Koelsystemen gebruiken koelmiddelen als werkmedium, en deze koelmiddelen komen over het algemeen in twee vormen voor: vloeibaar en gasvormig. Vandaag bespreken we de relevante kennis over vloeibare koelmiddelen.
1. Is het koelmiddel vloeibaar of gasvormig?
Koelmiddelen kunnen worden onderverdeeld in 3 categorieën: koelmiddelen met één enkel koelmiddel, niet-azeotropische mengkoelmiddelen en azeotropische mengkoelmiddelen.
De samenstelling van het werkzame bestanddeel van het koelmiddel verandert niet, of het nu gasvormig of vloeibaar is. Daarom kan het koelmiddel ook in gasvormige toestand worden bijgevuld.
Hoewel de samenstelling van het azeotropische koelmiddel anders is, is de samenstelling van het gas en de vloeistof gelijk omdat het kookpunt hetzelfde is. Daarom kan het gas worden bijgevuld;
Vanwege de verschillende kookpunten van niet-azeotrope koudemiddelen verschillen vloeibare en gasvormige koudemiddelen feitelijk in samenstelling. Als er op dit moment gasvormige koudemiddelen worden toegevoegd, zal de samenstelling van de toegevoegde koudemiddelen verschillen. Als er bijvoorbeeld alleen een bepaald gasvormig koudemiddel wordt toegevoegd, kan er alleen een vloeibaar koudemiddel worden toegevoegd.
Dat wil zeggen dat niet-azeotrope koudemiddelen met vloeistof moeten worden toegevoegd, en dat alle niet-azeotrope koudemiddelen beginnen met R4. Deze vloeistof wordt toegevoegd. Veelvoorkomende niet-azeotrope koudemiddelen zijn: R40, R401A, R403B, R404A, R406A, R407A, R407B, R407C, R408A, R409A, R410A, R41A.
Wat betreft andere veelgebruikte koelmiddelen, zoals R134a, R22, R23, R290, R32, R500 en R600a, wordt de samenstelling van het koelmiddel niet beïnvloed door de toevoeging van gas of vloeistof, wat handig is.
Bij het bijvullen van koelmiddel moeten we op het volgende letten:
(1) Observeer de bubbels in het kijkglas;
(2) Meet de hoge en lage druk;
(3) Meet de compressorstroom;
(4) Weeg de injectie.
Daarnaast dient het volgende te worden opgemerkt en benadrukt:
Niet-azeotrope koelmiddelen moeten in vloeibare vorm worden toegevoegd. Het koelmiddel R410A heeft bijvoorbeeld de volgende samenstelling:
R32 (difluoromethaan): 50%;
R125 (pentafluorethaan): 50%;
Omdat de kookpunten van R32 en R125 verschillen, zal het kookpunt van R32 en R125 veranderen wanneer de R410A-koelmiddelcilinder stilstaat. Dit leidt er onvermijdelijk toe dat er verdampt koelmiddelgas in het bovenste deel van de cilinder. De samenstelling is dan niet 50% R32 + 50% R125, omdat het kookpunt van R32 laag is. Het is daarom zeer waarschijnlijk dat het bovenste deel van het koelmiddel voornamelijk uit R32 bestaat.
Als er dus een gasvormig koelmiddel wordt toegevoegd, is het toegevoegde koelmiddel geen R410A, maar R32.
Ten tweede, de veelvoorkomende problemen met vloeibare koelmiddelen.
1. Migratie van vloeibaar koelmiddel
Koelmiddelmigratie verwijst naar de ophoping van vloeibaar koelmiddel in het carter van de compressor wanneer de compressor is uitgeschakeld. Zolang de temperatuur in de compressor lager is dan de temperatuur in de verdamper, zal het drukverschil tussen de compressor en de verdamper het koelmiddel naar een koelere plek drijven. Dit verschijnsel treedt het meest waarschijnlijk op in koude winters. Bij airconditioners en warmtepompen kan migratie echter ook optreden bij hoge temperaturen, wanneer de condensorunit ver van de compressor verwijderd is.
Als het systeem eenmaal is uitgeschakeld en niet binnen enkele uren weer wordt ingeschakeld, kan er, zelfs zonder drukverschil, een migratieverschijnsel optreden als gevolg van de aantrekkingskracht van het koelmiddel in het carter op het koelmiddel in de omgeving.
Als er te veel vloeibaar koelmiddel in het carter van de compressor terechtkomt, treedt er bij het opstarten van de compressor een ernstig vloeistofinslagfenomeen op, wat kan leiden tot diverse compressorstoringen, zoals het scheuren van de klepplaten, beschadiging van de zuigers, lagerfalen en lagererosie (het koelmiddel spoelt de olie uit de lagers).
2. Overloop van vloeibaar koelmiddel
Wanneer het expansieventiel defect raakt, of de verdamperventilator uitvalt of verstopt raakt door het luchtfilter, zal het vloeibare koelmiddel in de verdamper overlopen en via de zuigleiding in vloeibare vorm in plaats van damp de compressor binnendringen. Tijdens bedrijf zorgt de overloop van het koelmiddel ervoor dat de bewegende onderdelen van de compressor slijten, waardoor de oliedruk daalt. Dit activeert de oliedrukbeveiliging, met als gevolg olieverlies uit het carter. In dat geval zal, bij het uitschakelen van de machine, het koelmiddel zich snel verder verspreiden, wat bij het opnieuw opstarten tot vloeistofhamer kan leiden.
3. Vloeibare staking
Bij vloeistofhamer is een metaalachtig klapperend geluid hoorbaar vanuit de compressor, mogelijk gepaard gaande met hevige trillingen. Vloeistofhamer kan leiden tot breuk van kleppen, beschadiging van de koppakking, breuk van drijfstangen, breuk van de krukas en schade aan andere typen compressoren. Vloeistofhamer treedt op wanneer vloeibaar koelmiddel in het carter terechtkomt en opnieuw opstart. In sommige installaties, door de leidingstructuur of de plaatsing van componenten, hoopt vloeibaar koelmiddel zich op in de zuigleiding of verdamper tijdens het uitschakelen van de installatie en komt het als pure vloeistof met een bijzonder hoge snelheid de compressor binnen wanneer de installatie weer wordt ingeschakeld. De snelheid en inertie van de vloeistofhamer zijn voldoende om de ingebouwde beveiliging van de compressor tegen vloeistofhamer te omzeilen.
4. Werking van de hydraulische veiligheidsregeling
Bij lagetemperatuurunits wordt na de ontdooiperiode de oliedrukbeveiliging vaak geactiveerd door het overlopen van vloeibaar koelmiddel. Veel systemen zijn zo ontworpen dat het koelmiddel tijdens het ontdooien condenseert in de verdamper en de zuigleiding, waarna het bij het opstarten in het carter van de compressor stroomt. Dit veroorzaakt een daling van de oliedruk, waardoor de oliedrukbeveiliging in werking treedt.
Af en toe heeft een enkele actie van de oliedrukbeveiliging geen ernstige gevolgen voor de compressor, maar herhaaldelijk optreden zonder goede smering zal leiden tot compressoruitval. De oliedrukbeveiliging wordt door de gebruiker vaak als een klein defect beschouwd, maar het is een waarschuwing dat de compressor langer dan twee minuten zonder smering heeft gedraaid en dat er tijdig corrigerende maatregelen moeten worden genomen.
3. Oplossingen voor het probleem van vloeibare koelmiddelen
Een goed ontworpen, efficiënte compressor voor koeling, airconditioning en warmtepompen is in principe een damppomp die slechts een bepaalde hoeveelheid vloeibaar koelmiddel en koelolie kan verwerken. Om een compressor te ontwerpen die meer vloeibaar koelmiddel en koelolie aankan, moet rekening worden gehouden met een combinatie van afmetingen, gewicht, koelcapaciteit, rendement, geluid en kosten. Afgezien van ontwerpfactoren is de hoeveelheid vloeibaar koelmiddel die een compressor kan verwerken vast en hangt de verwerkingscapaciteit af van de volgende factoren: carterinhoud, koelmiddelolievulling, type systeem en besturing, en normale bedrijfsomstandigheden.
Wanneer de hoeveelheid koelmiddel toeneemt, neemt ook het potentiële gevaar voor de compressor toe. De oorzaken van de schade kunnen over het algemeen worden toegeschreven aan de volgende punten:
(1) Overmatige koelmiddelhoeveelheid.
(2) De verdamper is bevroren.
(3) Het verdamperfilter is vuil en verstopt.
(4) De verdamperventilator of de ventilatormotor is defect.
(5) Onjuiste capillaire selectie.
(6) De selectie of afstelling van de expansieklep is onjuist.
(7) Koelmiddelmigratie.
1. Migratie van vloeibaar koelmiddel
Koelmiddelmigratie verwijst naar de ophoping van vloeibaar koelmiddel in het carter van de compressor wanneer de compressor is uitgeschakeld. Zolang de temperatuur in de compressor lager is dan de temperatuur in de verdamper, zal het drukverschil tussen de compressor en de verdamper het koelmiddel naar een koelere plek drijven. Dit verschijnsel treedt het meest waarschijnlijk op in koude winters. Bij airconditioners en warmtepompen kan migratie echter ook optreden bij hoge temperaturen, wanneer de condensorunit ver van de compressor verwijderd is.
Als het systeem eenmaal is uitgeschakeld en niet binnen enkele uren weer wordt ingeschakeld, kan er, zelfs zonder drukverschil, een migratieverschijnsel optreden als gevolg van de aantrekkingskracht van het koelmiddel in het carter op het koelmiddel in de omgeving.
Als er te veel vloeibaar koelmiddel in het carter van de compressor terechtkomt, treedt er bij het opstarten van de compressor een ernstig vloeistofinslagfenomeen op, wat kan leiden tot diverse compressorstoringen, zoals het scheuren van de klepplaten, beschadiging van de zuigers, lagerfalen en lagererosie (het koelmiddel spoelt de olie uit de lagers).
2. Overloop van vloeibaar koelmiddel
Wanneer het expansieventiel defect raakt, of de verdamperventilator uitvalt of verstopt raakt door het luchtfilter, zal het vloeibare koelmiddel in de verdamper overlopen en via de zuigleiding in vloeibare vorm in plaats van damp de compressor binnendringen. Tijdens bedrijf zorgt de overloop van het koelmiddel ervoor dat de bewegende onderdelen van de compressor slijten, waardoor de oliedruk daalt. Dit activeert de oliedrukbeveiliging, met als gevolg olieverlies uit het carter. In dat geval zal, bij het uitschakelen van de machine, het koelmiddel zich snel verder verspreiden, wat bij het opnieuw opstarten tot vloeistofhamer kan leiden.
3. Vloeibare staking
Bij vloeistofhamer is een metaalachtig klapperend geluid hoorbaar vanuit de compressor, mogelijk gepaard gaande met hevige trillingen. Vloeistofhamer kan leiden tot breuk van kleppen, beschadiging van de koppakking, breuk van drijfstangen, breuk van de krukas en schade aan andere typen compressoren. Vloeistofhamer treedt op wanneer vloeibaar koelmiddel in het carter terechtkomt en opnieuw opstart. In sommige installaties, door de leidingstructuur of de plaatsing van componenten, hoopt vloeibaar koelmiddel zich op in de zuigleiding of verdamper tijdens het uitschakelen van de installatie en komt het als pure vloeistof met een bijzonder hoge snelheid de compressor binnen wanneer de installatie weer wordt ingeschakeld. De snelheid en inertie van de vloeistofhamer zijn voldoende om de ingebouwde beveiliging van de compressor tegen vloeistofhamer te omzeilen.
4. Werking van de hydraulische veiligheidsregeling
Bij lagetemperatuurunits wordt na de ontdooiperiode de oliedrukbeveiliging vaak geactiveerd door het overlopen van vloeibaar koelmiddel. Veel systemen zijn zo ontworpen dat het koelmiddel tijdens het ontdooien condenseert in de verdamper en de zuigleiding, waarna het bij het opstarten in het carter van de compressor stroomt. Dit veroorzaakt een daling van de oliedruk, waardoor de oliedrukbeveiliging in werking treedt.
Af en toe heeft een enkele actie van de oliedrukbeveiliging geen ernstige gevolgen voor de compressor, maar herhaaldelijk optreden zonder goede smering zal leiden tot compressoruitval. De oliedrukbeveiliging wordt door de gebruiker vaak als een klein defect beschouwd, maar het is een waarschuwing dat de compressor langer dan twee minuten zonder smering heeft gedraaid en dat er tijdig corrigerende maatregelen moeten worden genomen.
3. Oplossingen voor het probleem van vloeibare koelmiddelen
Een goed ontworpen, efficiënte compressor voor koeling, airconditioning en warmtepompen is in principe een damppomp die slechts een bepaalde hoeveelheid vloeibaar koelmiddel en koelolie kan verwerken. Om een compressor te ontwerpen die meer vloeibaar koelmiddel en koelolie aankan, moet rekening worden gehouden met een combinatie van afmetingen, gewicht, koelcapaciteit, rendement, geluid en kosten. Afgezien van ontwerpfactoren is de hoeveelheid vloeibaar koelmiddel die een compressor kan verwerken vast en hangt de verwerkingscapaciteit af van de volgende factoren: carterinhoud, koelmiddelolievulling, type systeem en besturing, en normale bedrijfsomstandigheden.
Wanneer de hoeveelheid koelmiddel toeneemt, neemt ook het potentiële gevaar voor de compressor toe. De oorzaken van de schade kunnen over het algemeen worden toegeschreven aan de volgende punten:
(1) Overmatige koelmiddelhoeveelheid.
(2) De verdamper is bevroren.
(3) Het verdamperfilter is vuil en verstopt.
(4) De verdamperventilator of de ventilatormotor is defect.
(5) Onjuiste capillaire selectie.
(6) De selectie of afstelling van de expansieklep is onjuist.
(7) Koelmiddelmigratie.
Geplaatst op: 31 mei 2022
