Chłodnictwo - projektowanie sieci przewodów Instytut Klimatyzacji i Ogrzewnictwa Wydział Inżynierii Środowiska Politechnika Wrocławska Chłodnictwo - projektowanie sieci przewodów Przywitanie się z przewodniczącym seminarium oraz gośćmi. 2. Przedstawienie swojej osoby, promotora oraz tematu rozprawy. 1

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 Bezpośredni system ziębienia Pośredni system ziębienia

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 (tzasilania + tpowrotu) / 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 0,3 ÷ 0,5 m/s 1,5 ÷ 3,0 m/s 0,5 ÷ 2,5 m/s 10 ÷ 15 m/s 0,5 ÷ 1,5 m/s 8 ÷ 15 m/s

Projektowanie sieci przewodów freonowych Analiza obiegu chłodniczego na wykresie lg p – h (p-h) dla właściwego ziębnika

Projektowanie sieci przewodów freonowych Wyznaczenie podstawowych parametrów obiegu ziębniczego: qo, qk, ls, Qo, Qk, P właściwa wydajność chłodnicza właściwa wydajność skraplania właściwa praca sprężania wydajność chłodnicza wydajność skraplacza moc sprężarki Oznaczenia: pk – ciśnienie skraplania, tk – temp. skraplania ciekłego czynnika, po – ciśnienie parowania, to – temp. odparowania ciekłego czynnika, ts - przegrzanie czynnika, td - dochłodzenie czynnika, h1 - entalpia na ssaniu sprężarki, h2 - entalpia na tłoczeniu sprężarki, h3 - entalpia przed zaworem rozprężnym, h4 - entalpia na wejściu do parowacza. teoretyczny współczynnik wydajności chłodniczej 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 Obliczenie strumienia masy krążącego w obiegu ziębnika: mz h- kJ/kg, Q- kW, mz-kg/s strumień masy ziębnika w obiegu Obliczenie strumienia objętościowego ziębnika w punktach charakterystycznych pary ziębnika na ssaniu sprężarki pary ziębnika na tłoczeniu sprężarki skroplona ciecz nasycona

Projektowanie sieci przewodów freonowych Obliczenie pola powierzchni przepływu rurociągu uwzględniając prędkość przepływu czynnika – z równania ciągłości rurociąg parowy ssawny rurociąg parowy tłoczny rurociąg cieczowy Zaleca się przyjmować: wss = 10÷12 m/s, wtł = 10÷12 m/s, wc = 1 m/s Obliczenie średnicy wewnętrznej rurociągu zgodnie ze wzorem:

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 1,5 ÷ 3,0 m/s 0,5 ÷ 2,5 m/s

Pośredni system ziębienia – drycooler

Projektowanie sieci przewodów pośrednich Obliczenie strumienia masy czynnika pośredniego strumień masowy ziębiwa / chłodziwa Obliczenie strumienia objętościowego czynnika pośredniego strumień objętościowy ziębiwa / chłodziwa Obliczenie pola powierzchni rurociągu i średnicy wewnętrznej

Średnice zewnętrzne przewodów wodnych Rury stalowe Rury miedziane Rury PEX Uponor Rury PE Wavin PN-H-74219:1980 Rury stalowe bez szwu walcowane na gorąco PN-H-74200:1998 Rury stalowe ze szwem, gwintowane.

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