Testo Academy - Tepelná čerpadla - důležité součásti chladícího okruhu a správné měření

Tepelná čerpadla využívají funkční princip kompresního chladícího systému, ve kterém se odpadní teplo akumuluje jako ,, odpadní produkt" v chladící technice. Kdykoliv je to možné, mělo by se však toto teplo odebírat, nebo jako v případě tepelných čerpadel, cíleně využít. Aby bylo možné tento termodynamický proces pochopit, uvádíme několik jednoduchých základů.

Čtyři hlavní součásti kompresního chladicího okruhu

Obecně lze kompresní chladicí okruh definovat 4 hlavními komponenty:

1. výparník,
2. kondenzátor
3. kompresor,
4. expanzní ventil.

Grafické znázornění na obr. 1 ukazuje hlavní součásti v chladicím okruhu tepelného čerpadla. Je znázorněn cyklus, ve kterém chladivo cirkuluje v uzavřeném okruhu, a přitom prochází dvěma změnami skupenství.

Další důležité součásti chladicího okruhu

Sběrač chladiva má kromě udržování dostatečného množství kapalného chladiva pro expanzní ventily za úkol také oddělení případných bublinek páry od kapalného kondenzátu v kapalinovém potrubí. Při výběru konstrukce je vhodnější upřednostnit vertikální sběrač před horizontálním.

Vertikální sběrače mají vyšší sloupec kapaliny a tím lepší možnost kontroly hladiny náplně a také dosažení podchlazení.

Dehydrátor – zabudovaný v kapalinovém potrubí – slouží k odstranění zbytkové vlhkosti ze zařízení. V kombinaci s chladivem, olejem a teplem může potencionálně přítomná zbytková vlhkost vést ke vzniku kyseliny, která může mimo jiné poškodit měděný lakovaný drát kompresoru. Obsah kyselin v okruhu je dále možno minimalizovat pomocí příslušných aditiv. Další filtr zabraňuje vniknutí cizím částicím, jako jsou špony nebo vodní kámen, k elektromagnetickému nebo expanznímu ventilu. Při každém zásahu do chladicího okruhu je nutné tento filtr dehydrátoru vyměnit.

Průhledítko umožňuje „pohled“ na protékající chladivo. Pokud je průhledítko naistalováno přímo před expanzním ventilem, pak lze snadno identifikovat předvypařování chladiva z důvodu vysokých poklesů tlaku v kapalinovém potrubí, a také příliš nízké podchlazení nebo nedostatek chladiva.

Nízkotlaký spínač hlídá tlak chladiva u zdroje tepla. Pokud tento tlak, například v důsledku netěsnosti, příliš poklesne, vypne se z bezpečnostních důvodů tepelné čerpadlo. Úkolem vysokotlakého spínače je chránit kompresor. Pokud je tlak příliš vysoký, vypne se kompresor. K tomu dochází, když neabsorbuje kondenzátor dostatečné množství tepla.

Servis a údržba

V závislosti na chladivu podléhají tepelná čerpadla povinné údržbě. Aby se zabránilo nenápadným ztrátám chladiva nebo poruchám, například v důsledku znečištěných povrchů výměníku tepla, má smysl uzavřít smlouvu o údržbě mezi obsluhou a odborným technikem. K zamezení úniku chladiva při připojování měřicích přístrojů lze použít převodníky tlaku (např. testo 549i). To proto, že pro čistě kontrolní měření nejsou pro připojení potřeba žádné hadice. Tlak se zobrazuje na chytrém telefonu nebo tabletu. Totéž platí pro měření teploty pomocí klešťového teploměru (např. testo 115i). Pro servis a údržbu se vždy používá elektronický detektor netěsností. Pomáhá technikovi odhalit i ty nejmenší úniky chladiva, a zabrání se tím tomu, aby způsobil nedostatek chladiva selhání tepelného čerpadla.

V případě servisu je často důležité, aby servisní technik rychle získal důležité parametry. Takzvaná manometrová baterie je nejdůležitějším měřicím přístrojem servisních techniků. Tento nepostradatelný měřicí přístroj je však často v autě a na stavbě vystaven mechanické a teplotní zátěži. Analogové provedení, tedy manometr s ručičkami, je velice citlivý na okolní vlivy a může díky tomu měřit nepřesně. Kromě toho nemůžeme přímo odečítat rozhodující hodnoty jako přehřátí a podchlazení.

Při manuálním výpočtu uvedených hodnot vždy existuje riziko výskytu nejen chyb paralaxy, ale také i matematických chyb. Jinak je tomu u elektronických servisních přístrojů. Zde můžeme tlaky zařízení, a k nim patřící teploty, evidovat pro zjištění přehřátí nebo podchlazení souběžně a velmi přesně. Paralaxa je, stejně jako matematická chyba, nemožná. Osvětlení displeje, doladění tlaku okolí a také ukládání naměřených údajů jsou užitečné doplňky, díky nimž může servisní zásah probíhat rychle a efektivně. Proto si dnes kufřík s nářadím odborníka na chladicí a klimatizační techniku nedokážeme bez elektronických přístrojů na měření parametrů chladicích zařízení, jako např. digitálního servisního přístroje testo 557s, představit.

Podchlazení

Podchlazení kapalného chladiva lze v principu nejlépe zjistit před expanzním ventilem. Výpočet podchlazení před kondenzátorem nebo za (stojícím) sběračem je relevantní pouze pro sledování jednotlivých úseků. Rozhodující je však, v jakém stavu je chladivo před expanzním ventilem.

Podchlazení je velmi důležitá veličina při měření účinnosti chladicího zařízení. Pokud se v chladivovém okruhu později vyskytuje další podchlazení (například prostřednictvím externího dochlazovače) musí být zkontrolovány, resp. dopočítány veškeré složky kapalinového potrubí.

Podchlazení vede jednak k zisku entalpie a tím ke zvýšení množství tepla, které může výparník přijmout. Na druhé straně je nutné pro překonání tlakových ztrát v kapalinovém potrubí bez předvypařování.

Přehřátí

Přehřátí je, stejně jako podchlazení, jednou z nejdůležitějších veličin hodnocení aktuálního výkonu zařízení. Principiálně však musíme rozlišovat, na jakém místě v chladivovém okruhu má být výpočet přehřátí proveden:

1. Přehřátí výparníku
2. Přehřátí v sacím potrubí
3. Přehřátí na sání kompresoru
4. Přehřátí v kompresoru

ad 1)
Přehřátí výparníku se zjišťuje ihned za výparníkem na začátku sacího potrubí. Na stejném místě se nachází tykavka termostatického expanzního ventilu nebo čidlo přehřátí elektricky spouštěných expanzních ventilů.

ad 2)
Přehřátí v sacím potrubí vzniká zpravidla průnikem tepla okolí izolací sacího potrubí. Tento průnik tepla je normálně a u optimálně naplánovaných a provedených zařízení nežádoucí, neboť chladicí okruh musí toto teplo také odvést. Pokud jsou v sacím potrubí zapojeny další výměníky tepla, které například jako takzvané „interní výměníky tepla“ zaručují tepelné spojení sacího a kapalinového potrubí, pak se však v součtu jedná o velmi kladný a výkon zvyšující efekt (kromě u R-717 a R-22).

ad 3)
Přehřátí na sání kompresoru, zjištěné přímo před vstupem přehřáté nasávané páry do kompresoru, vyplývá ze součtu přehřátí výparného a sacího potrubí včetně případně přítomného interního výměníku tepla.

ad 4)
Další přehřátí vyskytující se na kompresoru nelze v praxi téměř zjistit a nemá proto pro servis skoro žádný význam. Toto přehřátí je z maximální části způsobeno chlazením nasáté páry kompresoru a je specifické pro jednotlivé výrobce.

Kontrolní otázka:

Jaké další důležité měření kromě podchlazení měříme na chladicím okruhu?

První tři správné odpovědi zaslané na e-mail: info@testo.cz získají LED lampičku testo.

Zdroj: Praktické příručky testo