W poprzedniej części artykułu omówiliśmy wady i zalety instalacji pośrednich i bezpośrednich oraz trasę, montaż i dobór rurociągów. Czas na przedstawienie materiałów, które wykorzystywane są do budowy rurociągów i na omówienie automatyki chłodniczej.

Znając podstawowe zasady prowadzenia rurociągów, można porozmawiać o ich wykonaniu. Najważniejszą rzeczą jest materiał, z którego będziemy wykonywać rurociągi instalacji chłodniczej. Najczęściej są do tego używane rury miedziane. Bardzo ważne jest, by użyć rur chłodniczych dobrej jakości zgodnych z normą EN 12735-1. Jakość rur ma znaczenie głównie z trzech powodów: szczelność, pozostałości po lutowaniu oraz tendencja na odkształcenia. Rury miedziane gorszej lub nie pewnej jakości mogą nie gwarantować odpowiedniej szczelności, szczególnie w przypadku nowych czynników chłodniczych typu R134a, R404A i podobnych ze względu na ich dużą przenikliwość. Drugą sprawą jest lutowanie. Miedziane rurociągi układu bezpośredniego łączymy za pomocą lutowania twardego. W trakcie lutowania może powstawać warstwa zgorzeliny. Jest ona szczególnie nie- bezpieczna po stronie wewnętrznej rurociągu, ponieważ może ona w przyszłości zanieczyszczać układ chłodniczy, ze szczególnie niebezpiecznym zanieczyszczeniem sprężarek włącznie. Zastosowanie dobrych jakościowo rur zmniejsza zagrożenie powstania zgorzeliny. Możemy jeszcze bardziej zmniejszyć ryzyko powstania zgorzeliny, jeżeli w czasie lutowania wnętrze rurociągu napełnimy azotem. Otwierając delikatnie butlę i przepuszczając swobodnie azot przez lutowane rury, gwarantujemy sobie zmniejszenie zanieczyszczeń wewnętrznych po lutowaniu do możliwego minimum. Przepływający azot dodatkowo nie pozwala na dostawanie się do rurociągu zanieczyszczonego powietrza, a jak wygląda powietrze w warunkach dużej budowy każdy z nas wie. Pamiętajmy, że rurociąg w trakcie przepuszczania azotu misi być otwarty, a przepływ azotu symboliczny, taKI by było lekko odczuwalne jego wydostawanie się z drugiego końca rurociągu lutowanego. Ostatnią kwestią jakości rury jest podatność na odkształcenia. Rury kiepskiej jakości to nie tylko problemy z ich ładnym ugięciem, ale i problemy z wykonaniem kielicha pod nakrętkę. Nie dosyć, że często nam ten kielich pęka już w trakcie jego robienia, to jeszcze istnieje bardzo duże ryzyko, że za jakiś czas nam on po prostu pęknie w miejscu przewężenia. W przypadku rur dobrej jakości nie ma tego problemu i już w trakcie robienia kielicha widzimy wyraźnie, że jest to dużo prostsze do wykonania, a nawet wizualnie wyraźnie jest widoczna różnica w jakości wykonania kielicha.

W instalacji chłodniczej jest jeszcze jeden ważny element, na który trzeba zwrócić uwagę: łuki. Nie stosujemy do prowadzenia instalacji chłodniczej kolanek, tylko i wyłącznie łuki. Wynika to nie tylko ze zmniejszenia oporów przepływu (co jest ważne dla rurociągu ssawnego), ale też z chęci uniknięcia powstawania punktów przepływu burzliwego i odparowywania punktowego czynnika chłodniczego.

Podpory rurociągu

Wykonanie rurociągów chłodniczych to nie tylko średnica i syfonowanie, to również ich zamontowanie. Rurociągi należy bezwzględnie zamontować w specjalnych obejmach. Rury chłodnicze pracują, pod wpływem zmian temperatury, zmieniając swoją długość. Nie byłby to może duży problem, gdyby nie fakt, że na zmianę temperatury mają wpływ zarówno warunki zewnętrzne, czyli temperatura otoczenia, jak i temperatura medium płynącego w rurociągu. Temperatura otocznia, jeśli jest to wewnątrz sklepu, nie zmienia się prawie w ogóle i to w okresie całego roku. W przypadku rurociągów zewnętrznych zmiany temperatury są wprawdzie większe, ale nie następują zbyt gwałtownie – jest to płynna zmiana w ciągu całego dnia. Teoretycznie i temperatura medium jest dosyć stabilna, przecież układ pracuje na stałych parametrach skraplania i parowania. Musimy jednak pamiętać, że nie zawsze medium w danym rurociągu płynie. Brak przepływu znacznie zmienia temperaturę rurociągu, a sam proces zmiany temperatury rurociągu przebiega dosyć szybko. Miedź ma znaczną rozszerzalność cieplną, co już powoduje, że musimy przewidzieć miejsca kompensacji (o czym już było mówione). Musimy jednak pozwolić również samej rurze na w miarę swobodny ruch, przy równoczesnym jej mocnym i pewnym zamontowaniu. Mocowanie nie może też powodować uszkodzenia rurociągu pod wpływem jej pracy. Dla rurociągów nieizolowanych należy stosować obejmy z wkładką gumową (rys. 1.). Dzięki gumowej wkładce, rura swobodnie może przesuwać się wzdłużnie, jak i też kompensowana jest zmiana średnicy rury, bez ryzyka przetarcia się rury o twarde elementy obejmy. W przypadku rurociągów izolowanych musimy dodatkowo w miejscu mocowania zabezpieczyć rurociąg przed stratami ciepła. Zastosowanie obejmy z gumą dla takiego rurociągu nie jest dobrym rozwiązaniem. Jeśli obejmę zamontujemy bezpośrednio na rurze, powstanie mostek cieplnym. Założenie izolacji na tak zamontowaną obejmę już nie będzie spełniać swojego zadania. Można oczywiście założyć większą obejmę na izolację termiczną. Jeśli obejmę ściśniemy na tyle mocno, by rura była zamontowana stabilnie, izolacja zostanie znacznie ściśnięta. Ściśnięta izolacja nie spełnia swojego zadania, a w miejscu jej ściśnięcia następuje przemarzanie. Jeśli nie ściśniemy izolacji, nie stracimy jej właściwości izolacyjnych, ale rurociąg nie będzie stabilnie i pewnie zamontowany, a obejma w żaden sposób nie spełni swojego zadania. Po pewnym czasie dojdzie nawet do naturalnego odkształcenia się izolacji w punkcie podparcia, co spowoduje powstanie dodatkowego luzu w miejscu mocowania. Jak więc prawidłowo zamontować rurociąg w izolacji? Stosujemy wtedy specjalne obejmy z twardą wkładką izolacyjną (rys. 2.). Pozwalają one na swobodną pracę rury, stabilnie i pewnie trzymając. Wkładka termiczna spełnia funkcję izolacji, znakomicie odseparowując metalowe elementy obejmy od samego rurociągu.

Rys. 1. Obejma WALRAVEN do mocowania rurociągu z wkładką gumową

Rys. 2. Obejma WALRAVEN do mocowania rurociągu izolowanego z wkładką termiczną

Jeśli już wiemy, jakie obejmy zastosujemy, należy ustalić jeszcze, jak gęsto obejmy zamontujemy. Bierzemy pod uwagę zarówno to, czy jest to rurociąg pionowy, czy poziomy, jak i też średnicę rurociągu. Im mniejsza średnica, tym gęściej wykonujemy mocowania. Dla przykładu dla rurociągu poziomego o średnicy 15 mm mocowanie wykonujemy co 1,2 metra, a dla rurociągu poziomego o średnicy 54 mm mocowanie wykonujemy co 3,5 metra.

Rys. 3. Zawór rozprężny z wyrównaniem wewnętrznym i zewnętrznym

Rys. 4. Montaż termoelementu oraz wyrównania zewnętrznego zaworu rozprężnego

Rys. 5. Montaż termoelementu zaworu rozprężnego

Rys. 6. Montaż termoelementu zaworu rozprężnego

Automatyka chłodnicza

Element rozprężny

(...)

Zawory termostatyczne

(...)

Zawory impulsowe

(...)

Zawory silnikowe

(...)

Zawory elektromagnetyczne

(...)

Filtry

Bez zaworu rozprężnego i elektrozaworu mebel podłączony do układu centralnego nie będzie prawidłowo funkcjonował. Jest też automatyka, która nie jest konieczna do prawidłowej pracy, ale jej stosowanie jest wskazane. Takimi elementami są filtry i zawory kulowe. Filtry stosujemy na linii cieczowej, by zabezpieczyć zawory rozprężne przy meblach przed zanieczyszczeniami i wilgocią z pozostałej części instalacji. Wiadomo, że instalacja jest sucha i czysta, jednak mimo wszystko przy rozległej instalacji jakieś zabrudzenia mogą w niej być. Filtr osuszacz znajdujący się w maszynowni na pewno będzie spełniał swoją rolę prawidłowo, ale zastosowanie dodatkowych fi ltrów przed każdym z ciągów zwiększy nie tylko bezpieczeństwo pracy, ale i zwiększy żywotność i bezawaryjność pracy instalacji. Zastosowanie fi ltra przed każdym z zaworów rozprężnych na pewno zwiększy ich bezpieczeństwo i zmniejszy ryzyko zabrudzenia i uszkodzenia, ale też zwiększy koszty zarówno inwestycji, jak i późniejszego serwisowania. Stosowanie filtra na każdym z ciągów jest najrozsądniejszym rozwiązaniem, zapewniającym niewielkie koszty i wystarczające bezpieczeństwo instalacji. Jako zabezpieczenie stosujemy typowe filtry osuszacze, zwykle są to też filtry hermetyczne. Wymieniamy je co około 2 lata, co 2÷4 lata trzeba wymienić olej w sprężarkach. Oczywiście, gdy na danej linii wydarzy się awaria i układ zostanie rozszczelniony, filtr powinien też zostać wymieniony niezależnie od tego, kiedy był ostatnio zamontowany.

Zawory kulowe

Zawory kulowe (rys. 13.) są montowane nie tylko na linii cieczowej, ale też na rurociągu ssawnym. Powinny być montowane przed i za każdym ciągiem, a także na głównych rurociągach na ich rozejściach (na rurociągu cieczowym za każdym rozejściem, a na rurociągu ssawnym przed ich ponownym zejściem). Zawory odcinające dany ciąg mebli powinny być montowane w miejscach łatwo dostępnych. Zadaniem zaworów kulowych jest możliwość odcięcia ciągu mebli na czas przeprowadzenia prac serwisowych bez konieczności wyłączania całej instalacji. Drugim ważnym zadaniem jest możliwość szybkiego odcięcia części instalacji w przypadku wystąpienia wycieku, by znacznie ograniczyć ilość czynnika, który wycieknie. Dlatego zawory powinny być łatwo dostępne, a obsługa sklepu przeszkolona z ich zamykania. To obsługa musi zamknąć zawory, bo zanim serwis przyjedzie, to i tak już nie będzie czynnika. Brak zaworów to oszczędność w trakcie inwestycji, ale znaczne zwiększenie kosztów serwisów, nie mówiąc już o znacznych kosztach awarii, które dzięki zaworom kulowym mogą być dużo niższe. Zwykła wymiana dyszy zaworu rozprężnego czy przedmuchanie filterka tego zaworu znacznie się różni kosztowo, gdy na instalacji mamy zawory odcinające. Jeżeli jeszcze dołożymy do tego fakt, że przy zastosowaniu zaworów nie musimy przy prostych pracach na jednym ciągu zatrzymywać całej instalacji chłodniczej, szczególnie w okresie letnim, odpowiedź, czy warto stosować zawory kulowe może być tylko jedna: stosować. Podobnie, jak przy filtrach, zastosowanie jednej pary zaworów na każdy ciąg jest wystarczającym rozwiązaniem. Stosowanie ich na każdy parownik oddzielnie jest już lekką przesadą, a znowu rzadsze ich stosowanie może nie spełnić oczekiwań, jakie mamy w przypadku stosowania zaworów kulowych. Pamiętajmy, że na rurociągu cieczowym najpierw stosujemy zawór kulowy, potem filtr osuszacz, potem zawory elektromagnetyczne i rozprężne, a za parownikami ponownie zawór kulowy zamykający dany ciąg od strony ssącej. Przy montażu zaworów kulowych warto zwrócić jeszcze uwagę na jedną rzecz. Warto zamontować zawory serwisowe, zwane zaworkami AVX (rys. 14.) lub zaworkami Schredera, przed i za każdym zaworem kulowym, jak i też każdym innym zaworem odcinającym. Stosowanie takiej zasady pozwoli nam w przyszłości na łatwe przeprowadzenie prac serwisowych. Mamy wtedy pewność, że na każdym odcinku układu chłodniczego możemy odciągnąć czynnik, sprawdzić ciśnienie czy też wykonać próżnię po zakończeniu prac serwisowych.

Rys. 13. Zawór kulowy

Rys. 14. Zaworek serwisowy AVX

Zawór stałego ciśnienia parowania

Ilość rodzajów automatyki stosowanej przy parownikach jest spora i nie będę jej tutaj przedstawiał. Jednak omawiając układy bezpośrednie na sali sprzedaży, należy jeszcze wspomnieć o jednym elemencie automatyki: zaworze stałego ciśnienia parowania (rys. 15. i 16.). Gdzie i kiedy są stosowane? Zawór montujemy za parownikiem na linii ssącej. Po co? By utrzymać ciśnienie parowania na stałym, wyższym poziomie. Chodzi o to, że przy budowie instalacji chłodniczej plusowej na sklepie musimy zapewnić na większości komór i mebli temperatury zbliżone do 0°C. Ale są też od tego wyjątki, gdzie ta temperatura musi być wyższa. Do tych wyjątków należą między innymi meble i komory do warzyw czy też stoiska cukiernicze. Oczywiście, ustawienie sterownika zapewni nam utrzymanie odpowiednio wysokich temperatur. Ale parownik będzie pracował przez to na bardzo dużym przegrzaniu, a co za tym idzie, będzie osuszał powietrze w komorze czy meblu. A akurat dla nieopakowanych warzyw będzie to bardzo niewygodne środowisko. Osuszone powietrze będzie osuszało produkty, które w konsekwencji nie będą wyglądały apetycznie i świeżo. A to będzie prowadziło do niechęci przy ich zakupie. A w sklepie chodzi o dokładnie odwrotny efekt – produkty w chłodzonym meblu mają dłużej wyglądać świeżo i apetycznie, by zachęcać do ich zakupu, i co za tym idzie wzrostu sprzedaży. By to osiągnąć, należy zmniejszyć różnicę między temperaturą odparowania a temperaturą w meblu. Ponieważ temperatura w meblu jest narzucona, należy zmienić temperaturę, a więc i ciśnienie, parowania. Można wykonać w tym celu oddzielną instalację, ale prowadzenie dodatkowych rur do najczęściej małego w skali sklepu stoiska jest drogim rozwiązaniem. Do tego dojdzie też koszt kolejnego agregatu w maszynowni. Można też zastosować meble z własnymi agregatami, co często jest stosowane, szczególnie na stoiskach cukierniczych, znacznie oddalonych od pozostałych mebli chłodzonych. Ale takie rozwiązanie w sekcji sklepu, gdzie mamy już doprowadzoną instalację chłodniczą jest bez sensu. Przecież ciepło wytworzone przez te meble będzie i tak trzeba odprowadzić na zewnątrz. Najtańszym i najłatwiejszym rozwiązaniem jest zastosowanie właśnie zaworów stałego ciśnienia parowania. Zapewniają one wyższe ciśnienie parowania w parowniku, za którym są zamontowane, od ciśnienia w głównym rurociągu ssawnym. Oczywiście zawory są regulowane i to my ustalamy, jakie ciśnienie mają utrzymywać. Dzięki nim możemy uzyskać niższe przegrzanie na meblach o wyższych temperaturach mimo tego, że instalacja pracuje na dużo niższym odparowaniu. Wprawdzie koszt energetyczny takiego mebla jest wyższy niż w przypadku pracy na oddzielnym układzie, ale przy niewielkiej mocy w stosunku do całości instalacji jest to najczęściej na tyle znikoma wartość, że nie opłaca się znacznie zwiększać kosztów inwestycji, by tę wartość zaoszczędzić.

Rys. 15. Zawór stałego ciśnienia parowania SPORLAN

Rys. 16. Budowa zaworu stałego ciśnienia parowania

Tu kończymy omawianie automatyki dla układów bezpośrednich. W następnej, już piątej części omówię, jak sprawa wygląda dla układów pośrednich.

Bartosz NOWACKI – PPHU ReBaNo,
Ekspert z ramienia Krajowej Izby
Gospodarczej Chłodnictwa i Klimatyzacji
oraz Rzeczoznawca z ramienia Krajowej
Izby Rzeczoznawców Chłodnictwa,
Klimatyzacji i Pomp Ciepła