ChłodnictwoChłodnictwo- projektowanie sieci przewodów- projektowanie sieci przewodów

Chłodnictwo Chłodnictwo

- projektowanie sieci przewodów - projektowanie sieci przewodów

Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Wydział Inżynierii Środowiska

Politechnika Wrocławska

Definicje wg PN-ISO 5149

Chłodzenie, ziębienie – proces fizyczny, podczas którego, wskutek odprowadzenia ciepła od ośrodka, następuje spadek lub utrzymanie jego temperatury na stałym poziomie, niższym od temperatury otoczenia.

Czynnik chłodniczy, ziębnik (Refrigerant) - uczestniczy w wymianie ciepła w urządzeniu chłodniczym.

Rozprężając się i wrząc przy niskim ciśnieniu i temperaturze odbiera ciepło z ośrodka ochładzanego (w parowniku urządzenia chłodniczego).

Odebrane ciepło jest oddawane w wyniku skraplania przy wysokim ciśnieniu

(w skraplaczu urządzenia chłodniczego), a następnie rozpraszane w otoczeniu lub przekazywane do innego ośrodka.

Ziębiwo / Chłodziwo (np. powietrze, woda, glikol) – jest to czynnik, który pośredniczy w wymianie ciepła między ośrodkiem schładzanym a parowaczem urządzenia chłodniczego / skraplaczem a otoczeniem.

Dawnej jako ziębiwo stosowano często lód wodny oraz wodę wodociągową lub studzienną.

Obecnie prawie zawsze ziębiwo otrzymuje się dzięki zastosowaniu urządzeń chłodniczych.

Chłodziwo można wykorzystać do odzysku ciepła.

Bezpośredni system ziębienia Pośredni system ziębienia

Systemy ziębienia w klimatyzacji wg PN-EN 378-1

Cechy charakterystyczne systemów ziębienia

OBIEG CHŁODNICZY z bezpośrednim

odparowaniem pośredni

CZYNNIK ROBOCZY podlega przemianom fazowym np. freon R407C, R410A, R134a

nie podlega przemianom fazowym np. woda, wodny roztwór glikolu, solanka, lód binarny (zawiesina lodowa) TEMP. ŚCIANKI todparowania + (1÷2)K (t_zasilania + t_powrotu) / 2 + (1÷2)K RUROCIĄGI miedź – rury czyste,

odtłuszczone, suche stal, miedź lub PVC, PE, PEX

TRASA

PRZEWODÓW bardzo ważna – krążenie

oleju, spadki, długość rur bez znaczenia – praca pompy

POSADOWIENIE

AGREGATU na dachu lub przy budynku – skraplacz chłodzony

powietrzem albo w maszynowni – skraplacz chłodzony wodnym roztworem glikolu lub wodą

• Wymiarowanie przewodów rurowych:

- Przewody rurowe o zbyt małych średnicach prowadzą do znacznych strat ciśnienia i tym samym do obniżenia wydajności chłodniczej

urządzenia.

- Przewody rurowe o zbyt dużych średnicach zwiększają koszt urządzenia.

- Utrzymanie określonej minimalnej prędkości przepływu czynnika w przewodach parowych decyduje o właściwym krążeniu oleju w

instalacji i skutecznym jego odprowadzeniu do sprężarki.

- Ciekły czynnik dopływając do zaworu rozprężnego nie będzie

zawierał pęcherzyków pary.

Bezpośredni system ziębienia – prędkości w przewodach

0,5 ÷ 2,5 m/s 10 ÷ 15 m/s

8 ÷ 15 m/s 0,5 ÷ 1,5 m/s

1,5 ÷ 3,0 m/s 0,3 ÷ 0,5 m/s

Projektowanie sieci przewodów freonowych

1. Analiza obiegu chłodniczego na wykresie lg p – h (p-h) dla właściwego ziębnika

2. Wyznaczenie podstawowych parametrów obiegu ziębniczego: q

, q

, l

, Q

, Q

, P

Projektowanie sieci przewodów freonowych

4 1

o

h h

q  

3 2

k

h h

q  

1 2

s

h h

l  

s o

l ε  q

ch o

   Q Q

z k

k

q m

Q  

z s

m l

P  

t_k – temp. skraplania ciekłego czynnika, p_o – ciśnienie parowania,

t_o – temp. odparowania ciekłego czynnika,

t_s - przegrzanie czynnika,

t_d - dochłodzenie czynnika, h₁ - entalpia na ssaniu sprężarki, h₂ - entalpia na tłoczeniu sprężarki, h₃ - entalpia przed zaworem rozprężnym, h₄ - entalpia na wejściu do parowacza.

właściwa wydajność chłodnicza właściwa wydajność skraplania właściwa praca sprężania

teoretyczny współczynnik wydajności chłodniczej wydajność chłodnicza

wydajność skraplacza moc sprężarki

W parowniku dla stabilnej pracy układu zawsze jest wymagane pewne minimalne przegrzanie. Wynosi ono najczęściej ok. 60% do 70% różnicy pomiędzy temperaturą w pomieszczeniu a temperaturą odparowania.

Projektowanie sieci przewodów freonowych

o z

q

m  Q

strumień masy ziębnika w obiegu

3. Obliczenie strumienia masy krążącego w obiegu ziębnika: m

1

V

 m

 

2 z tł

m V   

3 z

c

m

V   

pary ziębnika na ssaniu sprężarki pary ziębnika na tłoczeniu sprężarki skroplona ciecz nasycona

4. Obliczenie strumienia objętościowego ziębnika w punktach charakterystycznych

h- kJ/kg, Q- kW, m_z-kg/s

kg m /³

 

Projektowanie sieci przewodów freonowych

ss ss ss

w A  V

tł tł

w

A  V

c c

w

A  V

rurociąg parowy ssawny rurociąg parowy tłoczny rurociąg cieczowy

5. Obliczenie pola powierzchni przepływu rurociągu uwzględniając prędkość przepływu czynnika – z równania ciągłości

Zaleca się przyjmować: w_ss = 10÷12 m/s, w_tł = 10÷12 m/s, w_c = 1 m/s



 4  A d

zgodnie ze wzorem:

6. Obliczenie średnicy wewnętrznej rurociągu

Warunki pracy układu bezpośredniego

Rury miedziane w kręgach / zwojach oraz w sztangach / odcinkach prostych

PN-EN 12735-1:2003/Ap1:2006 Miedź i stopy miedzi Rury miedziane okrągłe bez szwu

stosowane w instalacjach klimatyzacyjnych i chłodniczych Część 1: Rury do instalacji rurowych.

Pośredni system ziębienia – prędkości w przewodach

0,5 ÷ 2,5 m/s 1,5 ÷ 3,0 m/s

Pośredni system ziębienia – drycooler

Projektowanie sieci przewodów pośrednich

t c

m Q

p w

 



strumień masowy ziębiwa / chłodziwa

1. Obliczenie strumienia masy czynnika pośredniego

 m 

strumień objętościowy ziębiwa / chłodziwa

V

2. Obliczenie strumienia objętościowego czynnika pośredniego

w A  V

3. Obliczenie pola powierzchni rurociągu i średnicy wewnętrznej



 4  A d

t c

m Q

p g  k

Średnice zewnętrzne przewodów wodnych

PN-H-74219:1980 Rury stalowe bez szwu walcowane na gorąco PN-H-74200:1998 Rury stalowe ze szwem, gwintowane.

Rury stalowe Rury miedziane Rury PEX Uponor

Rury PE Wavin

Wodne roztwory glikolu

Temperatura krzepnięcia wodnych roztworów glikoli

Wodne roztwory glikolu

Gęstość roztworów glikolu propylenowego w wodzie

Wodne roztwory glikolu

Gęstość roztworów glikolu etylenowego w wodzie

Wodne roztwory glikolu

Ciepło właściwe roztworów glikolu propylenowego w wodzie

Wodne roztwory glikolu

Ciepło właściwe roztworów glikolu etylenowego w wodzie

Solanki - roztwory soli

Temperatura krzepnięcia soli w roztworze wodnym

Karta katalogowa agregatu

Korekta parametrów ze względu na

obecność glikolu

Zalecenia dotyczące minimalnych wymiarów maszynowni chłodniczej wg EN 13779

PN-EN 13779:2005 Wentylacja budynków niemieszkalnych. Wymagania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji

Sprężarkowe agregaty chłodnicze

Agregat sprężarkowy Agregat skraplający

Absorpcyjne agregaty chłodnicze

Agregat bromolitowy

Sprężarkowe agregaty chłodnicze

Agregat sprężarkowy ze skraplaczem chłodzonym wodą

Sprężarkowe agregaty chłodnicze

Agregat sprężarkowy ze skraplaczem chłodzonym powietrzem

Sprężarkowe agregaty chłodnicze

Chłodnie wentylatorowe typu dry-cooler

Sprężarkowe agregaty chłodnicze

Wieże chłodnicze typu zamkniętego i otwartego