Кондиционирование установка маслосъемных петель. Потери давления в трубках холодильного контура. Нормативная документация по проектированию и монтажу медных трубопроводов
Потери давления хладагента в трубках холодильного контура снижают эффективность работы холодильной машины, уменьшая ее холодо- и теплопроизводительность. Поэтому нужно стремиться к уменьшению потерь давления в трубках.
Поскольку температура кипения и конденсации зависит от давления (практически линейно), потери давления часто оценивают потерями температуры конденсации или кипения в °С.
- Пример: для хладагента R-22 при температуре испарения +5°С давление равно 584 кПа. При потере давления, равной 18 кПа, температура кипения снизится на 1°С.
Потери в линии всасывания
При потере давления на линии всасывания компрессор работает при меньшем входном давлении, чем давление испарения в испарителе холодильной машины. Из-за этого снижается расход хладагента, проходящего через компрессор, и уменьшается холодопроизводительность кондиционера. Потери давления в линии всасывания наиболее критичны для работы холодильной машины. При потерях, эквивалентных 1°С, производительность снижается на целых 4.5%!
Потери в линии нагнетания
При потере давления на линии нагнетания компрессору приходится работать с более высоким давлением, чем давление конденсации. При этом производительность компрессора тоже снижается. При потерях в линии нагнетания, эквивалентных 1°С, производительность снижается на 1.5%.
Потери в жидкостной линии
Потери давления в жидкостной линии слабо влияют на холодопроизводительность кондиционера. Зато они вызывают опасность закипания хладагента. Это происходит по следующим причинам:
- из-за уменьшения давления в трубке может оказаться, что температура хладагента будет выше, чем температура конденсации при этом давлении.
- хладагент нагревается из-за трения о стенки труб, поскольку механическая энергия его движения переходит в тепловую.
В результате кипение хладагента может начаться не в испарителе, а в трубках перед регулятором. Регулятор не может устойчиво работать на смеси жидкого и парообразного хладагента, поскольку расход хладагента через него сильно уменьшится. Кроме того, холодопроизводительность снизится, поскольку охлаждаться будет не только воздух в помещении, но и пространство вокруг трубопровода.
Допустимы следующие потери давления в трубках:
- в линии нагнетания и всасывания - до 1°С
- в жидкостной линии - 0.5 - 1°С
Интернет магазин «Поток холода» предлагает купить маслоподъемные петли с гарантией качества от авторитетного производителя и оперативной курьерской доставкой
Маслоподъемные петли практически всегда необходимы при установке и монтаже:
- бытовых и полупромышленных кондиционеров;
- оконных, настенных, напольно-потолочных, канальных, кассетных cплит-систем.
Оригинальные маслоподъемные петли мы продаем напрямую от производителя без посреднической наценки.
В нашем интернет магазине есть возможность купить все сразу: не только различные маслоподъемные петли, но и другие комплектующие. У нас большой выбор петель различной маркировки.
Если участок холодильной установки - нестандартный, представитель компании порекомендует установить дополнительную петлю либо, наоборот, сократить число маслоподъемных петель для эффективного гидравлического сопротивления. В нашей компании работают профессионалы.
Маслоподъемная петля - цена и качество от «Поток холода»
Назначение маслоподъемной петли - обеспечение дополнительного гидравлического сопротивления на основании расчета длины участка холодильного контура фреонной установки.
Маслоподъемные петли нужны, когда речь идет о монтаже холодильных установок с вертикальными участками длиной от 3 метров. Если монтируется вертикальное оборудование - понадобится использование петли каждые 3,5 метра, а в верхней точке - обратной петли.
В нашем интрент магазине вас ждет разумная цена на маслоподъемные петли и другие комплектующие, а также расходники (хладоны и др). Звоните по телефону указанному на сайте и наши менеджеры помогут сделать вам правильный выбор.
Сегодня на рынке присутствуют
VRF
-системы оригинальных японских, корейских и китайских брендов. Еще больше
VRF
-систем многочисленных
OEM
производителей. Внешне все они очень похожи и складывается ложное впечатление, что все
VRF
-системы одинаковы. Но «не все йогурты одинаково полезны», как говорилось в популярной рекламе. Мы начинаем серию статей, направленных на изучение технологий получения холода, которые используются в современном классе кондиционеров -
VRF
-системах. Мы уже рассмотрели систему переохлаждения хладагента и ее влияние на характеристики кондиционера, различные компоновки компрессорного узла. В этой статье мы изучим -
систему маслоотделения
.
Для чего необходимо масло в холодильном контуре? Для смазки компрессора. И находиться масло должно именно в компрессоре. В обычной сплит-системе масло свободно циркулирует вместе с фреоном и равномерно распределяется по всему холодильному контуру. У систем VRF холодильный контур слишком большой, поэтому первая проблема, с которой столкнулись производители систем VRF , это уменьшение уровня масла в компрессорах и выход их из строя из за «масляного голодания».
Существуют две технологии, с помощью которых холодильное масло возвращается обратно в компрессор. Во-первых - применяется устройство сепаратор масла (маслоотделитель) в наружном блоке (на рисунке 1). Сепараторы масла устанавливаются на нагнетательной трубе компрессора между компрессором и конденсатором. Масло уносится из компрессора как в виде мелких капель, так и в парообразном состоянии, так как при температурах от 80С до 110С происходит частичное испарение масла. Большая часть масла оседает в сепараторе и возвращается по отдельному маслопроводу в картер компрессора. Это устройство значительно улучшает режим смазки компрессора и в конечном итоге повышает надежность системы. С точки зрения конструкции холодильного контура существуют системы вообще без сепараторов масла, системы с одним сепаратором масла на все компрессора, системы с сепаратором масла на каждом компрессоре. Идеальный вариант равномерного распределения масла это когда каждый компрессор обладает «своим» сепаратором масла (рис. 1).
Рис. 1 . Схема холодильного контура VRF - системы с двумя сепараторами фреонового масла.
Конструкции сепараторов (маслоотделителей).
Масло в маслоотделителях отделяется от газообразного хладагента в результате резкого изменения направления и уменьшения скорости движения пара (до 0,7 - 1 м/с). Направление движения газообразного хладагента изменяется с помощью перегородок или определенным образом установленных патрубков. В этом случае маслоотделитель улавливает только 40-60% масла, унесенного из компрессора. Поэтому лучшие результаты дает центробежный или циклонный маслоотделитель (рис. 2). Газообразный хладагент, поступающий к патрубку 1, попадая на направляющие лопатки 4, приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы капли масла отбрасываются на корпус и образуют медленно стекающую вниз пленку. Газообразный хладагент при выходе из спирали резко меняет свое направление и по патрубку 2 уходит из сепаратора масла. Отделившееся масло отгораживается от струи газа перегородкой 5, чтобы предотвратить вторичный захват масла хладагентом.
Рис. 2. Конструкция центробежного маслоотделителя.
Несмотря на работу сепаратора масла, небольшая часть масла все-таки уносится с фреоном в систему и постепенно там накапливается. Для его возврата применяется специальный режим, который называетсярежим возврата масла . Суть его в следующем:
Наружный блок включается в режиме охлаждения на максимальную производительность. Все клапанаEEV во внутренних блоках полностью открыты. НО вентиляторы внутренних блоков выключены, поэтому фреон в жидкой фазе проходит через теплообменник внутреннего блока не выкипая. Жидкое масло, находящееся во внутреннем блоке, смывается жидким фреоном в газовый трубопровод. И далее возвращается в наружный блок с газообразным фреоном на максимальной скорости.
Тип холодильного масла , используемого в холодильных системах для смазки компрессоров, зависит от типа компрессора, его производительности, но главное используемого фреона. Масла для холодильного цикла классифицируются как минеральные и синтетические. Минеральное масло, главным образом, используется с хладагентами CFC (R 12) и HCFC (R 22) и основано на нафтене или парафине, либо смеси парафина и акрилбензола. Хладагенты HFC (R 410A , R 407C ) не растворяются в минеральном масле, поэтому для них используется синтетическое масло.
Подогреватель картера . Холодильное масло смешивается с хладагентом и циркулирует с ним на протяжении всего цикла охлаждения. Масло в картере компрессора содержит некоторое количество растворенного хладагента, а жидкий хладагент в конденсаторе содержит небольшое количество растворенного масла. Недостаток использования растворимого масла - это образование пены. Если холодильная машина отключается на длительный период и температура масла в компрессоре ниже, чем во внутреннем контуре, хладагент конденсируется и большая его часть растворяется в масле. Если в этом состоянии происходит пуск компрессора, давление в картере падает и растворенный хладагент испаряется вместе с маслом, образуя масленую пену. Этот процесс называют пенообразование, он приводит к выходу масла из компрессора по нагнетательному патрубку и ухудшению смазки компрессора. Для предотвращения пенообразования на картере компрессора VRF -систем установлен подогреватель, чтобы температура картера компрессора всегда была немного выше температуры окружающей среды (рис. 3).
Рис. 3. Подогреватель картера компрессора
Влияние примесей на работу холодильного контура.
Технологическое масло (машинное масло, масло для сборки). Если в систему, использующую хладагент HFC , попадет технологическое масло (например, машинное), то такое масло будет отделяться, образуя хлопья и вызывая засор капиллярных трубок.
Вода. Если в систему охлаждения, использующую хладагент HFC , попадает вода, то повышается кислотность масла, происходит разрушение полимерных материалов, используемых в двигателе компрессора. Это приводит к разрушению и пробоям изоляции электродвигателя, засорению капиллярных трубок и т.д.
Механический мусор и грязь. Возникающие проблемы: засорение фильтров, капиллярных трубок. Разложение и отделение масла. Разрушение изоляции электродвигателя компрессора.
Воздух. Следствие попадания большого количества воздуха (например, систему заправили без вакуумирования): аномальное давление, повышенная кислотность масла, пробой изоляции компрессора.
Примеси других хладагентов. Если в систему охлаждения попадает большое количество хладагентов различного типа, возникает аномальное рабочее давление и температура. Следствием чего является повреждение системы.
Примеси других холодильных масел. Многие холодильные масла не смешиваются друг с другом и выпадают в осадок в виде хлопьев. Хлопья забивают фильтра и капиллярные трубки, снижая расход фреона в системе, что ведет к перегреву компрессора.
Неоднократно встречается следующая ситуация, связанная с режимом возврата масла в компрессоры наружных блоков. Смонтирована VRF -система кондиционирования воздуха (рис. 4). Дозаправка системы, параметры работы, конфигурация трубопроводов - все в норме. Единственный нюанс - часть внутренних блоков не смонтированы, но коэффициент загрузки наружного блока допустимый - 80%. Тем не менее, регулярно выходят из строя компрессоры по причине заклинивания. В чем причина?
Рис. 4. Схема частичного монтажа внутренних блоков.
А причина оказалась проста: дело в том, что для монтажа недостающих внутренних блоков были подготовлены ответвления. Эти ответвления были тупиковыми «аппендиксами», в которые циркулирующее вместе с фреоном масло попадало, но обратно выйти уже не могло и накапливалось. Поэтому компрессора выходили из строя из-за обычного «масляного голодания». Чтобы этого не произошло, на ответвлениях МАКСИМАЛЬНО БЛИЗКО К РАЗВЕТВИТЕЛЯМ необходимо было поставить запорные вентили. Тогда масло свободно циркулировало бы в системе и возвращалось в режиме сбора масла.
Маслоподъемные петли.
Для VRF -систем японских производителей нет требований установки маслоподъемных петель. Считается, что сепараторы и режим возврата масла эффективно возвращают масло в компрессор. Однако нет правил без исключений - на системах MDV серии V 5 рекомендуется установка маслоподъемных петель, если наружный блок выше внутренних и перепад высот более 20 метров (рис. 5).
Рис. 5. Схема маслоподъемной петли.
Для фреона R 410 A маслоподъемные петли рекомендуется ставить через каждые 10 - 20 метров вертикальных участков.
Для фреонов R 22 и R 407С маслоподъемные петли рекомендуется ставить через 5 метров вертикальных участков.
Физический смысл маслоподъемной петли сводится к накоплению масла перед вертикальным подъемом. Масло скапливается в нижней части трубы и постепенно перекрывает отверстие для пропуска фреона. Газообразный фреон увеличивает свою скорость в свободном сечении трубопровода, захватывая при этом жидкое масло. При полном перекрытии сечения трубы маслом фреон выталкивает масло как пробку до следующей маслоподъемной петли.
|
Масло |
ХФ (отеч.) |
Mobil |
TOTAL PLANETELF |
SUNISO |
Bitzer |
|
|
R12 |
Минеральное |
ХФ 12-16 |
Suniso 3GS, 4GS |
|||
|
R22 |
Минеральное, Синтетическое |
ХФ 12-24 |
Mobil Gargoyle Arctic Oil 155, 300, Mobil Gargoyle Arctic SHC 400, Mobil Gargoyle Arctic SHC 200, Mobil EAL Arctic 32,46,68,100 |
LUNARIA SK |
Suniso 3GS, 4GS |
Biltzer B 5.2, Biltzer B100 |
|
R23 |
Cинтетическое |
Mobil EAL Arctic 32, 46,68,100 |
PLANETELF ACD 68M |
Suniso SL 32, 46,68,100 |
Biltzer BSE 32 |
|
|
R134a |
Cинтетическое |
Mobil Arctic Assembly Oil 32, |
PLANETELF ACD 32, 46,68,100, PLANETELF PAG |
Suniso SL 32, 46,68,100 |
Biltzer BSE 32 |
|
|
R404a |
Cинтетическое |
Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100 |
PLANETELF ACD 32,46, 68,100 |
Suniso SL 32, 46,68,100 |
Biltzer BSE 32 |
|
|
R406a |
Cинтетическое |
ХФ 12-16 |
Mobil Gargoyle Arctic Oil 155,300 |
Suniso 3GS, 4GS |
||
|
R407c |
Cинтетическое |
Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100 |
PLANETELF |
Suniso SL 32, 46,68,100 |
Biltzer BSE 32 |
|
|
R410a |
Cинтетическое |
Mobil EAL Arctic 32,46, 68,100 |
PLANETELF |
Suniso SL 32, 46,68,100 |
Biltzer BSE 32 |
|
|
R507 |
Cинтетическое |
Mobil EAL Arctic 22CC, 32, 46,68,100 |
PLANETELF ACD 32,46, 68,100 |
Suniso SL 32, 46,68,100 |
Biltzer BSE 32 |
|
|
R600a |
Минеральное |
ХФ 12-16 |
Mobil Gargoyle Arctic Oil 155, 300 |
Suniso 3GS, 4GS |
Вывод.
Сепараторы масла являются важнейшим и обязательным элементом качественной VRF -системы кондиционирования. Только благодаря возврату фреонового масла обратно в компрессор достигается надежная и безаварийная работа VRF -системы. Наиболее оптимальный вариант конструкции, когда каждый компрессор снабжен ОТДЕЛЬНЫМ сепаратором, т.к. только в этом случае достигается равномерное распределение фреонового масла в много-компрессорных системах.
Брух Сергей Викторович, ООО "Компания МЭЛ"
При монтаже холодильного контура фреоновых установок следует использовать только специальные медные трубы , предназначенные для холодильных установок (т.е. трубы «холодильного» качества). Такие трубы за рубежом маркируются буквами «R» или «L» .
Трубы прокладывают по трассе, указанной в проекте или монтажной схеме. Трубы должны быть в основном расположены горизонтально или вертикально. Исключение составляют:
- горизонтальные участки всасывающего трубопровода, которые выполняют с уклоном не менее 12 мм на 1 м в сторону компрессора для облегчения возврата в него масла;
- горизонтальные участки нагнетательного трубопровода, которые выполняют с уклоном не менее 12 мм на 1 м в сторону конденсатора.
Если высота восходящего участка более 7,5 метров, то должна устанавливаться вторая маслолодъемная петля . В общем случае маслоподъемные петли следует монтировать через каждые 7,5 метров восходящего участка всасывающего (нагнетательного) (см. рис 3.15). Вместе с тем желательно, чтобы длины восходящих участков, особенно жидкостных, были как можно меньше во избежание значительных потерь давления в них.
Длина восходящих участков трубопроводов более 30 метров не рекомендуется .
При изготовлении маслоподъемной петли следует иметь в виду, что ее размеры должны быть как можно меньше. Лучше всего в качестве маслоподъемной петли использовать один U-образный или два уголковых фитинга (см. рис. 3.16). При изготовлении маслоподъемной петли путем изгиба трубы а также при необходимости уменьшения диаметра восходящего участка трубопровода следует соблюдать требование, чтобы длина L была не более 8 диаметров соединяемых трубопроводов (рис. 3.17).
Для установок с несколькими воздухоохладителями (испарителями) , расположенными на разных уровнях по отношению к компрессору рекомендуемые варианты монтажа трубопроводов с маслоподъемными петлями приведены на рис. 3.18. Вариант (а) на рис. 3.18 можно использовать только в случае наличия отделителя жидкости и размещения компрессора ниже , в остальных случаях необходимо использовать вариант (б).
В тех случаях, когда в процессе работы установки предусматривается возможность отключения одного или нескольких воздухоохладителей , расположенных ниже компрессора, и это может привести к падению расхода в общем восходящем трубопроводе всасывания более, чем на 40%, необходимо общий восходящий трубопровод выполнять в виде 2-х труб (см. рис. 3.19). При этом диаметр меньшей трубы (А) выбирают таким образом, чтобы при минимальном расходе скорость потока в нем была не менее 8 м/с и не более 15 м/с, а диаметр большей трубы (В) определяют из условия сохранения скорости потока в диапазоне от 8 м/с до 15 м/с в обеих трубах при максимальном расходе.
При разности уровней более 7,5 метров сдвоенные трубопроводы необходимо устанавливать на каждом участке высотой не более 7,5 м, строго соблюдая требования рис. 3.19. Для получения надежных паяных соединений рекомендуется использовать стандартные фитинги различной конфигурации (см. рис. 3.20).
При монтаже холодильного контура трубопроводы рекомендуется прокладывать с использованием специальных опор (подвесок) с хомутами. При совместной прокладке всасывающих и жидкостных магистралей вначале монтируют всасывающие трубопроводы и параллельно с ними жидкостные. Опоры и подвески необходимо устанавливать с шагом от 1,3 до 1,5 метров. Наличие опор (подвесок) должно также предотвращать отсыревание стен, вдоль которых прокладывают не теплоизолированные всасывающие магистрали . Различные конструктивные варианты опор (подвесок) и рекомендации по месту их крепления показаны на рис. 3.21, 3.22.
В процессе приемо-сдаточных испытаний раз за разом приходится сталкиваться с ошибками, допущенными при проектировании и монтаже медных трубопроводов для фреоновых систем кондиционирования. Используя накопленный опыт, а также опираясь на требования нормативных документов, мы постарались объединить основные правила организации трасс медных трубопроводов в рамках данной статьи.
Речь пойдет именно об организации трасс, а не о правилах монтажа медных трубопроводов. Будут рассмотрены вопросы размещения труб, их взаимного расположения, проблемы выбора диаметра фреонопроводов, потребности в маслоподъемных петлях, компенсаторах и т. д. Мы обойдем стороной правила монтажа конкретного трубопровода, технологию выполнения соединений и иные детали. При этом будут затронуты вопросы более крупного и общего взгляда на устройство медных трасс, рассмотрены некоторые практические проблемы.
Главным образом данный материал касается фреоновых систем кондиционирования, будь то традиционные сплит-системы, мультизональные системы кондиционирования или прецизионные кондиционеры. При этом мы не коснемся монтажа водяных труб в чиллерных системах и монтажа относительно коротких фреоновых трубопроводов внутри холодильных машин.
Нормативная документация по проектированию и монтажу медных трубопроводов
Среди нормативной документации, касающейся монтажа медных трубопроводов, выделим следующие два стандарта:
- СТО НОСТРОЙ 2.23.1–2011 «Монтаж и пусконаладка испарительных и компрессорно-конденсаторных блоков бытовых систем кондиционирования в зданиях и сооружениях»;
- СП 40–108–2004 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий из медных труб».
Первый документ описывает особенности монтажа медных труб применительно к парокомпрессионным системам кондиционирования, а второй - применительно к системам отопления и водоснабжения, однако многие требования из них применимы и для систем кондиционирования.
Выбор диаметров медных трубопроводов
Выбор диаметра медных труб осуществляется на основе каталогов и программ расчета оборудования для кондиционирования воздуха. В сплит-системах диаметр труб выбирают по присоединительным патрубкам внутреннего и внешнего блоков. В случае мультизональных систем правильнее всего использовать программы расчета. В прецизионных кондиционерах используются рекомендации производителя. Однако при длинной фреоновой трассе могут возникнуть нестандартные ситуации, не указываемые в технической документации.
В общем случае для обеспечения возврата масла из контура в картер компрессора и приемлемых потерь давления скорость потока в газовой магистрали должна быть не менее 4 метров в секунду для горизонтальных участков и не менее 6 метров в секунду для восходящих участков. Во избежание возникновения неприемлемо высокого уровня шума максимально допустимая скорость газового потока ограничивается 15 метрами в секунду.
Скорость потока хладагента в жидкой фазе значительно ниже и ограничивается потенциальным разрушением запорно-регулирующей арматуры. Максимальная скорость жидкой фазы - не более 1,2 метра в секунду.
На высоких подъемах при длинных трассах внутренний диаметр жидкостной магистрали следует выбирать так, чтобы падение давления в ней и давление столба жидкости (в случае восходящего трубопровода) не приводило к вскипанию жидкости в конце магистрали.
В прецизионных системах кондиционирования, где длина трассы может достигать и превышать 50 метров, часто принимаются вертикальные участки газовых линий заниженного диаметра, как правило, на один типоразмер (на 1/8”).
Также отметим, что зачастую расчетная эквивалентная длина трубопроводов превышает предельную, указанную производителем. В этом случае рекомендуется согласовать фактическую трассу с производителем кондиционеров. Обычно выясняется, что превышение длины допустимо на величину вплоть до 50% максимальной длины трассы, указанной в каталогах. При этом производитель указывает необходимые диаметры трубопроводов и процент занижения холодопроизводительности. По опыту занижение не превышает 10% и не имеет решающего значения.
Маслоподъемные петли
Маслоподъемные петли устанавливаются при наличии вертикальных участков длиной 3 метра и более. При более высоких подъемах петли следует устанавливать каждые 3,5 метра. При этом в верхней точке устанавливается обратная маслоподъемная петля.
Но и здесь бывают исключения. При согласовании нестандартной трассы производитель может как порекомендовать установить дополнительную маслоподъемную петлю, так и отказаться от лишних. В частности, в условиях длинной трассы с целью оптимизации гидравлического сопротивления был рекомендован отказ от обратной верхней петли. В другом проекте из-за специфических условий на подъеме около 3,5 метра обязали установить две петли.
Маслоподъемная петля является дополнительным гидравлическим сопротивлением и должна учитываться при расчете эквивалентной длины трассы.
При изготовлении маслоподъемной петли следует иметь в виду, что ее размеры должны быть как можно меньше. Длина петли не должна превышать 8 диаметров медного трубопровода.
Крепление медных трубопроводов
Рис. 1. Схема крепления трубопроводов в одном из проектов,
из которой крепление хомута непосредственно к трубе
неочевидно, что и стало предметом споров
В части крепления медных трубопроводов наиболее распространенная ошибка - крепление хомутами через изоляцию, якобы для снижения вибрационного воздействия на крепежные элементы. Спорные ситуации в данном вопросе могут быть вызваны и недостаточно детальной прорисовкой эскиза в проекте (рис. 1).
На самом деле для крепления труб должны использоваться металлические сантехнические хомуты, состоящие из двух частей, скрученные винтами и имеющие резиновые уплотнительные вставки. Именно они и обеспечат необходимое гашение вибраций. Хомуты должны крепиться к трубе, а не к изоляции, должны иметь соответствующий размер и обеспечивать жесткое крепление трассы к поверхности (стене, потолку).
Выбор расстояний между креплениями трубопроводов из твердых медных труб в общем случае рассчитывается по методике, представленной в Приложении Г документа СП 40–108–2004. К данному способу следует прибегать в случае использования нестандартных трубопроводов или же в случае спорных ситуаций. На практике чаще используют конкретные рекомендации.
Так, рекомендации по расстоянию между опорами медных трубопроводов приведены в табл. 1. Расстояние между креплениями горизонтальных трубопроводов из полутвердых и мягких труб допустимо принимать меньше на 10 и 20% соответственно. При необходимости более точные значения расстояний между креплениями на горизонтальных трубопроводах следует определять расчетом. На стояке должно быть установлено хотя бы одно крепление независимо от высоты этажа.
Таблица 1 Расстояние между опорами медных трубопроводов
Отметим, что данные из табл. 1 приблизительно совпадают с графиком, изображенным на рис. 1 п. 3.5.1 СП 40–108–2004. Однако мы адаптировали данные этого норматива под используемые в системах кондиционирования трубопроводы относительно небольшого диаметра.
Компенсаторы температурного расширения
температурного расширения различного типа
(а – Г-образный, б – О-образный, в – П-образный)
для медных трубопроводов
Вопрос, который часто ставит в тупик инженеров и монтажников - необходимость установки компенсаторов температурного расширения, выбор их типа.
Хладагент в системах кондиционирования в общем случае имеет температуру в диапазоне от 5 до 75 °C (более точные значения зависят от того, между какими элементами холодильного контура находится рассматриваемый трубопровод). Температура окружающей среды при этом меняется в диапазоне от –35 до +35 °C. Конкретные расчетные перепады температур принимаются в зависимости от того, где расположен рассматриваемый трубопровод, в помещении или на улице, и между какими элементами холодильного контура (например, температура между компрессором и конденсатором находится в диапазоне от 50 до 75 °C, а между ТРВ и испарителем - в диапазоне от 5 до 15 °C).
Традиционно в строительстве применяются П-образные и Г-образные компенсаторы. Расчет компенсирующей способности П-образных и Г-образных элементов трубопроводов производится по формуле (см. схему на рисунке 2)
где
L к - вылет компенсатора, м;
L - линейная деформация участка трубопровода при изменении температуры воздуха при монтаже и эксплуатации, м;
А - коэффициент упругости медных труб, А = 33
.
Линейная деформация определяется по формуле
L - длина деформируемого участка трубопровода при температуре монтажа, м;
t - перепад температур между температурой трубопровода в различных режимах в процессе эксплуатации, °C;
- коэффициент линейного расширения меди, равный 16,6·10 –6 1/°C.
Для примера рассчитаем необходимое свободное расстояние L к от подвижной опоры трубопровода d = 28 мм (0,028 м) до поворота, так называемый вылет Г-образного компенсатора при расстоянии до ближайшей неподвижной опоры L = 10 м. Участок трубы расположен внутри помещения (температура трубопровода при неработающем чиллере 25 °C) между холодильной машиной и выносным конденсатором (рабочая температура трубопровода 70 °C), то есть t = 70–25 = 45 °C.
По формуле находим:
L = · L · t = 16,6·10 –6 · 10·45 = 0,0075 м.
Таким образом, расстояния в 500 мм вполне достаточно для компенсирования температурных расширений медного трубопровода. Еще раз подчеркнем, что L - это расстояние до неподвижной опоры трубопровода, L к - расстояние до подвижной опоры трубопровода.
При отсутствии поворотов и использовании П-образного компенсатора получаем, что на каждые 10 метров прямого участка требуется полуметровый компенсатор. Если ширина коридора или иные геометрические характеристики места прокладки трубопровода не позволяют устроить компенсатор с вылетом в 500 мм, компенсаторы следует устанавливать чаще. При этом зависимость, как видно из формул, квадратичная. При снижении расстояния между компенсаторами в 4 раза вылет компенсатора станет короче всего в 2 раза.
Для быстрого определения вылета компенсатора удобно пользоваться табл. 2.
Таблица 2. Вылет компенсатора L к (мм) в зависимости от диаметра и удлинения трубопровода
| Диаметр трубопровода, мм | Удлинение L, мм | |||
| 5 | 10 | 15 | 20 | |
| 12 | 256 | 361 | 443 | 511 |
| 15 | 286 | 404 | 495 | 572 |
| 18 | 313 | 443 | 542 | 626 |
| 22 | 346 | 489 | 599 | 692 |
| 28 | 390 | 552 | 676 | 781 |
| 35 | 437 | 617 | 756 | 873 |
| 42 | 478 | 676 | 828 | 956 |
| 54 | 542 | 767 | 939 | 1 084 |
| 64 | 590 | 835 | 1 022 | 1 181 |
| 76 | 643 | 910 | 1 114 | 1 287 |
| 89 | 696 | 984 | 1 206 | 1 392 |
| 108 | 767 | 1 084 | 1 328 | 1 534 |
| 133 | 851 | 1 203 | 1 474 | 1 702 |
| 159 | 930 | 1 316 | 1 612 | 1 861 |
| 219 | 1 092 | 1 544 | 1 891 | 2 184 |
| 267 | 1 206 | 1 705 | 2 088 | 2 411 |
Наконец, отметим, что между двумя компенсаторами должна быть только одна неподвижная опора.
Потенциальные места, где могут потребоваться компенсаторы, безусловно, те, где наблюдается наибольший перепад температур между рабочим и нерабочим режимами работы кондиционера. Поскольку самый горячий хладагент протекает между компрессором и конденсатором, а самая низкая температура характерна для наружных участков зимой, то наиболее критичными являются наружные участки трубопроводов в чиллерных системах с выносными конденсаторами, а в прецизионных системах кондиционирования - при использовании внутренних шкафных кондиционеров и выносного конденсатора.
Подобная ситуация сложилась на одном из объектов, где выносные конденсаторы пришлось установить на раме в 8 метрах от здания. На таком расстоянии при перепаде температур, превышающем 100 °C, был всего один отвод и жесткое крепление трубопровода. Со временем в одном из креплений появился изгиб трубы, через полгода после ввода системы в эксплуатацию появилась утечка. Три системы, смонтированные параллельно друг другу, имели одинаковый дефект и потребовали экстренного ремонта с изменением конфигурации трассы, внедрением компенсаторов, повторной опрессовкой и перезаправкой контура.
Наконец, еще один фактор, который следует учитывать при расчете и проектировании компенсаторов температурного расширения, особенно П-образных, - значительное увеличение эквивалентной длины фреонового контура за счет дополнительной длины трубопровода и четырех отводов. Если общая длина трассы достигает критических значений (а если мы говорим о необходимости использования компенсаторов, длина трассы, очевидно, немаленькая), то согласовывать с производителем следует окончательную схему с указанием всех компенсаторов. В некоторых случаях совместными усилиями удается выработать наиболее оптимальное решение.
Трассы систем кондиционирования следует прокладывать скрыто в бороздах, каналах и шахтах, лотках и на подвесах, при этом при скрытой прокладке должен быть обеспечен доступ к разъемным соединениям и арматуре путем устройства дверок и съемных щитов, на поверхности которых не должно быть острых выступов. Также при скрытой прокладке трубопроводов в местах расположения разборных соединений и арматуры следует предусматривать сервисные лючки или съемные щиты.
Вертикальные участки следует замоноличивать только в исключительных случаях. В основном их целесообразно размешать в каналах, нишах, бороздах, а также за декоративными панелями.
В любом случае скрытая прокладка медных трубопроводов должна производиться в кожухе (например, в гофрированных полиэтиленовых трубах). Применение гофрированных труб из ПВХ не допускается. До заделки мест прокладки трубопроводов необходимо выполнить исполнительную схему монтажа данного участка и провести гидравлические испытания.
Открытая прокладка медных труб допускается в местах, исключающих их механическое повреждение. Открытые участки можно закрывать декоративными элементами.
Прокладку трубопроводов через стены без гильз, надо сказать, наблюдать практически не приходится. Тем не менее напомним, что для прохода через строительные конструкции необходимо предусматривать гильзы (футляры), например из полиэтиленовых труб. Внутренний диаметр гильзы должен быть на 5–10 мм больше наружного диаметра прокладываемой трубы. Зазор между трубой и футляром необходимо заделать мягким водонепроницаемым материалом, допускающим перемещение трубы вдоль продольной оси.
При монтаже медных труб следует использовать специально предназначенный для этого инструмент - вальцовку, трубогиб, пресс.
Немало полезной информации о монтаже фреонопроводов можно получить от опытных монтажников систем кондиционирования. Особенно важно передавать данные сведения проектировщикам, поскольку одной из проблем проектной отрасли является ее оторванность от монтажа. Как следствие, в проекты закладываются трудно реализуемые на практике решения. Как говорится, бумага все стерпит. Начертить легко - выполнить сложно.
К слову, именно поэтому все курсы повышения квалификации в Учебно-консультационном центре АПИК проводят преподаватели, имеющие опыт в сфере строительно-монтажных работ. Даже для менеджерских и проектных специальностей приглашаются преподаватели из сферы реализации для обеспечения комплексного восприятия отрасли слушателями.
Итак, одно из основных правил - обеспечить на проектном уровне удобную для монтажа высоту прокладки фреоновых трасс. Расстояние до потолка и до фальшпотолка рекомендуется выдерживать не менее 200 мм. При подвесе труб на шпильки наиболее комфортные длины последних - от 200 до 600 мм. Со шпильками меньшей длины трудно работать. Шпильки большей длины также неудобны в монтаже и могут раскачиваться.
При монтаже трубопроводов в лотке не следует подвешивать лоток к потолку ближе, чем на 200 мм. Более того, рекомендуется оставлять около 400 мм от лотка до потолка для комфортной пайки труб.
Наружные трассы удобнее всего прокладывать именно в лотках. Если позволяет разуклонка, то в лотках с крышкой. Если нет - трубы защищают иным способом.
Неизменная проблема многих объектов - отсутствие маркировки. Одно из самых распространенных замечаний при работе в сфере авторского или технического надзоров - промаркировать кабели и трубопроводы системы кондиционирования. Для удобства эксплуатации и последующего обслуживания системы рекомендуется маркировать кабели и трубы каждые 5 метров длины, а также до и после строительных конструкций. В маркировке следует использовать номер системы, тип трубопровода.
При монтаже различных трубопроводов друг над другом на одной плоскости (стене) необходимо устанавливать ниже тот, у которого наиболее вероятно образование конденсата в процессе эксплуатации. В случае параллельного прокладывания друг над другом двух газовых линий различных систем, ниже должен быть установлен тот, в котором течет более тяжелый газ.
Заключение
При проектировании и монтаже крупных объектов с множеством систем кондиционирования и длинными трассами отдельное внимание следует уделять вопросам организации трасс фреонопроводов. Подобный подход разработки общей политики прокладки труб поможет сэкономить время как на этапе проектирования, так и на этапе монтажа. Кроме того, данный подход позволяет избежать массы ошибок, с которыми приходится встречаться в реальном строительстве: забытых компенсаторов температурного расширения или компенсаторов, которые не умещаются в коридоре из-за смежных инженерных систем, ошибочных схем крепления труб, неверных расчетов эквивалентной длины трубопровода.
Как показал опыт реализации, учет этих советов и рекомендаций действительно дает положительный эффект на этапе устройства систем кондиционирования, заметно снижает число вопросов при монтаже и количество ситуаций, когда экстренно требуется найти решение сложной проблемы.
Юрий Хомутский, технический редактор журнала «Мир климата»