Ładunek czynnika roboczego, a ciśnienie w układzie – większość serwisantów pomp ciepła popełnia ten błąd! 

Ciśnienie czynnika, a postój sprężarki

W pełni sezonu grzewczego infolinie serwisowe dla pomp ciepła pracuje z pełną mocą. Zgłoszenia o problemach najczęściej dotyczą nagłego poboru dużej ilości energii elektrycznej przez urządzenie, niskiego COP czy problemów z grzaniem. Jeszcze przez telefon dokonuje się wstępnego rozpoznania problemu. Często dzwonią sami serwisanci mający problem z prawidłową diagnozą. Zazwyczaj okazuje się, że problemem jest brak dostatecznej wiedzy o termodynamice czynnika roboczego. O czym musi wiedzieć każdy serwisant? Jak zawęzić zakres podejrzeń do najbardziej prawdopodobnych przyczyn awarii? Na te i inne pytania odpowiedział Dawid Jaskuła w trakcie spotkania z cyklu Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ. 

– Jednym z fundamentalnych pytań, które zada każdy inżynier wsparcia technicznego brzmi: czy w pompie ciepła była sprawdzana ilość czynnika chłodniczego? Zazwyczaj słyszymy, że była sprawdzana poprzez pomiar ciśnienia. W tym miejscu musimy się zastanowić czy ciśnienie może być jakimkolwiek wyznacznikiem prawidłowego ładunku czynnika chłodniczego w układzie – zwraca uwagę Dawid Jaskuła, Panasonic.

Po pierwsze ciśnienie czynnika chłodniczego podczas postoju sprężarki nie daje informacji czy w urządzeniu znajduje się prawidłowa ilość czynnika. Jest to jedynie informacja czy w urządzeniu znajduje się jakakolwiek ilość czynnika. Dlaczego tak jest wyjaśniamy poniżej.

Dlaczego ciśnienie nie może zawsze stanowić o ilości czynnika w układzie?

Weźmy pod uwagę kilka podstawowych informacji. Podczas postoju sprężarki czynnik roboczy wypełnia całą dostępną przestrzeń w układzie. Poziom ustabilizowanego czynnika w zbiorniku wynika tylko z zależności ciśnienie - temperatura dla konkretnego czynnika chłodniczego. Warunkiem jest by czynnik chłodniczy zachowywał się jak mieszanina nasycona. Czyli mieszanina cieczy oraz pary, które znajdują się ze sobą w równowadze termodynamicznej. 

– Jeżeli ciecz w układzie jest w stanie nasyconym, wówczas bez względu na to jaki mamy stosunek cieczy do pary, czyli jaki jest ładunek cieczy w układzie, wartość ciśnienia będzie zależna tylko od temperatury czynnika – zaznacza ekspert. 

Przeanalizujmy to na przykładzie. Przykładowo: temperatura otoczenia wynosi 10 st. Celsjusza, wykorzystany czynnik to R410A. Na powyższym manometrze skala temperaturowa to zewnętrzna, różowa linia. Odczytując wartość ciśnienia dla 10 st. Celsjusza, otrzymujemy poziom ciśnienia równy 10 bar ciśnienia manometrycznego. Zależność ta obowiązuje bez względu na ilość czynnika w układzie. Poniżej zaznaczono te wartości na czerwono. 

To bardzo ważne by każdy instalator zdawał sobie z tego sprawę: pomiar ciśnienia przy postoju sprężarki nie powinien być utożsamiany z ilością czynnika w układzie.

Czym jest stan nasycenia czynnika?

Stan nasycenia czynnika to równowaga termodynamiczna jego dwóch faz występujących w zbiorniku. Innymi słowy, ciecz oraz para sucha tej samej substancji zgromadzonej w zbiorniku mają taką samą temperaturę. 

Jeżeli te dwie fazy nie współistnieją ze sobą, czyli w butli nie ma cieczy tylko sam gaz, wówczas nie możemy mówić o stanie nasycenia. 

Układ chłodniczy można porównać do zbiornika o bardzo rozbudowanej budowie. Dlatego prześledźmy te zależności na podstawie zbiornika wypełnionego czynnikiem chłodniczym. 

Przy temperaturze otoczenia 10 st. Celsjusza i ilości czynnika w postaci cieczy o wadze 8 kg, ciśnienie manometryczne w butli powinno ustabilizować się na poziomie około 10 barów. 

Załóżmy, że czynnik został przepompowany np. do innego zbiornika, a w butli pozostało go już tylko 0,5 kg. Pozostawiona butla wyrówna swoją temperaturę z otoczeniem znów osiągając 10 st. Celsjusza. Tymczasem ciśnienie wciąż będzie wynosi 10 barów, mimo tego że czynnika w postaci cieczy ubyło.

– Bez względu czy doszło do wycieku, czy na inny sposób ilość czynnika w układzie znacząco spadła, nawet do krytycznego minimum nie będzie tego można odczuć po samym ciśnieniu. Dopiero kiedy z butli/układu zniknie ostatnia kropla cieczy, a dostępna przestrzeń w 100% zostanie wypełniona poduszką gazową zależność ciśnienie-temperatura przestanie obowiązywać – wyjaśnia Dawid Jaskuła.

Od tej pory w układzie nie będzie już czynnika w stanie nasyconym, tylko para sucha/przegrzana. Pojawi się zauważalny spadek ciśnienia, poniżej wartości wynikającej z temperatury mieszaniny (stanu nasyconego). 

Dopiero w momencie kiedy ilość czynnika jest krytycznie niska, zauważalny będzie spadek ciśnienia wraz z ubytkiem czynnika! 

Źródło: Webinarowa Środa z GLOBENERGIĄ