Najważniejsze zależności w jednym miejscu
Ta tablica porządkuje wielkości, które najczęściej pojawiają się przy projektowaniu, uruchamianiu i kontroli chłodni, mroźni, agregatu chłodniczego oraz obiegu glikolowego. Zawiera wzory, jednostki, punkty pomiarowe, interpretację przegrzania i dochłodzenia, podstawowe zależności elektryczne oraz kolejność diagnostyki.
Nie zastępuje dokumentacji konkretnej sprężarki, zaworu, czynnika ani urządzenia. Wartości graniczne zależą od modelu, czynnika, temperatury parowania i skraplania, sposobu regulacji oraz obwiedni pracy. Tablica pomaga przygotować pomiary i wskazuje, który kalkulator rozwinie dane zagadnienie.
Szybka tablica wzorów chłodniczych
| Wielkość | Wzór | Jednostki | Zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Moc cieplna przez przegrodę | Q = U × A × ΔT | W lub kW | Straty przez ściany, sufit, podłogę i drzwi komory. |
| Energia do schłodzenia produktu | E = m × c × ΔT | kJ; po podzieleniu przez 3600 - kWh | Schładzanie produktu bez przemiany fazowej. |
| Energia przemiany fazowej | E = m × L | kJ lub kWh | Zamrażanie i rozmrażanie produktu. |
| Moc z energii i czasu | Q = E / t | kW | Wymagana średnia moc dla zadanego czasu procesu. |
| Przegrzanie | SH = T gazu - T nasycenia pary | K | Ocena stanu czynnika na wyjściu parownika lub przy sprężarce. |
| Dochłodzenie | SC = T nasycenia cieczy - T cieczy | K | Ocena cieczy za skraplaczem i przed zaworem rozprężnym. |
| Stopień sprężania | π = p tłoczenia abs. / p ssania abs. | bez jednostki | Ocena obciążenia sprężarki i ryzyka wysokiej temperatury tłoczenia. |
| COP chłodniczy | COP = moc chłodnicza / moc elektryczna | bez jednostki | Porównanie efektywności pracy układu. |
| Zużycie energii | E = P × t | kWh | Koszt pracy sprężarek, pomp, wentylatorów i grzałek. |
| Przepływ glikolu | V = Q × 3,6 / (ρ × cp × ΔT) | m3/h | Dobór pompy, rury, wymiennika i zaworu. |
| Objętość rury | V = π × d² / 4 × L | m3; ×1000 = l | Ilość glikolu lub cieczy w przewodach. |
| Prędkość w rurze | v = V / A | m/s | Kontrola średnicy, hałasu i oporów. |
| Spadek liniowy | Δp = f × L/d × ρv²/2 | Pa | Obliczenia Darcy-Weisbacha dla rurociągu. |
| Kv zaworu | Kv = V / √(Δp / SG) | m3/h | Dobór zaworu przy przepływie, spadku i gęstości względnej. |
| Moc trójfazowa | P = √3 × U × I × cosφ × η | W | Kontrola prądu silnika, pompy, wentylatora i agregatu. |
| Moc pozorna | S = √3 × U × I | VA lub kVA | Dobór generatora, UPS i zasilania awaryjnego. |
Jednostki i szybkie przeliczenia
Moc i energia
Moc mówi o szybkości odbierania lub dostarczania energii. Energia opisuje ilość ciepła albo prądu w określonym czasie.
Ciśnienie
Stopień sprężania należy liczyć z ciśnień bezwzględnych, nie bezpośrednio z odczytu manometru.
Przepływ i objętość
Przy glikolu zawsze sprawdź gęstość, ciepło właściwe i lepkość dla temperatury roboczej.
Punkty pomiarowe w układzie chłodniczym
| Miejsce | Co mierzyć? | Co wyliczyć? | Na co uważać? |
|---|---|---|---|
| Wyjście parownika | Ciśnienie ssania i temperatura rury | Przegrzanie parownika | Czujnik temperatury musi dobrze przylegać i być odizolowany od otoczenia. |
| Przy sprężarce na ssaniu | Temperatura gazu i ciśnienie możliwie blisko króćca | Przegrzanie całkowite, spadek temperatury lub zysk ciepła w przewodzie | Nie utożsamiaj pomiaru przy sprężarce z przegrzaniem na wyjściu parownika. |
| Przewód tłoczny | Temperatura rury, ciśnienie tłoczenia | Stopień sprężania i ryzyko wysokiej temperatury tłoczenia | Porównaj z obwiednią i limitem konkretnej sprężarki. |
| Wyjście skraplacza | Temperatura cieczy i ciśnienie skraplania | Dochłodzenie | Dla mieszanin ze ślizgiem użyj właściwego punktu bubble/dew. |
| Przed zaworem rozprężnym | Temperatura cieczy, ciśnienie i ewentualne szkło wziernikowe | Rezerwę dochłodzenia po stratach przewodu | Pęcherze mogą wynikać ze spadku ciśnienia, a nie wyłącznie z braku czynnika. |
| Powietrze przed i za parownikiem | Temperaturę, wilgotność, przepływ | TD, moc jawną, możliwe oblodzenie | Pomiar w jednym punkcie może nie reprezentować całego przekroju. |
| Obieg glikolowy | Temperaturę zasilania i powrotu, przepływ, Δp | Moc przekazywaną i koszt pompowania | Nie używaj właściwości wody dla zimnego glikolu. |
| Zasilanie elektryczne | Napięcia fazowe, prądy, cosφ, kolejność faz | Moc, asymetrię, obciążenie zabezpieczenia | Pomiar wykonuje osoba z odpowiednimi kwalifikacjami i sprzętem. |
Najważniejsza zasada diagnostyczna
Jeden odczyt rzadko wystarcza do wskazania przyczyny. Niskie ciśnienie ssania może wynikać z małego obciążenia komory, zabrudzonego parownika, niedostatecznego przepływu powietrza, ograniczenia w przewodzie cieczowym, zbyt małego zasilania zaworu albo niedoboru czynnika. Dlatego ciśnienie należy zestawić z temperaturą nasycenia, przegrzaniem, dochłodzeniem, temperaturą powietrza, przepływem i historią pracy.
Przed dodaniem lub odzyskaniem czynnika zapisz komplet pomiarów. W układach z odbiornikiem, zmiennym obciążeniem i regulacją ciśnienia skraplania sama wartość dochłodzenia również nie opisuje całego napełnienia.
Przegrzanie i dochłodzenie - szybka interpretacja
| Objaw pomiarowy | Możliwe kierunki kontroli | Czego nie robić automatycznie? |
|---|---|---|
| Wysokie przegrzanie | Sprawdź zasilanie zaworu, filtr odwadniacz, dyszę, dochłodzenie cieczy, spadki ciśnienia, obciążenie parownika i przepływ powietrza. | Nie zakładaj od razu niedoboru czynnika. |
| Niskie przegrzanie | Sprawdź nastawę i mocowanie czujnika zaworu, obciążenie, przepływ powietrza, odszranianie, migrację i możliwość powrotu cieczy. | Nie zmniejszaj nastawy bez oceny ryzyka zalania sprężarki. |
| Niskie dochłodzenie | Sprawdź ilość cieczy w skraplaczu/odbiorniku, temperaturę otoczenia, przepływ powietrza, spadki linii cieczowej i warunki regulacji. | Nie uzupełniaj czynnika wyłącznie na podstawie jednego odczytu. |
| Wysokie dochłodzenie | Sprawdź przepełnienie skraplacza, ograniczenie w linii cieczowej, zamknięcie zaworów, pracę odbiornika i regulatorów ciśnienia. | Nie odzyskuj czynnika bez sprawdzenia konfiguracji systemu. |
| Wysokie ciśnienie skraplania | Skontroluj zabrudzenie, przepływ powietrza lub wody, recyrkulację gorącego powietrza, niekondensujące gazy i przeładowanie. | Nie zwiększaj nastaw zabezpieczeń. |
| Wysoka temperatura tłoczenia | Sprawdź stopień sprężania, przegrzanie ssania, chłodzenie sprężarki, temperaturę skraplania i wymagania producenta. | Nie oceniaj bezpieczeństwa na podstawie temperatury obudowy sprężarki. |
Do obliczeń użyj kalkulatora przegrzania i dochłodzenia. Dla R32 ciśnienie i temperaturę nasycenia przeliczysz w kalkulatorze P-T R32, a dla R410A w kalkulatorze P-T R410A. Obciążenie sprężarki sprawdzisz w kalkulatorze temperatury tłoczenia.
Sprężarka, parownik i skraplacz - co porównywać?
Sprężarka
- wydajność w rzeczywistym punkcie pracy,
- obwiednia temperatur i ciśnień,
- maksymalny prąd pracy oraz LRA,
- temperatura tłoczenia i powrót oleju,
- minimalny czas pracy oraz liczba startów.
Parownik
- moc dla temperatury parowania i TD,
- przepływ oraz zasięg powietrza,
- rozstaw lamel i odszranianie,
- spadek ciśnienia czynnika,
- warunki wilgotnościowe produktu.
Skraplacz
- moc chłodnicza plus moc sprężarki,
- temperatura skraplania i TD,
- temperatura otoczenia,
- przepływ wentylatorów lub wody,
- zabrudzenie i recyrkulacja powietrza.
Obieg glikolowy - najważniejsze wzory i kontrole
| Element | Podstawowa kontrola | Najczęstszy błąd | Narzędzie |
|---|---|---|---|
| Stężenie | Temperatura ochrony, metoda % obj. lub % mas., rodzaj PG/EG | Dobieranie nadmiernego stężenia bez sprawdzenia lepkości | Stężenie i punkt zamarzania |
| Przepływ | Q, cp, ρ i ΔT dla temperatury roboczej | Liczenie jak dla wody | Pompa i naczynie |
| Rury | Prędkość, Reynolds, Pa/m i całkowity spadek | Dobór wyłącznie według DN bez średnicy wewnętrznej | Średnica rur i opory |
| Izolacja | Punkt rosy, temperatura powierzchni, λ i ciągłość paroizolacji | Pomijanie podpór, zaworów i mostków | Grubość izolacji |
| Bufor | Minimalny czas pracy źródła, aktywna objętość i ΔT | Liczenie tylko litrami na kW | Zbiornik buforowy |
| Objętość układu | Rury, urządzenia, naczynie, straty i zapas serwisowy | Pomijanie powrotu, węży i chłodnic | Objętość glikolu |
Po ustaleniu przepływu i temperatur sprawdź wymagania źródła chłodu: dobór chillera przemysłowego lub dobór drycoolera. Przy analizie oszczędności energii pomocny jest kalkulator free coolingu. Bilans cieplny nie zastępuje charakterystyk katalogowych wymiennika i wentylatorów.
Elektryka i zasilanie awaryjne - tablica kontrolna
Silniki i sprężarki
- porównaj prąd roboczy z tabliczką i warunkami pracy,
- sprawdź asymetrię napięć i prądów,
- uwzględnij LRA lub prąd rozruchowy przy generatorze,
- kontroluj kolejność faz i zabezpieczenie zaniku fazy,
- dobieraj przewód oraz zabezpieczenie według dokumentacji i warunków montażu.
Awaria zasilania
- generator dobiera się także do zdarzenia rozruchowego,
- UPS zwykle podtrzymuje automatykę, alarm i komunikację,
- sprawdź czas startu ATS/SZR oraz zapas paliwa,
- ustal kolejność załączania sprężarek i odbiorów,
- przetestuj instalację pod rzeczywistym obciążeniem.
Karta pomiarów do uruchomienia lub serwisu
Przed zmianą nastaw zapisz stan wyjściowy. Dobra karta pomiarowa powinna zawierać warunki otoczenia, temperaturę komory, temperaturę produktu, tryb sterownika, liczbę pracujących sprężarek i wentylatorów oraz godzinę pomiaru.
| Grupa | Wartości do zapisania | Wynik obliczony |
|---|---|---|
| Strona niska | p ssania, temperatura nasycenia, temperatura wyjścia parownika, temperatura przy sprężarce | SH parownika, SH całkowite, spadek ciśnienia ssania |
| Strona wysoka | p tłoczenia, temperatura nasycenia, temperatura cieczy, temperatura tłoczenia | SC, stopień sprężania, margines temperatury tłoczenia |
| Powietrze | temperatura i wilgotność przed/za parownikiem, prędkość lub przepływ | TD, zmiana entalpii, przybliżona moc |
| Glikol | T zasilania/powrotu, m3/h, Δp, stężenie | moc, prędkość, wysokość pompy |
| Elektryka | U, I każdej fazy, cosφ, częstotliwość, moc | asymetria, kW, kVA, obciążenie |
| Eksploatacja | czas pracy, starty/h, kWh, alarmy, odszranianie | COP sezonowy, koszt, taktowanie i trend |
Kolejność diagnostyki krok po kroku
Warunki i alarmy
Sprawdź temperaturę komory, produkt, historię alarmów, harmonogram odszraniania i stan drzwi.
Przepływy
Oceń powietrze, zabrudzenie wymienników, pracę wentylatorów, pomp i zaworów.
Ciśnienie i temperatura
Zapisz pełny zestaw odczytów i wylicz SH, SC, TD oraz stopień sprężania.
Elektryka i sterowanie
Sprawdź napięcia, prądy, czujniki, sekwencje, zawory i sygnały sterownika.
Przykład diagnostyczny krok po kroku
Załóżmy, że chłodnia ma problem z osiągnięciem temperatury zadanej. Na ssaniu zmierzono ciśnienie odpowiadające temperaturze nasycenia -10°C, a temperatura rury na wyjściu parownika wynosi 2°C. Przegrzanie parownika wynosi więc 12 K. Przy sprężarce temperatura gazu wzrasta do 10°C, dlatego przegrzanie całkowite wynosi 20 K. Po stronie wysokiej ciśnienie odpowiada temperaturze nasycenia cieczy 38°C, a temperatura przewodu cieczowego za skraplaczem wynosi 34°C. Dochłodzenie wynosi 4 K.
Sam zestaw 12 K przegrzania i 4 K dochłodzenia nie pozwala jeszcze jednoznacznie stwierdzić, że w układzie brakuje czynnika. Trzeba sprawdzić temperaturę komory, obciążenie produktu, stan parownika, pracę wentylatorów, temperaturę powietrza przed i za wymiennikiem, szkło wziernikowe, filtr odwadniacz oraz spadek temperatury na przewodzie cieczowym. Jeżeli parownik jest częściowo oszroniony, wentylator nie pracuje lub przepływ powietrza jest ograniczony przez palety, przegrzanie może wzrosnąć mimo prawidłowej ilości czynnika.
Następnie należy porównać temperaturę nasycenia parowania z temperaturą powietrza w komorze. Jeżeli komora ma 2°C, a parowanie wynosi -10°C, różnica TD wynosi 12 K. Trzeba ocenić, czy jest odpowiednia dla wybranego parownika, wilgotności produktu i zakładanej pracy. Zbyt duży TD może sprzyjać intensywnemu osuszaniu i oszronieniu, ale może również wynikać z niedostatecznego przepływu powietrza albo zbyt małego parownika.
Po stronie skraplacza warto zapisać temperaturę otoczenia. Gdy powietrze zewnętrzne ma 28°C, a skraplanie 38°C, różnica wynosi 10 K. Jeżeli skraplacz jest czysty, wentylatory działają i nie ma recyrkulacji gorącego powietrza, wynik może być prawidłowy dla konkretnego urządzenia. Jeśli temperatura skraplania rośnie przy podobnym obciążeniu, trzeba sprawdzić zabrudzenie, pracę wentylatorów, przeszkody przed wymiennikiem oraz obecność gazów niekondensujących.
Dopiero po zestawieniu wszystkich danych można zdecydować, czy problem dotyczy zasilania parownika, przepływu powietrza, wydajności sprężarki, warunków skraplania, nastaw sterownika czy napełnienia układu. Taka kolejność ogranicza ryzyko przypadkowego dodawania czynnika i przesuwania nastaw bez usunięcia właściwej przyczyny.
Objawy instalacji i obszary do sprawdzenia
| Objaw | Pierwsze kontrole | Dalsze pomiary | Powiązane narzędzie |
|---|---|---|---|
| Sprężarka pracuje prawie bez przerwy | Drzwi, uszczelki, temperatura produktu, oblodzenie, nastawa | Moc komory, temperatury powietrza, SH, SC, pobór mocy | Moc chłodnicza komory |
| Parownik szybko pokrywa się lodem | Harmonogram odszraniania, odpływ, wentylatory, drzwi | Wilgotność, TD, temperatura zakończenia odszraniania | Nastawy odszraniania |
| Wysokie ciśnienie tłoczenia | Czystość skraplacza, wentylatory, recyrkulacja powietrza | Temperatura skraplania, TD skraplacza, prąd sprężarki | Dobór skraplacza |
| Niskie ciśnienie ssania | Obciążenie, przepływ powietrza, zawór rozprężny, filtr | SH, SC, spadek przewodu cieczowego, TD parownika | Dobór zaworu rozprężnego |
| Sprężarka często startuje | Histereza, położenie czujnika, minimalna moc, pojemność układu | Czas pracy, czas postoju, starty/h, obciążenie minimalne | Dobór bufora |
| Pompa glikolu pracuje głośno | Powietrze, ciśnienie na ssaniu, filtr, zawory, stężenie | Przepływ, Δp, Reynolds, NPSH z dokumentacji pompy | Pompa i naczynie |
| Rura glikolowa się poci | Wilgotność, uszkodzenia izolacji, podpory i połączenia | Punkt rosy, temperatura powierzchni, grubość i lambda | Izolacja rur |
| Rachunek energii nagle wzrósł | Godziny pracy, odszranianie, temperatury, zabrudzenie | kWh podzespołów, COP, liczba startów, alarmy | Koszt prądu chłodni |
Jakość pomiaru - kiedy wynik może wprowadzać w błąd?
Temperatura
Czujnik przyłożony luźno do rury reaguje na powietrze w maszynowni. Powinien mieć dobry kontakt z czystą powierzchnią i być osłonięty. Przy pomiarach powietrza trzeba unikać bezpośredniego promieniowania od grzałki, słońca lub gorącego przewodu tłocznego. Różnica kilku kelwinów może całkowicie zmienić ocenę przegrzania albo dochłodzenia.
Ciśnienie
Manometr i przetwornik muszą być dobrane do zakresu i czynnika. Długi przewód serwisowy, pulsacje oraz różnica wysokości mogą wpływać na odczyt. Temperatura nasycenia musi odpowiadać dokładnie temu samemu miejscu pomiaru, w którym mierzona jest temperatura rury.
Przepływ
Przepływomierz potrzebuje prawidłowego montażu, pełnej rury i często odpowiednich odcinków prostych. Pęcherze powietrza, osad, nieprawidłowa kompensacja glikolu lub punkt pracy poza zakresem urządzenia zwiększają błąd. Warto zestawić przepływ z różnicą temperatur i mocą.
Energia i czas pracy
Jednorazowy odczyt prądu nie zastępuje podlicznika energii. Sprężarka, wentylatory, pompy i grzałki pracują w różnych sekwencjach. Do oceny kosztu potrzebne są kWh, motogodziny, liczba startów i zapis odszraniania z reprezentatywnego okresu.
Dla uczniów szkół branżowych i technicznych
Najważniejszą umiejętnością nie jest zapamiętanie pojedynczej liczby, lecz połączenie pomiaru z właściwą przemianą termodynamiczną. Ciśnienie po stronie ssawnej samo w sobie nie jest temperaturą parowania. Najpierw trzeba ustalić czynnik, przeliczyć ciśnienie na temperaturę nasycenia i dopiero porównać ją z temperaturą rury. Różnica daje przegrzanie. Analogicznie po stronie cieczowej ciśnienie skraplania przelicza się na temperaturę nasycenia cieczy, a następnie odejmuje temperaturę rzeczywistej cieczy, otrzymując dochłodzenie.
W zadaniach z mocą rozróżnij kW i kWh. Jeśli urządzenie odbiera 10 kW ciepła przez 3 godziny, energia wynosi 30 kWh. Gdy produkt ma masę 1000 kg i ciepło właściwe 3,5 kJ/(kgK), a jego temperaturę obniżamy o 10 K, trzeba odebrać 35 000 kJ, czyli około 9,72 kWh, bez uwzględnienia opakowania, strat i przemiany fazowej. Wymagana moc zależy od czasu: dla 2 godzin samo obciążenie produktu wynosi około 4,86 kW.
W hydraulice zacznij od bilansu mocy i przepływu. Potem dobierz średnicę na podstawie prędkości i oporów. Sama wartość DN nie określa dokładnie średnicy wewnętrznej, ponieważ zależy ona od materiału i grubości ścianki. W elektryce pamiętaj, że moc czynna, pozorna i prąd rozruchowy opisują różne wymagania. Generator może pokrywać średnią moc, lecz nie poradzić sobie z rozruchem sprężarki.
Podczas ćwiczeń zapisuj jednostki w każdym wierszu. Przeliczaj ciśnienia manometryczne na bezwzględne przed liczeniem stopnia sprężania, kJ na kWh dzieląc przez 3600, a l/s na m3/h mnożąc przez 3,6. Wynik zawsze porównuj z dokumentacją urządzenia oraz warunkami, dla których podano jego wydajność.
Powiązane kalkulatory chłodnicze
Wskazówka od KalkulatorXXL
Najpierw zapisz pomiary, potem przelicz zależności, a dopiero na końcu zmieniaj nastawy lub ilość czynnika. Dzięki temu można porównać stan przed i po zmianie oraz uniknąć naprawiania objawu zamiast przyczyny.
Pełna mapa narzędzi chłodniczych
Przejdź przez narzędzia w kolejności zgodnej z etapami projektu. Każdy kalkulator prowadzi dalej do następnego kroku, tablicy, poradnika i akademii.
1. Komora, produkt i koszty (6 narzędzi)
2. Agregat i wyposażenie obiegu (13 narzędzi)
- doboru sprężarek chłodniczych
- doboru parownika chłodniczego
- doboru skraplacza chłodniczego
- doboru średnicy rur chłodniczych
- doboru zaworu rozprężnego
- pojemności zbiornika cieczy chłodniczej
- doboru separatora oleju
- doboru zbiornika oleju i regulatorów poziomu
- doboru akumulatora ssawnego
- doboru filtra odwadniacza
- doboru elektrozaworu chłodniczego
- nastaw presostatu chłodniczego
- nastaw odszraniania parownika
3. Montaż, uruchomienie i diagnostyka (11 narzędzi)
- ilości czynnika chłodniczego w instalacji
- czasu próżni i doboru pompy próżniowej
- czasu odzysku czynnika i doboru butli
- zużycia azotu i doboru liczby butli
- próby szczelności azotem
- R32 P-T - ciśnienie i temperatura nasycenia
- R410A P-T - ciśnienie i temperatura nasycenia
- przegrzania i dochłodzenia czynnika
- temperatury tłoczenia sprężarki
- doboru grzałki karteru
- prądu rozruchowego sprężarki
4. Zasilanie awaryjne i ciągłość chłodzenia (6 narzędzi)
5. Chillery i instalacje glikolowe (15 narzędzi)
- doboru pompy obiegowej i naczynia przeponowego do instalacji glikolo
- doboru stężenia glikolu i punktu zamarzania
- doboru zbiornika buforowego do instalacji glikolowej
- doboru grubości izolacji rur glikolowych
- doboru średnicy rur glikolowych
- doboru przepływomierza i zaworu równoważącego do glikolu
- regulatora różnicy ciśnień i bypassu minimalnego przepływu
- separatora powietrza i zanieczyszczeń do glikolu
- filtra bocznikowego i wkładów do glikolu
- doboru odgazowywacza próżniowego do instalacji glikolowej
- automatycznego uzupełniania ciśnienia i glikolu
- doboru zaworu bezpieczeństwa do instalacji glikolowej
- objętości glikolu w rurach i urządzeniach
- doboru nagrzewnicy lub chłodnicy glikolowej
- kosztu eksploatacji instalacji glikolowej