5. Работа холодильной машины при низкой температуре окружающего воздуха : Холодильные машины и холодильные установки. Пример проектирования холодильных центров : Самоподготовка : АНО ДПО «УКЦ «УНИВЕРСИТЕТ КЛИМАТА»

5. Работа холодильной машины при низкой температуре окружающего воздуха

Как правило, воздушный конденсатор холодильной машины эксплуатируется в атмосферных условиях (на открытой площадке).

Работа холодильной машины при низких температурах окружающего воздуха связана с рядом проблем, среди которых выделим пять основных:

1. Уменьшение холодо производительности в режиме «охлаждение».

Из-за снижения температуры воздуха, обдувающего конденсатор наружного блока, уменьшается температура и давление конденсации. Как следствие, уменьшается расход жидкого хладагента, поступающего в испаритель через регулятор расхода.

В результате уменьшения расхода хладагента падает давление испарения и возможно отключение холодильной машины при срабатывании устройств защиты по низкому давлению.

Особенно заметно снижение расхода хладагента и уменьшение холодо производительности в кондиционерах с капиллярной трубкой, которой оснащаются практически все бытовые кондиционеры.

В кондиционерах, оборудованных терморегулирующим вентилем, открытие ТРВ до какого-то момента компенсирует падение давления конденсации, но после того, как ТРВ откроется полностью, эффект будет таким же, как и в случае с капиллярной трубкой.

Для увеличения давления конденсации при низкой температуре окружающего воздуха принимаются следующие технические меры:

  • уменьшается скорость вращения вентилятора (плавно или ступенчато) обдува конденсатора вплоть до полной его остановки;
  • охлаждающий воздух перепускается мимо конденсатора или полностью перекрывается;
  • перед конденсатором устанавливается специальный клапан регулирования давления конденсации, который обводит большую часть хладагента мимо конденсатора.

Такое техническое решение позволило, например, в прецизионных кондиционерах марки UNIFLAIR сохранить холодо производительность до температуры наружного воздуха минус 35ºС.

Эффективной мерой сохранения холодо производительности блоков с центробежными вентиляторами, установленных в помещении (подвале, на чердаке и т.д.), является выброс выходящего из конденсатора воздуха не на улицу, а в это же помещение. Для этого в воздуховоде отвода воздуха от конденсатора устанавливаются дополнительные воздушные заслонки с электроприводами пропорционального регулирования, которые перепускают часть или полный расход тёплого воздуха, идущего на охлаждение конденсатора.

2. Уменьшение тепло производительности в режиме «обогрева».

В режиме «обогрева» происходит реверсирование цикла и теплообменник наружного блока выполняет роль испарителя.

При низкой температуре наружного воздуха уменьшается перепад между температурой кипящего хладагента и температурой окружающего воздуха. Количество передаваемого тепла, необходимого для кипения хладагента — снижается и соответственно ухудшаются условия кипения хладагента.

Как следствие, снижается давление всасывания, падает производительность компрессора. Одновременно снижается давление и температура конденсации, что приводит к уменьшению тепло производительности кондиционера.

В этих условиях необходимо максимально увеличить обдув испарителя.

Обычно это достигается увеличением скорости вращения вентилятора наружного блока.

По мере приближения температуры наружного воздуха к температуре кипения хладагента тепло производительность кондиционера снижается. При достижении температуры наружного воздуха минус 20 — 22 ºС тепло производительность снизится на 20 — 25%.

3. Обмерзание теплообменника наружного блока при длительной работе в режиме «обогрева».

При работе кондиционера в режиме «обогрева» происходит охлаждение наружного воздуха, обдувающего кондиционер.

При определённом соотношении температурных и влажностных параметров атмосферного воздуха возможно появление конденсата на пластинах теплообменника наружного блока, образование льда и обмерзание теплообменника.

Образовавшийся лёд не только ухудшает характеристики кондиционера, уменьшая теплопередачу, но и может физически повредить наружный блок, что может привести к довольно дорогостоящему ремонту.

Поэтому предотвращение обмерзания и своевременному оттаиванию теплообменника наружного блока уделяется самое большое внимание.

Для удаления льда и снеговой шубы с теплообменника наружного блока кондиционер кратковременно переводят в режим «охлаждение». Теплообменник прогревается горячим конденсирующимся хладагентом, накопившийся лёд растапливается, и наружный блок вновь готов к эксплуатации. На время оттаивания теплообменника вентиляторы наружного и внутреннего блока останавливаются.

Алгоритм системы оттаивания должен быть построен таким образом, чтобы, с одной стороны, — режим оттаивания включался как можно реже и на минимальное время, с другой стороны, чтобы не возникало накопление льда на теплообменнике.

4. Возможность повреждения компрессора при запуске.

При низких температурах наружного воздуха жидкий хладагент может растворяться в масле компрессора. Поэтому во время остановки компрессора возможно попадание хладагента в масло, находящееся в картере компрессора.

Во время пуска поршневого компрессора при движении поршня вверх в картере возникает разряжение и может происходить вскипание хладагента. Одновременно вспенивается масло и происходит его выброс в выходной трубопровод.

Для исключения этого на компрессорах средней и большой мощности обязательно устанавливаются обогреватели картера, предотвращающие накопление жидкого хладагента в масле при выключенном компрессоре.

В компрессорах роторного типа, не имеющих масляного картера, эта проблема менее остра, чем в поршневых компрессорах. Поэтому на компрессорах SCROLL малой мощности (примерно до 8 — 10 кВт) отсутствие обогревателя картера практически не влияет на работоспособность компрессора.

5. Опасность попадания жидкого хладагента в компрессор при работе в режиме «обогрева».

Ухудшение условий кипения хладагента в теплообменнике наружного блока при работе кондиционера в режиме «охлаждение» может привести к «проскоку» жидкого хладагента и попаданию его в компрессор.

Возникающий при этом гидравлический удар может повредить компрессор.

В связи с этим приходится устанавливать дополнительный ресивер (отделитель жидкости) перед компрессором на линии всасывания.