Jäähdytysjärjestelmissä käytetään kylmäaineita työfluideina, ja kylmäaineilla on yleensä kaksi muotoa: neste ja kaasu. Tänään puhumme nestemäisiin kylmäaineisiin liittyvästä tiedosta.
1. Onko kylmäaine nestemäistä vai kaasumaista?
Kylmäaineet voidaan jakaa kolmeen luokkaan: yhden kylmäaineen kylmäaineet, ei-atseotrooppiset seoskylmäaineet ja atseotrooppiset seoskylmäaineet.
Yhden työaineen kylmäaineen koostumus ei muutu sen ollessa kaasumainen tai nestemäinen, joten kaasumaista olomuotoa voidaan lisätä kylmäainetta täytettäessä.
Vaikka atseotrooppisen kylmäaineen koostumus on erilainen, koska kiehumispiste on sama, kaasun ja nesteen koostumus on myös sama, joten kaasua voidaan ladata;
Ei-atseotrooppisten kylmäaineiden erilaisten kiehumispisteiden vuoksi nestemäiset ja kaasumaiset kylmäaineet ovat itse asiassa koostumukseltaan erilaisia. Jos kaasumaisia kylmäaineita lisätään tässä vaiheessa, lisättyjen kylmäaineiden koostumus on erilainen. Esimerkiksi lisätään vain tiettyä kaasumaista kylmäainetta. Kylmäainetta, joten vain nestettä voidaan lisätä.
Toisin sanoen, ei-atseotrooppiset kylmäaineet on lisättävä nesteen mukana, ja kaikki ei-atseotrooppiset kylmäaineet alkavat R4:llä. Tämän tyyppinen neste lisätään. Yleisiä ei-atseotrooppisia kylmäaineita ovat: R40, R401A, R403B, R404A, R406A, R407A, R407B, R407C, R408A, R409A, R410A, R41A.
Muiden yleisten kylmäaineiden, kuten R134a, R22, R23, R290, R32, R500 ja R600a, koostumus ei muutu kaasun tai nesteen lisäämisen myötä, joten se on kätevää.
Kylmäainetta lisättäessä on kiinnitettävä huomiota seuraaviin asioihin:
(1) Tarkkaile kuplia tarkastuslasissa;
(2) Mittaa korkea ja matala paine;
(3) Mittaa kompressorin virta;
(4) Punnitse injektioneste.
Lisäksi on syytä huomioida ja korostaa, että:
Ei-atseotrooppiset kylmäaineet on lisättävä nestemäisessä tilassa. Esimerkiksi R410A-kylmäaineen koostumus on seuraava:
R32 (difluorimetaani): 50 %;
R125 (pentafluorietaani): 50 %;
Koska R32:n ja R125:n kiehumispisteet ovat erilaiset, kun R410A-kylmäainesylinteri jätetään seisomaan, R32:n ja R125:n kiehumispisteet ovat erilaiset, mikä väistämättä johtaa höyrystyneeseen kaasumaiseen kylmäaineeseen kylmäainesylinterin yläosassa, eikä koostumus ole 50 % R32 + 50 % R125. Koska R32:n kiehumispiste on alhainen, on hyvin todennäköistä, että kylmäaineen yläosa on R32:n komponentti.
Siksi, jos lisätään kaasumaista kylmäainetta, lisätty kylmäaine ei ole R410A:ta, vaan R32:ta.
Toiseksi, nestemäisten kylmäaineiden yleiset ongelmat
1. Nestemäisen kylmäaineen siirtyminen
Kylmäaineen migraatiolla tarkoitetaan nestemäisen kylmäaineen kertymistä kompressorin kampikammioon kompressorin sammuttamisen yhteydessä. Niin kauan kuin kompressorin sisälämpötila on alhaisempi kuin höyrystimen sisälämpötila, kompressorin ja höyrystimen välinen paine-ero ajaa kylmäaineen viileämpään paikkaan. Tämä ilmiö on todennäköisin kylminä talvina. Ilmastointilaitteissa ja lämpöpumpuissa migraatiota voi kuitenkin tapahtua, kun lauhdutusyksikkö on kaukana kompressorista, vaikka lämpötila olisi korkea.
Kun järjestelmä on sammutettu eikä sitä käynnistetä muutaman tunnin kuluessa, vaikka paine-eroa ei olisikaan, migraatioilmiö voi ilmetä kampikammion kylmäaineen vetämällä sitä puoleensa.
Jos ylimääräinen nestemäinen kylmäaine pääsee kompressorin kampikammioon, kompressorin käynnistyessä tapahtuu voimakas nestemäinen läimähdysilmiö, joka johtaa erilaisiin kompressorin vikoihin, kuten venttiililevyn repeämiseen, männän vaurioitumiseen, laakerivaurioihin ja laakerin eroosioon (kylmäaine huuhtelee öljyn laakereista).
2. Nestemäisen kylmäaineen ylivuoto
Kun paisuntaventtiili pettää, höyrystimen puhallin pettää tai ilmansuodatin tukkii sen, nestemäinen kylmäaine virtaa höyrystimessä yli ja pääsee kompressoriin imuputken kautta nesteenä höyryn sijaan. Kun yksikkö on käynnissä, nesteen ylivirtaus laimentaa jäähdytysöljyä, minkä seurauksena kompressorin liikkuvat osat kuluvat ja öljynpaine laskee, jolloin öljynpaineen varolaite aktivoituu ja kampikammio menettää öljyä. Tässä tapauksessa, jos kone sammutetaan, kylmäaineen siirtyminen tapahtuu nopeasti, mikä johtaa nestevasaraan uudelleenkäynnistyksen yhteydessä.
3. Nestemäinen isku
Kun nesteisku tapahtuu, kompressorin sisältä kuuluu metallin pamahdusääni, ja siihen voi liittyä kompressorin voimakasta tärinää. Nesteen pamahdus voi aiheuttaa venttiilin rikkoutumisen, kompressorin kannen tiivisteen vaurioitumisen, kiertokangen rikkoutumisen, kampiakselin rikkoutumisen ja vaurioita muuntyyppisissä kompressoreissa. Nesteisku tapahtuu, kun nestemäinen kylmäaine siirtyy kampikammioon ja käynnistyy uudelleen. Joissakin yksiköissä putkiston rakenteen tai komponenttien sijainnin vuoksi nestemäinen kylmäaine kerääntyy imuputkeen tai höyrystimeen yksikön sammutuksen aikana ja siirtyy kompressoriin puhtaana nesteenä ja erityisen suurella nopeudella, kun yksikkö käynnistetään. Nesteiskun nopeus ja inertia riittävät kumoamaan mahdollisen sisäänrakennetun kompressorin nesteiskusuojauksen.
4. Hydraulisen turvalaitteen toiminta
Matalan lämpötilan yksiköissä öljynpaineen turvalaite aktivoituu usein sulatuksen jälkeen nestemäisen kylmäaineen ylivuodon vuoksi. Monet järjestelmät on suunniteltu siten, että kylmäaine tiivistyy höyrystimeen ja imulinjaan sulatuksen aikana ja virtaa sitten kompressorin kampikammioon käynnistyksen yhteydessä, mikä aiheuttaa öljynpaineen laskun ja öljynpaineen turvalaitteen toiminnan.
Joskus öljynpaineen turvalaitteen yksi tai kaksi toimenpidettä ei vaikuta vakavasti kompressoriin, mutta jos niitä toistetaan useita kertoja ilman hyviä voiteluolosuhteita, kompressori rikkoutuu. Käyttäjä pitää öljynpaineen turvalaitetta usein vähäisenä vikana, mutta se on varoitus siitä, että kompressori on käynyt yli kaksi minuuttia ilman voitelua, ja korjaavat toimenpiteet on toteutettava ajoissa.
3. Ratkaisuja nestemäisten kylmäaineiden ongelmaan
Hyvin suunniteltu ja tehokas jäähdytys-, ilmastointi- ja lämpöpumppukompressori on pohjimmiltaan höyrypumppu, joka pystyy käsittelemään vain tietyn määrän nestemäistä kylmäainetta ja jäähdytysöljyä. Jotta kompressori pystyisi käsittelemään enemmän nestemäisiä kylmäaineita ja jäähdytysöljyä, on otettava huomioon koon, painon, jäähdytystehon, hyötysuhteen, melutason ja kustannusten yhdistelmä. Suunnittelutekijöiden lisäksi kompressorin käsittelemän nestemäisen kylmäaineen määrä on kiinteä, ja sen käsittelykapasiteetti riippuu seuraavista tekijöistä: kampikammion tilavuus, kylmäaineöljyn täyttömäärä, järjestelmän ja ohjauslaitteiden tyyppi sekä normaalit käyttöolosuhteet.
Kun kylmäaineen määrä kasvaa, se lisää kompressorin mahdollista vaaraa. Vaurioiden syyt voidaan yleensä selittää seuraavilla tekijöillä:
(1) Liikaa kylmäainemäärää.
(2) Höyrystin on huurteinen.
(3) Höyrystimen suodatin on likainen ja tukossa.
(4) Höyrystimen puhallin tai puhaltimen moottori vikaantuu.
(5) Väärä kapillaarin valinta.
(6) Paisuntaventtiilin valinta tai säätö on väärä.
(7) Kylmäaineen siirtyminen.
1. Nestemäisen kylmäaineen siirtyminen
Kylmäaineen migraatiolla tarkoitetaan nestemäisen kylmäaineen kertymistä kompressorin kampikammioon kompressorin sammuttamisen yhteydessä. Niin kauan kuin kompressorin sisälämpötila on alhaisempi kuin höyrystimen sisälämpötila, kompressorin ja höyrystimen välinen paine-ero ajaa kylmäaineen viileämpään paikkaan. Tämä ilmiö on todennäköisin kylminä talvina. Ilmastointilaitteissa ja lämpöpumpuissa migraatiota voi kuitenkin tapahtua, kun lauhdutusyksikkö on kaukana kompressorista, vaikka lämpötila olisi korkea.
Kun järjestelmä on sammutettu eikä sitä käynnistetä muutaman tunnin kuluessa, vaikka paine-eroa ei olisikaan, migraatioilmiö voi ilmetä kampikammion kylmäaineen vetämällä sitä puoleensa.
Jos ylimääräinen nestemäinen kylmäaine pääsee kompressorin kampikammioon, kompressorin käynnistyessä tapahtuu voimakas nestemäinen läimähdysilmiö, joka johtaa erilaisiin kompressorin vikoihin, kuten venttiililevyn repeämiseen, männän vaurioitumiseen, laakerivaurioihin ja laakerin eroosioon (kylmäaine huuhtelee öljyn laakereista).
2. Nestemäisen kylmäaineen ylivuoto
Kun paisuntaventtiili pettää, höyrystimen puhallin pettää tai ilmansuodatin tukkii sen, nestemäinen kylmäaine virtaa höyrystimessä yli ja pääsee kompressoriin imuputken kautta nesteenä höyryn sijaan. Kun yksikkö on käynnissä, nesteen ylivirtaus laimentaa jäähdytysöljyä, minkä seurauksena kompressorin liikkuvat osat kuluvat ja öljynpaine laskee, jolloin öljynpaineen varolaite aktivoituu ja kampikammio menettää öljyä. Tässä tapauksessa, jos kone sammutetaan, kylmäaineen siirtyminen tapahtuu nopeasti, mikä johtaa nestevasaraan uudelleenkäynnistyksen yhteydessä.
3. Nestemäinen isku
Kun nesteisku tapahtuu, kompressorin sisältä kuuluu metallin pamahdusääni, ja siihen voi liittyä kompressorin voimakasta tärinää. Nesteen pamahdus voi aiheuttaa venttiilin rikkoutumisen, kompressorin kannen tiivisteen vaurioitumisen, kiertokangen rikkoutumisen, kampiakselin rikkoutumisen ja vaurioita muuntyyppisissä kompressoreissa. Nesteisku tapahtuu, kun nestemäinen kylmäaine siirtyy kampikammioon ja käynnistyy uudelleen. Joissakin yksiköissä putkiston rakenteen tai komponenttien sijainnin vuoksi nestemäinen kylmäaine kerääntyy imuputkeen tai höyrystimeen yksikön sammutuksen aikana ja siirtyy kompressoriin puhtaana nesteenä ja erityisen suurella nopeudella, kun yksikkö käynnistetään. Nesteiskun nopeus ja inertia riittävät kumoamaan mahdollisen sisäänrakennetun kompressorin nesteiskusuojauksen.
4. Hydraulisen turvalaitteen toiminta
Matalan lämpötilan yksiköissä öljynpaineen turvalaite aktivoituu usein sulatuksen jälkeen nestemäisen kylmäaineen ylivuodon vuoksi. Monet järjestelmät on suunniteltu siten, että kylmäaine tiivistyy höyrystimeen ja imulinjaan sulatuksen aikana ja virtaa sitten kompressorin kampikammioon käynnistyksen yhteydessä, mikä aiheuttaa öljynpaineen laskun ja öljynpaineen turvalaitteen toiminnan.
Joskus öljynpaineen turvalaitteen yksi tai kaksi toimenpidettä ei vaikuta vakavasti kompressoriin, mutta jos niitä toistetaan useita kertoja ilman hyviä voiteluolosuhteita, kompressori rikkoutuu. Käyttäjä pitää öljynpaineen turvalaitetta usein vähäisenä vikana, mutta se on varoitus siitä, että kompressori on käynyt yli kaksi minuuttia ilman voitelua, ja korjaavat toimenpiteet on toteutettava ajoissa.
3. Ratkaisuja nestemäisten kylmäaineiden ongelmaan
Hyvin suunniteltu ja tehokas jäähdytys-, ilmastointi- ja lämpöpumppukompressori on pohjimmiltaan höyrypumppu, joka pystyy käsittelemään vain tietyn määrän nestemäistä kylmäainetta ja jäähdytysöljyä. Jotta kompressori pystyisi käsittelemään enemmän nestemäisiä kylmäaineita ja jäähdytysöljyä, on otettava huomioon koon, painon, jäähdytystehon, hyötysuhteen, melutason ja kustannusten yhdistelmä. Suunnittelutekijöiden lisäksi kompressorin käsittelemän nestemäisen kylmäaineen määrä on kiinteä, ja sen käsittelykapasiteetti riippuu seuraavista tekijöistä: kampikammion tilavuus, kylmäaineöljyn täyttömäärä, järjestelmän ja ohjauslaitteiden tyyppi sekä normaalit käyttöolosuhteet.
Kun kylmäaineen määrä kasvaa, se lisää kompressorin mahdollista vaaraa. Vaurioiden syyt voidaan yleensä selittää seuraavilla tekijöillä:
(1) Liikaa kylmäainemäärää.
(2) Höyrystin on huurteinen.
(3) Höyrystimen suodatin on likainen ja tukossa.
(4) Höyrystimen puhallin tai puhaltimen moottori vikaantuu.
(5) Väärä kapillaarin valinta.
(6) Paisuntaventtiilin valinta tai säätö on väärä.
(7) Kylmäaineen siirtyminen.
Julkaisun aika: 31.5.2022
