Aujourd'hui, il existe sur le marché des systèmes VRF de marques originales japonaises, coréennes et chinoises. Encore plus de systèmes VRF de nombreux fabricants OEM. Extérieurement, ils sont tous très similaires et on a la fausse impression que tous les systèmes VRF sont identiques. Mais « tous les yaourts ne sont pas égaux », comme le dit la publicité populaire. Nous poursuivons la série d'articles visant à étudier les technologies de production de froid utilisées dans la classe moderne des climatiseurs - les systèmes VRF.

Conceptions de séparateurs (séparateurs d'huile)

L'huile dans les séparateurs d'huile est séparée du réfrigérant gazeux à la suite d'un changement brusque de direction et d'une diminution de la vitesse de déplacement de la vapeur (jusqu'à 0,7-1,0 m/s). La direction du mouvement du gaz réfrigérant est modifiée à l'aide de cloisons ou d'une certaine manière tuyaux installés. Dans ce cas, le séparateur d'huile ne récupère que 40 à 60 % de l'huile évacuée du compresseur. Par conséquent, les meilleurs résultats sont obtenus avec un séparateur d'huile centrifuge ou cyclonique (Fig. 2). Le réfrigérant gazeux entrant dans le tuyau 1, tombant sur les aubes directrices 3, acquiert un mouvement de rotation. Sous l'influence de la force centrifuge, des gouttelettes d'huile sont projetées sur le corps et forment un film qui s'écoule lentement. En sortant de la spirale, le réfrigérant gazeux change brusquement de direction et sort du séparateur d'huile par le tuyau 2. L'huile séparée est séparée du flux gazeux par une cloison 4 pour empêcher une capture secondaire de l'huile par le réfrigérant.

Malgré le fonctionnement du séparateur, une petite partie de l'huile est toujours emportée avec le fréon dans le système et s'y accumule progressivement. Pour le restituer, un mode spécial de retour d'huile est utilisé. Son essence est la suivante. L'unité extérieure s'allume en mode refroidissement avec des performances maximales. Toutes les vannes EEV des unités intérieures sont complètement ouvertes. Mais les ventilateurs des unités intérieures sont éteints, de sorte que le fréon en phase liquide traverse l'échangeur de chaleur de l'unité intérieure sans s'évanouir. Huile liquide, situé dans unité intérieure, est lavé avec du fréon liquide dans gazoduc. Et puis revient à unité extérieure avec du gaz fréon à vitesse maximale.

Type d'huile de réfrigération

Type d'huile de réfrigération utilisée dans systèmes de réfrigération pour la lubrification des compresseurs, dépend du type de compresseur, de ses performances, mais surtout du fréon utilisé. Les huiles pour le cycle de réfrigération sont classées en minérales et synthétiques.

L'huile minérale est principalement utilisée avec les réfrigérants CFC (R12) et HCFC (R22) et est à base de naphtène ou de paraffine, ou d'un mélange de paraffine et de benzène acrylique. Les réfrigérants HFC (R410a, R407c) ne sont pas solubles dans l'huile minérale, c'est pourquoi on utilise de l'huile synthétique.

Chauffage de carter

L'huile de réfrigération est mélangée au réfrigérant et circule avec lui tout au long du cycle de réfrigération. L'huile dans le carter du compresseur contient du réfrigérant dissous et le réfrigérant liquide dans le condenseur contient une petite quantité d'huile dissoute. L'inconvénient de l'utilisation de ce dernier est la formation de mousse. Si le refroidisseur est arrêté pendant une période prolongée et que la température de l'huile du compresseur est inférieure à celle du circuit interne, le réfrigérant se condense et se dissout en grande partie dans l'huile. Si le compresseur démarre dans cet état, la pression dans le carter chute et le réfrigérant dissous s'évapore avec l'huile, formant de la mousse d'huile. Ce processus est appelé « moussage », il provoque la fuite d’huile du compresseur par le tuyau de refoulement et détériore la lubrification du compresseur. Pour éviter la formation de mousse, un chauffage est installé sur le carter du compresseur des systèmes VRF afin que la température du carter du compresseur soit toujours légèrement supérieure à la température ambiante (Fig. 3).

L'influence des impuretés sur le fonctionnement du circuit frigorifique

1. Huile de traitement (huile de machine, huile d'assemblage). Si de l'huile de traitement (telle que de l'huile de machine) pénètre dans un système utilisant un réfrigérant HFC, l'huile se séparera, formant des flocs et obstruant les tubes capillaires.
2. Eau. Si de l'eau pénètre dans un système de refroidissement utilisant un réfrigérant HFC, l'acidité de l'huile augmente et sa destruction se produit. matériaux polymères, utilisé dans le moteur du compresseur. Cela entraîne la destruction et la rupture de l'isolation du moteur électrique, le colmatage des tubes capillaires, etc.
3. Débris mécaniques et saletés. Problèmes qui surviennent : filtres et tubes capillaires bouchés. Décomposition et séparation de l'huile. Destruction de l’isolation du moteur du compresseur.
4. Aérien. Conséquence d'une entrée d'air importante (par exemple, le système a été rempli sans évacuation) : pression anormale, acidité accrue huile, rupture d'isolation du compresseur.
5. Impuretés d'autres réfrigérants. Si une grande quantité de réfrigérant pénètre dans le système de refroidissement différents types, une anomalie se produit pression de travail et la température. La conséquence en est un endommagement du système.
6. Impuretés d'autres huiles de réfrigération. De nombreuses huiles de réfrigération ne se mélangent pas entre elles et précipitent sous forme de flocons. Les flocons obstruent les filtres et les tubes capillaires, réduisant ainsi la consommation de fréon dans le système, ce qui entraîne une surchauffe du compresseur.

La situation suivante est souvent rencontrée en ce qui concerne le mode de retour d'huile vers les compresseurs des unités extérieures. Un système de climatisation VRF a été installé (Fig. 4). Ravitaillement du système, paramètres de fonctionnement, configuration du pipeline - tout est normal. Le seul bémol est que certaines unités intérieures ne sont pas installées, mais le facteur de charge de l'unité extérieure est acceptable - 80 %. Cependant, les compresseurs tombent régulièrement en panne à cause de blocages. Quelle est la raison ?

Et la raison est simple : le fait est que des succursales ont été préparées pour l'installation des unités intérieures manquantes. Ces branches étaient des « appendices » sans issue dans lesquels l'huile circulant avec le fréon entrait, mais ne pouvait pas en ressortir et s'y accumuler. Par conséquent, les compresseurs sont tombés en panne en raison d’un « manque d’huile » normal. Pour éviter que cela ne se produise, il a été nécessaire d'installer des vannes d'arrêt sur les dérivations aussi près que possible des fendeurs. Ensuite, l’huile circulerait librement dans le système et reviendrait en mode collecte d’huile.

Boucles de levage d'huile

Pour les systèmes VRF Fabricants japonais il n'est pas nécessaire d'installer des boucles de levage d'huile. Les séparateurs et le mode de retour d'huile sont considérés comme permettant de renvoyer efficacement l'huile au compresseur. Cependant, il n'y a pas de règles sans exceptions - sur les systèmes de la série MDV V5, il est recommandé d'installer des boucles de levage d'huile si l'unité extérieure est plus haute que les unités intérieures et que la différence de hauteur est supérieure à 20 m (Fig. 5).

La signification physique de la boucle de levage d’huile se résume à l’accumulation d’huile avant le levage vertical. L'huile s'accumule au fond du tuyau et bouche progressivement le trou de passage du fréon. Le fréon gazeux augmente sa vitesse dans la section libre du pipeline, tout en capturant le pétrole liquide accumulé.

Lorsque la section transversale du tuyau est complètement recouverte d'huile, le fréon pousse cette huile comme un bouchon vers la boucle de levage d'huile suivante.

Conclusion

Les séparateurs d'huile sont les plus importants et élément obligatoire système de climatisation VRF de haute qualité. Ce n'est qu'en renvoyant l'huile de fréon au compresseur qu'un fonctionnement fiable et sans problème du système VRF est obtenu. La plupart meilleure option conception - lorsque chaque compresseur est équipé d'un séparateur séparé, car ce n'est que dans ce cas qu'il est réalisé répartition uniforme huile de fréon dans les systèmes multi-compresseurs.

Huile dans la chaîne du fréon

L'huile du système fréon est nécessaire pour lubrifier le compresseur. Il quitte constamment le compresseur et circule dans le circuit du fréon avec le fréon. Si pour une raison quelconque l'huile ne retourne pas au compresseur, le CM ne sera pas suffisamment lubrifié. L'huile se dissout dans le fréon liquide, mais ne se dissout pas dans la vapeur. Les pipelines bougent :

• après le compresseur - vapeur de fréon surchauffée + brouillard d'huile ;
• après l'évaporateur - vapeur de fréon surchauffée + film d'huile sur les parois et gouttelettes d'huile ;
• après le condenseur - fréon liquide contenant de l'huile dissoute.

Par conséquent, des problèmes de rétention d’huile peuvent survenir sur les conduites de vapeur. Il peut être résolu en maintenant une vitesse de déplacement de la vapeur suffisante dans les pipelines, la pente requise des tuyaux et en installant des boucles de levage d'huile.

L'évaporateur est en dessous.

a) Des boucles de raclage d'huile doivent être situées à intervalles de 6 mètres sur les canalisations ascendantes pour faciliter le retour de l'huile vers le compresseur ;

b) Faire un trou collecteur sur la conduite d'aspiration après le détendeur ;

L'évaporateur est plus haut.

a) À la sortie de l'évaporateur, installer un joint hydraulique au-dessus de l'évaporateur pour empêcher le liquide de s'écouler dans le compresseur lorsque la machine est à l'arrêt.

b) Faites une fosse de collecte sur la conduite d'aspiration après l'évaporateur pour récupérer le réfrigérant liquide qui pourrait s'accumuler pendant l'arrêt. Lorsque le compresseur se remet en marche, le réfrigérant s'évapore rapidement : il est conseillé de faire une fosse à l'écart de l'élément sensible du détendeur pour éviter que ce phénomène n'affecte le fonctionnement du détendeur.

c) Sur les sections horizontales du pipeline de décharge, il y a une pente de 1 % dans la direction de mouvement du fréon pour faciliter le mouvement du pétrole dans dans la bonne direction.

Le condensateur est en dessous.

Aucune précaution particulière n'est à prendre dans cette situation.

Si le condensateur est inférieur au KIB, la hauteur de levage ne doit pas dépasser 5 mètres. Toutefois, si la BIC et le système dans son ensemble ne sont pas meilleure qualité, le fréon liquide peut alors avoir des difficultés à se soulever, même à des différences d'altitude plus faibles.

a) Il est conseillé d'installer une vanne d'arrêt à l'entrée du condenseur pour empêcher le fréon liquide de s'écouler dans le compresseur après l'arrêt. machine frigorifique. Cela peut se produire si le condensateur est situé environnement avec une température supérieure à la température du compresseur.

b) Sur les sections horizontales du pipeline de refoulement, une pente de 1% dans le sens de déplacement du fréon pour faciliter le mouvement du pétrole dans la bonne direction

Le condensateur est plus haut.

a) Pour empêcher l'écoulement du réfrigérant liquide du pressuriseur vers le compresseur lorsque la machine frigorifique est arrêtée, installer une vanne devant le pressuriseur.

b) Des boucles de levage d'huile doivent être situées à intervalles de 6 mètres sur les canalisations ascendantes pour faciliter le retour de l'huile vers le compresseur ;

c) Sur les sections horizontales du pipeline de refoulement, une pente de 1 % est requise pour faciliter le mouvement du pétrole dans la bonne direction.

Fonctionnement de la boucle de relevage d'huile.

Lorsque le niveau d’huile atteint la paroi supérieure du tube, l’huile sera poussée plus loin vers le compresseur.

Calcul des pipelines de fréon.

L'huile se dissout dans le fréon liquide, de sorte que la vitesse dans les conduites de liquide peut être maintenue faible - 0,15 à 0,5 m/s, ce qui fournira une faible résistance hydraulique au mouvement. Une augmentation de la résistance entraîne une perte de capacité de refroidissement.

L'huile ne se dissout pas dans la vapeur de fréon, c'est pourquoi la vitesse dans les conduites de vapeur doit être maintenue élevée pour que l'huile soit transportée par la vapeur. Lors du déplacement, une partie du pétrole recouvre les parois du pipeline - ce film est également déplacé par la vapeur à grande vitesse. La vitesse du côté refoulement du compresseur est de 10 à 18 m/s. La vitesse du côté aspiration du compresseur est de 8 à 15 m/s.

Sur les sections horizontales de canalisations très longues, il est permis de réduire la vitesse à 6 m/s.

Exemple:

Données initiales :

Réfrigérant R410a.
Capacité de refroidissement requise 50 kW = 50 kJ/s
Point d'ébullition 5°C, température de condensation 40°C
Surchauffe 10°C, sous-refroidissement 0°C

Solution de canalisation d'aspiration :

1. La capacité de refroidissement spécifique de l’évaporateur est q u=H1-H4=440-270=170kJ/kg

2. Débit massique de fréon

m= 50 kW/ 170 kJ/kg = 0,289 kg/s

3. Volume spécifique de vapeur de fréon côté aspiration

v soleil = 1/33,67kg/m³= 0,0297m³/kg

4. Débit volumique de vapeur de fréon côté aspiration

Q= v soleil * m

Q=0,0297 m³/kg x 0,289 kg/s =0,00858 m³/s

5. Diamètre intérieur du pipeline

Parmi les pipelines de fréon en cuivre standard, nous sélectionnons un tuyau d'un diamètre extérieur de 41,27 mm (1 5/8") ou 34,92 mm (1 3/8").

Extérieur Le diamètre des canalisations est souvent choisi conformément aux tableaux donnés dans les « Instructions d'installation ». Lors de l'élaboration de tels tableaux, les vitesses de vapeur nécessaires au transfert d'huile sont prises en compte.

Calcul du volume de remplissage de fréon

Un calcul simplifié de la masse de charge de réfrigérant est réalisé à l'aide d'une formule prenant en compte le volume des conduites de liquide. Cette formule simple ne prend pas en compte les conduites de vapeur, car le volume occupé par la vapeur est très faible :

Mzapr = P. Ha. * (0,4x V FAI + À g* V rés + V f.m.), kg,

P. Ha. - densité du liquide saturé (fréon) PR410a = 1,15 kg/dm³ (à une température de 5°C) ;

V isp - volume interne du refroidisseur d'air (refroidisseurs d'air), dm³ ;

V res - volume interne du récepteur du groupe frigorifique, dm³ ;

V l.m. - volume interne des conduites de liquide, dm³ ;

À g est un coefficient prenant en compte le schéma d'installation des condensateurs :

À g=0,3 pour les unités à compresseur-condensation sans régulateur hydraulique de pression de condensation ;
À g=0,4 en cas d'utilisation d'un régulateur hydraulique de pression de condensation (installation de l'unité à l'extérieur ou version avec condenseur déporté).

Akaev Konstantin Evgenievich
Candidat sciences techniques Université des technologies alimentaires et à basse température de Saint-Pétersbourg

La perte de pression du réfrigérant dans les tubes du circuit frigorifique réduit l’efficacité de la machine frigorifique, réduisant ainsi sa capacité de refroidissement et de chauffage. Il faut donc s’efforcer de réduire les pertes de charge dans les tubes.

Étant donné que les températures d'ébullition et de condensation dépendent de la pression (presque linéairement), les pertes de charge sont souvent estimées par les pertes de condensation ou de point d'ébullition en °C.

• Exemple : pour le réfrigérant R-22 à une température d'évaporation de +5°C, la pression est de 584 kPa. Avec une perte de pression de 18 kPa, le point d'ébullition diminuera de 1°C.

Pertes dans la conduite d'aspiration

Lorsqu'il y a une perte de pression dans la conduite d'aspiration, le compresseur fonctionne à une pression d'entrée inférieure à la pression d'évaporation dans l'évaporateur frigorifique. De ce fait, le débit de réfrigérant traversant le compresseur est réduit et la capacité de refroidissement du climatiseur est réduite. Les pertes de charge dans la conduite d’aspiration sont les plus critiques pour le fonctionnement de la machine frigorifique. Avec des pertes équivalentes à 1°C, la productivité diminue jusqu'à 4,5% !

Pertes dans la ligne de décharge

Lorsque la pression diminue dans la conduite de refoulement, le compresseur doit travailler plus fort haute pression que la pression de condensation. Dans le même temps, les performances du compresseur diminuent également. Pour des pertes en ligne de refoulement équivalentes à 1°C, les performances sont réduites de 1,5 %.

Pertes dans les conduites de liquide

La perte de pression dans la conduite de liquide a peu d'effet sur les performances de refroidissement du climatiseur. Mais ils présentent un risque d’ébullition du réfrigérant. Cela se produit pour les raisons suivantes :

1. à cause de réduire la pression dans le tube, il se peut que la température du réfrigérant soit supérieure à la température de condensation à cette pression.
2. le réfrigérant chauffe en raison du frottement contre les parois des tuyaux, puisque l'énergie mécanique de son mouvement est convertie en énergie thermique.

En conséquence, le réfrigérant peut commencer à bouillir non pas dans l'évaporateur, mais dans les tubes situés devant le régulateur. Le régulateur ne peut pas fonctionner de manière stable sur un mélange de réfrigérant liquide et vapeur, car le débit de réfrigérant qui le traverse diminuera considérablement. De plus, la capacité de refroidissement diminuera, car non seulement l'air de la pièce sera refroidi, mais également l'espace autour du pipeline.

Les pertes de charge suivantes dans les tubes sont admissibles :

• dans les conduites de refoulement et d'aspiration - jusqu'à 1°C
• dans la conduite liquide - 0,5 - 1°C

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