какое давление в холодильной системе
Как работает холодильное оборудование?
Содержание
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Из холода в жар
Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?
Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!
В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.
Виды компрессоров
Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.
Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.
Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:
Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.
Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.
Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.
Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.
Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.
Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.
Типы хладагентов
Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.
В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:
Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.
R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.
Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.
Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.
Какое давление создает компрессор от холодильника
В разных моделях холодильников, используются компрессоры различного принципа работы. Есть обычные, линейные и инверсионные. Принцип их работы разный, но задачу они выполняют одинаковую: нагнетают давление, заставляя воздух или жидкости двигаться в патрубках или ёмкостях.
Холодильные агрегаты выходят из строя по разным причинам: утечки фреона, поломки термометра и реле, неисправности в проводке. Если компрессор целый и исправно работает, его можно снять и приспособить для различных целей.
Он легко подойдёт для создания краскопульта, чтобы пользоваться им как распылителем при работе с аэрографией. Другое его применение – компрессор для подкачки шин. Третьим возможным вариантом можно выделить создание воздушного пистолета, для очистки рабочих поверхностей. Четвёртый вариант – это сборка компрессора для пневматического степлера или гвоздомёта.
Рабочее давление в компрессоре холодильников
Рабочее давление, выдаваемое стандартным компрессором, подключённым к холодильнику, колеблется от 2 до 4 атмосфер.
Возможно, кому-то это покажется маленьким показателем, однако для циркулирования фреона по замкнутой системе больше и не нужно, при таком давлении он отлично справляется со своей функцией. Так же нужно понимать, что при подключении к холодильным камерам, он специально настроен именно на такую мощность. Регуляторы удерживают работу на определённом уровне, чтобы не разорвало патрубки с хладагентом.
Какое давление создаёт компрессор, снятый с холодильника
Совсем другие показатели выдают компрессоры, снятые с холодильника. Всё зависит от определённой модели, но при должной настройке любой из них способен обеспечить не менее 15 атмосфер во время работы. Чем более длительное время он включён, тем сильнее создаётся давление. Некоторые образцы в сборе с большим ресивером, способны нагнетать до 50 атмосфер. Этого будет более чем достаточно для выполнения практически любой задачи.
Важно! При самостоятельно сборке насоса, помните про безопасность. Делайте только то, в чём уверены на 100%, потому что работа с компрессором – это работа с большим давлением, а значит, связана с повышенной опасностью. Взорвавшийся ресивер способен покалечить взрослого человека и испортить обстановку вокруг.
Как отрегулировать давление в компрессоре от холодильника
Самостоятельная регулировка давления, возможна только в том случае, если человек, собирающий насосный агрегат, обладает необходимыми навыками. Для правильного регулирования понадобиться:
Принцип работы автоматического реле заключается в системе включения и отключения электродвигателя, а так же сбросе излишнего давления. Когда количество атмосфер в ресивере достигает критической установленной отметки – реле отключает двигатель и воздух перестаёт нагнетаться, излишки, через разгрузочный клапан сбрасываются. Если мощность необходимое для работы упала, то реле автоматом подключит двигатель, и она продолжит нагнетаться.
Важно! Настройку реле необходимо производить, когда ресивер заполнен на 40–60%. Таким образом можно установить реальный рабочий показатель и грамотно установить точку сброса излишков.
Принципиальная схема подключения автоматического регулятора выглядит так: его вставляют в цепь между вторичной цепью управления электродвигателем и разгрузочным клапаном. Подключение происходит резьбовыми головками. Двумя к ресиверу – двумя к манометру. Оставшиеся разъёмы используют для монтажа заглушки или дополнительного предохранительного клапана.
Каким должно быть давление фреона в домашнем и автомобильном кондиционере
За счет испарения и конденсации хладагента в закрытом контуре происходит отбор тепловой энергии воздуха и ее выброс в окружающую среду. Это принцип действия любой холодильной машины. Агрегатное состояние и остальные параметры рабочего вещества постоянно меняются. Но большинство рядовых пользователей интересует лишь одна характеристика — давление фреона в кондиционере.
Подоплека ясна: многие хозяева частных домов и квартир желают самостоятельно обслуживать сплит-систему, заправляя хладон простейшим способом, найденным в интернете. Мы раскроем суть методики в 3 этапа – теоретическая часть, диагностика и инструкция по заправке.
Почему давление не зависит от количества хладона
Фреоны, применяющиеся в системах кондиционирования и холодильниках, циркулируют внутри закрытого контура, состоящего из двух теплообменников (испарителя и конденсора), компрессора и дроссельного клапана. В первом радиаторе хладагент переходит из жидкой в газовую фазу, отнимая теплоту комнатного воздуха, во втором снова превращается в жидкость. Подробнее принцип работы сплит-системы описывается в отдельной публикации.
Напомним: фреон – это вещество, кипящее при отрицательной температуре (в обычных условиях). Чтобы повысить точку испарения / конденсации, давление в контуре принудительно увеличивается компрессором.
Напор хладона в системе зависит от нескольких основных факторов:
Справка. Бытовые охладители обычно заправляются двумя марками фреонов – R22 и R410a. Автомобильные кондиционеры заполняются хладоном R134a, старые модели – R12.
Реальное давление рабочей жидкости меняется несколько раз в течение суток из-за погоды и переключения режимов охлаждения. Количество хладагента никакого влияния не оказывает, разве что вещество улетучится из системы полностью. В подтверждение этих слов опишем эксперимент, опубликованный в техническом пособии известного автора Патрика Котзаогланиана:
Вывод. Рабочее давление в кондиционере никак не зависит от объема фреона внутри системы, измерять его без учета температуры бессмысленно.
Как проверить остаток фреона
Определить недостаток или избыток хладона в контуре сплит-системы можно по величине перегрева газа, идущего из испарителя в компрессор. Разъясним данное понятие:
Ключевой момент. Чтобы узнать температуру кипения фреона определенной марки в реальных условиях, как раз и нужно измерить давление на стороне всасывания.
Для работы вам понадобится манометрическая станция с присоединительными шлангами и контактный термометр (также подойдет электронный пирометр). Диагностируем остаток фреона согласно следующей инструкции:
С помощью термометра определяется нагрев газового патрубка большого диаметра, приходящего от внутреннего блока к компрессору
Совет. Пользоваться таблицей фреонов необязательно. На манометрах коллектора тоже нанесены дополнительные шкалы, сходу показывающие температуру кипения хладона при измеряемом давлении. Главное, — изначально подобрать правильную станцию, где нанесена разметка для хладагентов R22, R410a и R134a.
Разберем пример, отображенный на фото. Стрелка показывает 5.4 Бар, что соответствует точке кипения фреона R22 +8 °С. Измеряем температуру всасывающего патрубка и получаем, например, +14 градусов, величина перегрева составит 14 — 8 = 6 градусов. Допустимый диапазон для всех типов воздушных кондиционеров, включая автомобильные, составляет 5—8 °С, значит, количество хладона в норме.
Наглядно процесс измерения показан в следующем видео:
Признаки нехватки хладагента
Если в результате измерений вы получили перегрев пара более 8 градусов, налицо недостаток фреона в контуре. Что происходит в кондиционере:
Примечание. Проблема с нехваткой хладагента возникает, как правило, из-за утечек на вальцевых соединениях медных трубопроводов. Главный симптом – следы масла на гайках, выбивающегося вместе с рабочей жидкостью.
Недостаток хладагента сопровождается другими побочными признаками:
Идентичные симптомы проявляются на кондиционерах авто, поскольку они функционируют по аналогичному принципу.
Переизбыток и другие неполадки
Величина перегрева оказалась меньше 5 градусов? Значит, в системе циркулирует слишком много жидкости. Часть вещества не успевает испариться в теплообменнике внутреннего блока, отдельные капли могут попадать в компрессор, а это чревато крупной поломкой.
Рекомендация. Перезаправка встречается относительно редко – как правило, после обслуживания кондиционера неграмотным персоналом. Обнаружив проблему, стоит вызвать нормального сервисного мастера, который сольет лишний хладон либо выявит другую неполадку.
Если вы уверены в собственных силах, попытайтесь удалить часть фреона самостоятельно. По манометру на коллекторе или по таблице определите, какое давление должно быть в кондиционере при нормальном перегреве +7 °С и аккуратно стравите малую порцию газа.
Аномально высокий либо слабый перегрев возникает не только из-за хладагента, но и различных неисправностей:
Указанные проблемы решаются одним способом – вызовом мастера, несведущий пользователь просто не сможет их диагностировать. Если манипуляции с хладоном не дали результата, звоните в сервисную службу.
Дозаправка по давлению и температуре перегрева
Сразу хотим предупредить, что данный способ добавления хладона считается ненадежным, хотя многие холодильщики заправляют фреон «на глазок», ориентируясь только по давлению. Лучшая и самая правильная методика заправки – полная замена хладагента с опорожнением системы и заливкой по весам, как это описывается в нашем руководстве.
Помимо термометра и манометрического коллектора, вам понадобится:
Важный момент. Хладагенты различных типов обладают разными физическими свойствами. Понятие взаимозаменяемости либо совместимости этих жидкостей отсутствует как таковое, подойдет только газ, указанный на табличке холодильного агрегата. В бытовых кондиционерах применяются марки R22 и R410a, в автомобилях – 134-й фреон.
Первым делом убедитесь в отсутствии утечек, иначе рискуете потратить время и силы впустую. Выполняя дозаправку, придерживайтесь инструкции:
Пример. Если раньше температура газовой магистрали при давлении 5.4 Бар составляла +17 °С, перегрев достигал 17 — 8 = 9 градусов (фреон R22). Значит, нужно добиться охлаждения трубки до + 14 °С, чтобы уложиться в норму.
Подробно технология дозаправки сплит-системы по перегреву и давлению описана в видеосюжете:
Заключение
Обычно вопрос о требуемом давлении фреона внутри кондиционера заставляет нервничать классных специалистов по холодильным машинам. Нужно понимать, что однозначного ответа не существует в природе, поскольку данный параметр зависит от многих факторов и часто меняется. Всегда следует рассматривать связку двух характеристик – давление — температура, иначе вмешательство в работу «сплита» может привести к серьезной поломке.
17 Replies to “Каким должно быть давление фреона в домашнем и автомобильном кондиционере”
Я в восторге от данной статьи! В море информации в сети по данной тематике я не нашёл столь исчерпывающие материалы с наглядными примерами и расчётами, как здесь! Молодцы, авторы!
И спасибо!
Принцип работы фреоновых систем охлаждения
Дання статья является переводом, ананлогичной статьи с сайта phase-change.com
Данная статья написана Bowman, и опубликованна с его разрешения. Вот линк на оригинал: Beginner’s class 101 by BOWMAN
Дання статья является переводом, ананлогичной статьи с сайта phase-change.com
Данная статья написана Bowman, и опубликованна с его разрешения. Вот линк на оригинал: Beginner’s class 101 by BOWMAN
Компрессор – в самом названии кроется его предназначение. Сжимает хладоген, превращая его в газ высокого давления. Это позволяет хладогену легко конденсироваться в жидкость.
Конденсер (радиатор) – охлаждается воздухом или жидкостью. Он охлаждает хладоген, который под давлением поступает в радиатор, конденсируясь в жидкость.
Испаритель – ну конечно же испаряет. Это место где хладоген в жидком состоянии, испаряясь переходит в газ. Этот процесс сопровождается поглощением тепла. На рисунке показан обычный испаритель, используемый в системах охлаждения (кондиционеры).
Осушитель/Фильтр – используется для удержания влаги и предотвращает ее взаимодействие с хладогеном. При взаимодействии хладогена и влаги возможно появление вредных кислот. Также осушитель содержит фильтр, который удерживает мелкие частички (пылинки) от попадания в капиллярную трубку или расширительный клапан. Это нужно для предотвращения засорения капиллярной трубки. На картинке изображен осушитель с фильтром (справа) и без него (слева)
Расширительный клапан (капиллярная трубка) – место, где хладоген находящийся под
давлением перетекает в область пониженного давления. В последствии хладоген начинает кипеть и испаряться. Расширительный клапан это механическое устройство, которое открывается и закрывается, регулируя поступление хладогена. Также можно использовать капиллярную трубку (0.026″ диаметром). Изменяя диаметр капилляра или его длину можно регулировать поступление фреона.
Хладоген двигается по кругу через всю систему. Хладоген начинает свой путь в компрессоре, где он сжимается и превращается в газ высокого давления. Газ движется далее к кондесеру, где благодаря высокому давлению и соответствующему охлаждению переходит в жидкость. Там же хладоген собирается в нижней части конденсера в виде стекающей жидкости. Далее жидкость движется к фильтру/осушителю. Жидкость проталкивается через фильтр, а меленькие частицы остаются внутри. Это предохраняет капиллярную трубку или расширительный клапан от закупоривания или поломки. Также осушитель защищает систему от попадания влаги в испаритель. Влага может прореагировать с газообразным хладогеном, образуя соединения, которые могут повредить систему. Попадание влаги в компрессор может вывести его из строя. Итак, хладоген в жидком состоянии находится в капиллярной трубке или расширительном клапане. Прежде чем двигаться дальше следует рассмотреть этот участок подробнее.
Проталкивание хладогена через капиллярную трубку или расширительный клапан дает нам три вещи:
1-я – это то, что данный участок разделяет систему на область высокого и низкого давления. Разделение потока хладогена позволяет компрессору поддерживать давление по одну сторону от капиллярной трубки или расширительного клапана. Это также дает нам область низкого давления, которая нужна для нормального кипения хладогена. Чем ниже давление в этой области, тем ниже точка кипения хладогена. Это дает нам низкую температуру испарителя.
2-я – это то, что мы можем контролировать поступление хладогена в испаритель. Поддержание соответствующего объема поступающего хладогена очень важно. Слишком много хладогена в испарителе может заполнить его. Это вызовет повышение давления в испарителе (большее количество кипящего хладогена, которое может вместить испаритель, приводит к повышению давления). При повышении давления повышается точка кипения хладогена, тем самым увеличивается температура испарителя. К тому же происходит неэффективное использование хладогена.
В другом случае, недостаточное количество хладогена приведет к неполному съему тепла в испарителе. В этом случае выделяющегося тепла будет больше чем поглощающегося и эффекта от охлаждения не будет.
3-я – это то, что если жидкого хладогена будет слишком много в испарителе, испаритель переполнится избыточной жидкостью и она попадет в компрессор. Это ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ плохо. Компрессор спроектирован для сжатия газа, а не жидкости! Этим мы просто испортим компрессор.
Существуют два способа регулировки количества хладогена поступающего в испаритель. Капиллярная трубка – первый из них. Она представляет собой очень тонкую трубку. Внутренний диаметр приблизительно 0.026″. Путем удлинения или укорачивания капилляра, а также подбором внутреннего диаметра можно регулировать поступление хладогена в испаритель.
Теперь поговорим о расширительном клапане. Клапан имеет входной и выходной штуцер, но также имеет расширяющийся температурный датчик, который устанавливается в конце испарителя. Следовательно при повышении или понижении температуры, датчик изменяет давление внутри себя и тем самым регулирует небольшой плунжер внутри расширительного клапана. Таким образом больше или меньше хладогена, в зависимости от положения плунжера, поступает в испаритель. Некоторые расширительные клапаны имеют линию выравнивания, которая при выключении системы выравнивают давление между зоной высокого и низкого давлния. Это позволяет более легкое включение компрессора после простоя. Здесь рассмотрены только пара видов расширительных клапанов, но их разновидностей еще больше.
Как было сказано в самом начале, основным различием хладогенов является температура их кипения. Но не надо думать что можно с легкостью заменить один хладоген другим. Одни Хладогены заменяемы, другие нет. Ниже приведена таблица названий и температур кипения различных хладогенов.
Надеюсь, эта статья помогла многим понять принципы работы холодильных установок.
Позже я планирую выложить также другие переводы интересных статей посвященных фреонкам.