего компрессорно-конденсаторного блока, надежность и накладные расходы, связанные с его монтажем. Конструкция систем трубопроводов для хладагента включает следующие аспекты: производительность и эффективность, надежность, контроль уровня смазочных материалов, заряд фреона в ККБ, уровень шума от компрессорно-конденсаторного блока, управление жидким хладагентом, эффективность модуляции и стоимость. Поэтому подрядчик для проведения монтажных работ должен знать критерии эффективной работы трубопровода и уметь принимать обоснованные решения для оптимального монтажа. В большинстве стандартных ККБ с трассой длиной менее 50 футов (15 м) размеры трубопроводов соответствуют соединениям на наружном компрессорно-конденсаторном блоке. Однако для ККБ, включающих трубопроводы с большей длиной или с разницей в уровнях между наружным и внутренним блоком, необходимо тщательно определить параметры трубопровода. Даже для стандартного компрессорно-конденсаторного блока производительность системы может быть повышена путем оптимизации размеров трубы.

Всасывающая магистраль

Основной момент, которому желательно уделить внимание при прокладке фреоновых магистралей, это уклон. На горизонтальных участках линии всасывающего трубопровода он обеспечивает возврат масла в компрессор. При его отсутствии могут образовываться застойные зоны, из которых впоследствии будет проблематично удалять масло. На горизонтальных участках, с учетом уклона, скорость прохождения становится ниже. Если же ее показатели возрастают, то это может привести к потерям давления и значительному повышению шума циркулирующего газа.

Если испаритель располагается выше компрессора, то на его выходе обычно располагают маслоподъемную петлю. Последующий участок всасывающего трубопровода должен проходить выше уровня испарителя, для того чтобы жидкий хладагент не стекал в компрессор.

В тех случаях, когда испаритель располагается ниже компрессора, также создают маслоподъемную петлю. В самой верхней точке трубопровода, идущей к компрессору, находится обратный сифон, исключающий вероятность возврата масла в испаритель.

В холодильных агрегатах с регулируемой производительностью всасывающие трубопроводы образуются посредством двух параллельных труб. Они должны иметь такой диаметр который бы позволил маслу возвращаться в компрессор во время полной нагрузки. Если нагрузка будет незначительной, то труба, имеющая больший диаметр закупоривается масляной пробкой, образовавшейся в маслоподъемной петле. Скорость газового потока в трубе меньшего диаметра при этом увеличивается, что и обеспечивает возврат масла. Размер трубы должен обеспечивать возврат масла при работе установки на минимальной производительности.

Что нужно учитывать при проектировании фреоновой трассы

Нагнетательные магистрали

В прецизионных кондиционерах (шкафного типа) нередко бывает, что конденсатор монтируют выше уровня компрессора. При этом возникает риск, что масло из нагнетательной магистрали будет стекать обратно в клапанную группу. Чтобы этого избежать между конденсатором и компрессором (если разность высоты составляет не более 3-х метров) устанавливают маслоподъемную петлю. Если расстояние большое, то ее предусматривают через каждые 3 м. В то же время на выходе из компрессора устанавливают маслоотделитель.

Если речь идет об установках с регулируемой производительностью, то предусматривают две линии.

Маслоподъемные петли

Во время работы холодильной установки в маслоподъемной петле скапливается масло, которое переносится вместе с хладагентом. Если таких петель несколько, то расход масла может быть довольно значительным, в связи с его становится недостаточно для смазки компрессора. Поэтому размеры маслоподъемных петель должны быть небольшими, а после первого запуска установки следует не забыть долить недостающее количество масла в компрессор.

Терморегулирующие вентили (ТРВ)

Основные требования к терморегулирующему вентилю:

• расстояние между корпусом ТРВ и испарителем должно быть небольшим;
• термобаллон монтируется на трубопроводе всасывания, что позволяет настроить его на температуру выходящего из испарителя газу. Его размещение зависит от диаметра трубопровода;
• монтаж термобаллона не должен осуществляться на маслоподъемной петле. Поскольку находящееся в ней масло искажает реальные температурные показатели.

Крепление термобаллона осуществляют при помощи специальных хомутов, поставляемых в комплекте с ТРВ. Другие приспособления запрещается использоваться из-за высокой вероятности деформации и ослабления контакта между термобаллоном и трубопроводом. Закрепление термобаллона хомутом должно быть жестким.

Лучше всего устанавливать термобаллон на горизонтальном участке, поближе к входу в испаритель. При его установке на вертикальном участке, вода, которая находится в маслоподъемной петле и нижней части труы, начинает испаряться, таким образом, способствуя охлаждению магистрали всасывания. Из-за этого нередко происходят пульсации ТРВ.

Если установка на горизонтальном участке по техническим причинам невозможна, то его необходимо установить так, чтобы поток хладагента был направлен сверху вниз.

Важно помнить, что термобаллон ни в коем случае не должен находится в месте пайки трубопровода. Также нужно обратить внимание на то, чтобы он был тщательно теплоизолирован и наружный воздух не влиял на работу ТРВ.

Уравнивающая труба ТРВ монтируется на десятисантиметровом расстоянии от термобаллона и маслоподъемной петли.

Дренажный трубопровод

Для монтажа дренажного трубопровода используют пластиковую трубу диаметром 16-25 мм. Также необходимо соблюдать уклон, чтобы конденсат стекал самотеком. Если обеспечить этот уклон не удается, то монтируют конденсатные насосы. Дренажный трубопровод крепят к стене при помощи хомутов. Их берут в том количестве, которое позволит исключить провисание. Дренажный трубопровод должен быть герметичным. Использование для его создания труб различного диаметра запрещено.

Монтируют дренажный трубопровод вместе с фреоновой магистралью и кабелем питания. Изгибы выполняются при помощи гибкого шланга с радиусом, равным не менее 8 диаметрам. Наружный конец дренажной трубы монтируют под уклоном в 5 градусов, не допуская, чтобы его конец доставал до земли.

При отводе конденсата в канализацию следует выполнять монтаж дренажа с устройством водяного затвора. Допускается использование стандартных сифонов или канализационных тройников.

При выводе дренажного трубопровода из помещения в зимнее время наружную часть дренажной трубы нужно обогревать. Для этой цели используют саморегулирующийся нагревательный кабель.

Чтобы оценить качество смонтированного трубопровода, его вначале продувают воздухом, а после определенное количество воды заливают в поддон внутреннего блока или на испаритель. Затем всю воду, поступившую из дренажного трубопровода, собирают и сравнивают с количеством залитой.

Расчёт фреонопроводов

Масло растворяется в жидком фреоне, поэтому можно поддерживать скорость в жидкостных трубопроводах небольшой — 0,15-0,5м/с, что обеспечит малое гидравлическое сопротивление движению. Увеличение сопротивления приводит к потере холодопроизводительности.

Масло не растворяется в парообразном фреоне, поэтому требуется поддерживать скорость в паровых трубопроводах значительной, чтобы масло переносилось паром. При движении часть масла покрывает стенки трубопровода — эта плёнка также перемещается паром высокой скорости. Скорость на стороне нагнетания компрессора 10-18м/с. Скорость на стороне всасывания компрессора 8-15м/с.

На горизонтальных участках очень длинных трубопроводов допускается уменьшать скорость до 6м/с.

Пример:

Исходные данные:

• Хладагент R410a.
• Требуемая холодопроизводительность 50кВт=50кДж/с 
• Температура кипения 5°С, температура конденсации 40°С 
• Перегрев 10°С, переохлаждение 0°С

Решение для всасывающего трубопровода:

1. Удельная холодопроизводительность испарителя равна qи=Н1-Н4=440-270=170кДж/кг

m=50кВт/ 170кДж/кг= 0,289кг/с2. Массовый расход фреона

3. Удельный объем парообразного фреона на стороне всасывания

vвс = 1/33,67кг/м³= 0,0297м³/кг

4.Объемный расход парообразного фреона на стороне всасывания

Q= vвс * m

Q=0,0297м³/кг х 0,289кг/с =0,00858м³/с

5.Внутренний диаметр трубопровода

где V - рекомендуемая скорость движения фреона, м/с. В данном случае 8-15м/с.
Можно выбрать трубопровод с внутренним диаметром D от 36 до 27мм.

Из стандартных медных фреоновых трубопроводов выбираем трубу с наружным диаметром 41,27мм (1 5/8"), или 34,92мм (1 3/8").

Наружный диаметр трубопроводов часто выбирается в соответствии с таблицами, приводимыми в «Инструкции по монтажу». При составлении таких таблиц учтены необходимые для переноса масла скорости движения пара.

Dictance [m]	10		20		30
MODEL	Suction	Liquid	Suction	Liquid	Suction	Liquid
ZETA 2002	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
3.2	35	18	35	18	35	18
4.2	35	22	42	22	42	22
5.2	35	22	42	22	42	22
6.2	42	22	42	22	42	22
7.2	42	28	42	28	54	28
8.2	42	28	42	28	54	28
9.2	54	28	54	28	54	28
10.2	54	28	54	28	54	28
12.2	54	35	54	35	54	32
13.2	54	35	67	35	67	35
14.4	42	38	42	28	54	28
16.4	42	28	42	28	54	28
18.4	54	28	54	28	54	28
20.4	54	28	54	28	54	28
24.4	54	35	54	35	67	35
26.4	54	35	67	35	67	35

Расчёт объёма заправки фреона

Упрощённо расчет массы заправки хладагента производится по формуле, учитывающей объём жидкостных магистралей. Этой простой формулой паровые магистрали не учитываются, поскольку объём, занимаемый паром, очень мал: 

Мзапр = Pх.а. * (0,4 х Vисп + Кg * Vрес + Vж.м. ), кг,

где

Pх.а. - плотность насыщенной жидкости (фреон) РR410a = 1,15 кг/дм³ (при температуре 5°С);

Vисп - внутренний объём воздухоохладителя (воздухоохладителей), дм³;

Vрес - внутренний объём ресивера холодильного агрегата, дм³;

Vж.м.- внутренний объём жидкостных магистралей, дм³;

Кg — коэффициент, учитывающий схему монтажа конденсатора:

Кg=0,3 для компрессорно-конденсаторных агрегатов без гидравлического регулятора давления конденсации; 
Кg=0,4 при использовании гидравлического регулятора давления конденсации (монтаж агрегата на улице или исполнение с выносным конденсатором).

​