Parowniki

Przegląd

Parownik pobiera ciepło z powietrza, wody lub produktów podczas parowania ciekłego czynnika chłodniczego pod niskim ciśnieniem. Para wraca do sprężarki przewodem ssawnym. Prawidłowa praca zapewnia wydajność chłodniczą, efektywność i utrzymanie produktów w odpowiednim stanie. Certyfikacja UE w zakresie certyfikatu A1 odbywa się zgodnie z rozporządzeniem wykonawczym (UE) 2024/2215 w ramach rozporządzenia (UE) 2024/573.

Rodzaje parowników

Parowniki można klasyfikować według chłodzonego medium: powietrza lub cieczy, takiej jak woda, solanka lub glikol.

• Parowniki z bezpośrednim rozprężaniem (DX): element rozprężny dozuje czynnik chłodniczy do parownika, w którym czynnik stopniowo odparowuje. Podstawowe konstrukcje to parowniki z rur gładkich, płytowe i lamelowe.
• Parowniki zalane: ciekły czynnik chłodniczy zwilża powierzchnie wymiany ciepła. Regulacja poziomu cieczy i oddzielacz zapobiegają przedostawaniu się cieczy do sprężarki.
• Parowniki płytowe: kompaktowe wymienniki ciepła powszechnie stosowane do chłodzenia cieczy.
• Parowniki z wymuszonym obiegiem powietrza: wentylatory wymuszają przepływ powietrza przez rury z lamelami w komorach chłodniczych, meblach chłodniczych i instalacjach klimatyzacyjnych.
• Parowniki z konwekcją naturalną: powietrze krąży bez wentylatorów. Uzyskanie porównywalnej wymiany ciepła wymaga większej różnicy temperatur.

Działanie parownika

Różnica temperatur (TD) to temperatura powietrza na wlocie minus temperatura parowania czynnika chłodniczego. W chłodziarce z konwekcją naturalną utrzymującej 4 °C temperatura parowania może wynosić −16 °C: daje to TD równe 20 K. W urządzeniach z wymuszonym obiegiem powietrza typowe wartości wynoszą 7–15 K.

Przy takich samych parametrach powietrza na wlocie zimniejsza wężownica zwiększa TD i zazwyczaj usuwa więcej wilgoci, obniżając wilgotność.

Regulator ciśnienia parowania (EPR) utrzymuje minimalne ciśnienie parowania przez dławienie przepływu w przewodzie ssawnym za parownikiem. W układach ze wspólną sprężarką regulatory EPR umożliwiają cieplejszym parownikom pracę przy ciśnieniu wyższym niż ciśnienie najzimniejszego parownika, zapobiegając nadmiernemu chłodzeniu.

Przegrzanie

Przegrzanie to zmierzona temperatura przewodu na wylocie minus temperatura nasycenia przy tym samym ciśnieniu. Korzystaj z danych ciśnienie–temperatura dla danego czynnika chłodniczego; w przypadku mieszanin z poślizgiem temperaturowym używaj temperatury punktu rosy.

• Typowe przegrzanie w parowniku DX: około 5–10 K, zależnie od wymagań producenta. Temperatura na wylocie 6 °C i temperatura nasycenia −2 °C dają przegrzanie 8 K.
• Niskie przegrzanie: zwiększa ryzyko powrotu ciekłego czynnika do sprężarki i jej uszkodzenia.
• Wysokie przegrzanie: może wskazywać na niedostateczne zasilanie czynnikiem chłodniczym i niepełne wykorzystanie parownika.

Przewód ssawny zwykle transportuje przegrzaną parę pod niskim ciśnieniem.

Metody odszraniania

Szron izoluje wężownicę i ogranicza przepływ powietrza. Wydajność chłodnicza i ciśnienie ssania mogą spadać, a czas pracy sprężarki i zużycie energii wzrastać.

• Odszranianie podczas postoju: chłodzenie zostaje wyłączone, a cieplejsze powietrze w pomieszczeniu topi szron. Wentylatory mogą nadal pracować. Temperatura powietrza musi być wystarczająco wysoka powyżej temperatury zamarzania.
• Odszranianie elektryczne: grzałki oporowe ogrzewają wężownicę.
• Odszranianie gorącym gazem: gaz tłoczony przez sprężarkę ogrzewa parownik i skrapla się w jego wnętrzu. Woda z roztopionego szronu jest odprowadzana osobno.
• Odszranianie chłodnym gazem: para nasycona ze zbiornika cieczy ogranicza szok termiczny, ale odszrania wolniej niż gorący gaz.
• Odszranianie przez odwrócenie obiegu: zewnętrzny wymiennik pompy ciepła tymczasowo staje się skraplaczem.
• Dzielone odszranianie podwójnego wymiennika zewnętrznego: w jednej połowie zachodzi skraplanie, a w drugiej nadal trwa parowanie, co w odpowiednio przystosowanych układach o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego pozwala utrzymać ogrzewanie pomieszczeń ze zmniejszoną mocą.

Odszranianie przez natrysk wody ma specjalistyczne zastosowania, ale nie jest standardową metodą w tym programie nauczania.

Podczas odszraniania elektrycznego lub gorącym gazem wentylatory są zatrzymane. Termostat końca odszraniania kończy odszranianie po osiągnięciu przez wężownicę zadanej temperatury. Opóźnienie uruchomienia wentylatorów pozwala wężownicy ostygnąć przed ponownym włączeniem wentylatorów. Nadmierne odszranianie marnuje energię i ogrzewa produkty.

Chillery do chłodzenia wody

Chillery przekazują ciepło z krążącej wody, solanki lub glikolu do czynnika chłodniczego.

• Płaszczowo-rurowe: w konstrukcjach z czynnikiem chłodniczym wewnątrz rur przegrody po stronie płaszcza podpierają wiązkę rur i wielokrotnie kierują wodę w poprzek niej, poprawiając mieszanie i wymianę ciepła.
• Współosiowe: koncentryczne rury tworzą oddzielne kanały przepływu cieczy i czynnika chłodniczego.
• Płytowe lutowane twardo: profilowane płyty tworzą sąsiadujące kanały. Kanały L nadają się do dużych strumieni masowych przy mniejszych wymaganiach dotyczących wymiany ciepła; kanały H — do mniejszych strumieni masowych przy wysokich wymaganiach dotyczących wymiany ciepła, w tym przy parowaniu. Kanały M mają właściwości pośrednie. Łączenie kanałów M i H może powodować nierównomierny rozdział czynnika chłodniczego podczas przemiany fazowej. Chłodzenie powietrza otoczenia w tych wymiennikach jest zazwyczaj niepraktyczne.

Kontrola parownika

• Przepływ powietrza: przed regulacją elementów sterujących przepływem czynnika chłodniczego sprawdź czystość wężownicy, filtry, kratki, kierunek obrotów wentylatorów, ich prędkość i stan łopatek.
• Rozkład szronu: częściowe oszronienie przy jednoczesnym występowaniu ciepłych fragmentów wskazuje na ograniczenie przepływu w rurkach rozdzielacza, niedrożność obiegu lub nieprawidłowe działanie zaworu rozprężnego.
• Odprowadzanie wody: sprawdź tace, odpływy i grzałki. Niedrożność powoduje gromadzenie się wody, jej ponowne zamarzanie i problemy higieniczne.
• Wycieki: sprawdź, czy występuje korozja lub ślady oleju, oraz skontroluj kolana nawrotne, zwłaszcza tam, gdzie cykliczne zmiany temperatury wywołują naprężenia w rurach.
• Sterowanie: sprawdź zakończenie odszraniania i opóźnione ponowne uruchomienie wentylatorów.

Wskazówka egzaminacyjna: Samo niskie ciśnienie ssania nie świadczy o zbyt małym napełnieniu. Sprawdź przepływ powietrza, oblodzenie i ograniczenia przepływu, a następnie oceń ciśnienie w powiązaniu z przegrzaniem i rozkładem szronu.