Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

Привет Ежжик)
Предпочтение последние 2а года отдаем яповским Sanyo и Hitachi, с Копами ранее работали 3и года.
ПТОшки пользуем GEA, предложений по ПТО поступает много, но большого различия между ними не наблюдаем, в основном выбрали этот бренд т. к. доставка и конечная стоимость нам встает приемлемо. Фреон пока заливаем в свои машинки 22й, а как время придет, перейдем на 410й вероятно.

 

Спасибо

 

Решения могут быть разные. Проблем особых нет.
Только не стоит забывать, что универсальные устройства более менее оптимальные характеристики будут иметь только для одного из своих режимов работы.
Можно использовать капиллярки с обратными клапанами, как делают в бюджетных кондеях.
Можно использовать механические ТРВ с внешним уравниванием, для некоторых моделей которых направление потока хладагента допускается любое.
Можно использовать ЭТРВ.

Нужно взять таблицы свойств хладагентов и постараться самостоятельно проанализировать изменение энтальпии в процессе испарения, последующего перегрева, сжатия в компрессоре, конденсации для различных газов.
При этом учитывать теплоёмкость, плотность при разных температурах

Маслоотделитель по своей конструкции может быть довольно простой (сепаратор, центробежный, циклонный) или более сложный (охлаждаемый и т. п.), но его включение в контур доставит много дополнительных проблем по организации возврата масла уже из маслоотделителя в компрессор.
Тут и датчики уровня, регуляторы уровня, смотровые стёкла, перепускные, уравнивающие магистрали, обратные клапана, соленоидные клапана и пр.
Но самое главное то, что самый лучший маслоотделитель с охладителем масла и промывкой пара может отделить от хладагента только 95-98% масла и то, только в случае нерастворимости масла в хладагенте.
Если масло в хладагенте растворимо, то отделить удастся ещё меньше.
И зачем тогда весь сыр-бор с маслоотделителем, если масло всё равно когда нибудь полностью убежит из компрессора, если его не возвращать.
Так что основное внимание всё равно придётся уделять возврату масла.
Поэтому в среднетемпературных и высокотемпературных системах со взаиморастворимыми маслами и фреонами маслоотделители не применяются. В низкотемпературных системах некоторый смысл в маслоотделителе есть, чтобы меньше масла проходило через холодный испаритель и залегало там.
И уж где он нужен наверняка, так это в тех системах, где применяются нерастворимые друг в друге масло и хладагент, в аммиачке например.

Не стоит думать, что маслоотделителем удастся полноценно заменить маслоподъёмные петли или компенсировать недостаточную скорость газа в восходящих магистралях.
А раз не заменишь, то и нечего с ним заморачиваться в простых системах.
Вот если скажем взять один из новых фреонов, а вместо синтетического масла попробовать использовать нерастворимую в этом фреоне обычную минералку, то тогда понадобится весь комплекс мер по возврату масла в компрессор, как в аммиачной установке.
Но считают, что проще и дешевле применять синтетическое масло, со всеми его минусами, чем устраивать систему маслоотделения.

 

Составил таблицу, взяв из chillers. ru свойства хладонов r22 (которому перегрев неполезен) и r407c (которому полезен) на линии насыщения. Вот что получилось:

Вижу пока только что при кипении килограмм 407 требует больше тепла, чем 22.

 

Затем сравните плотность паров этих хладогентов при тех же условиях.
Следующим шагом будет сравнение расходов энергии одного и того же компрессора на перекачку и сжатие одинаковых первоначальных объемов этих газов при одинаковых условиях.
Объёмная подача компрессора постоянная, а вес газов разный.
Не забыть учесть теплоёмкости сжимаемых газов при получающихся температурах и давлениях, с учётом упоминавшегося показателя адиабаты.

Далее провести те же вычисления для перегрева этих газов 5 К, затем 10 К, 15 К и т. д.
Сравнить все получившиеся результаты, проанализировать динамику изменения потребной мощности компрессора при изменении его холодопроизводительности, температуру нагнетания после компрессора, учесть примерные потери тепла при этом от стенок компрессора, мощность выделяемую в конденсаторе и т. п.
Довольно кропотливое это занятие, напоминающее цикл лабораторных работ, только исходные данные получаем не сами, а берём уже готовые из таблиц свойств фреонов.
Если сомневаетесь, что такие исследования были проведены не одну тысячу раз при изучении свойств хладагентов и их смесей от диметилового эфира, аммиака, воды до ныне перпективных диоксида углерода и других хладагентов каждым из разработчиков, проведите их ещё раз самостоятельно.
А так, если подитожить, то Вам проблемой изучения влияния перегрева на суммарную эффективность заниматься не обязательно. Общая эффективность складывается из многих факторов.
Например производителю серийного холодильного оборудования имеет смысл экономить на всём и постараться запихнуть в компрессор с постоянной объёмной производительностью как можно больше газа, чтобы получить удельную холодопроизводитеельность компрессора выше.
Для этого перегревать газ до максимально возможного полезного уровня (но исключительно в испарителе), ограничиваемого свойствами масел, хладагентов и компрессоров.
Для инвертора смысл лишнего перегрева теряется, так как объёмная призводительность компрессора меняется с изменением частоты врвщения и может быть подобрана оптимальной для каждого из режимов работы.
Индивидуальному самостройщику достаточно просто взять объём компрессора чуть-чуть больше, не рассматривая инверторы из-за дороговизны и сложностей с самостоятельной разработкой алгоритма управления.
Перегрев держа при этом на минимальном уровне, получая свою выгоду - более эффективное использование площади испарителя и щадящий режим работы компрессора, позволяющий ему на простых минеральных маслах тарахтеть по 20 и более лет.
Какому производителю нужно, чтобы у него покупали компрессоры на замену только раз в 25 лет?
Серийное оборудование 80 годов до сих пор кое-где работает, а современные серийные образцы смогут проработать до 2030-2040 года?
Конечно удешевляют конструкцию до ресурса 1-го года и менее только те производители, которые и так уверены, что второй компрессор у них не купят по любому.
Для серьёзных брэндов закладывать ресурс более 5-10 лет тоже бессмысленно, так как техника теперь морально стареет всё равно быстрее.
Если проанализировать, то можно найти много причин "за" для одних и "против" для других и наоборот.

 

Имеете ввиду чуть больше требуемой мощности для отопления?
Тогда у меня правильно, видимо, компрессор куплен на 10 кВт, если для отопления достаточно 8. Все еще нахожусь в раздумьях насчет того, что же мне запустить по газовой стороне РТО. После ваших постов склоняюсь-таки к гликолю. Не пропадать же теплообменнику.

Спасибо за разъяснения... Всегда так расстраиваюсь, когда дочитываю до конца ваши посты: читал бы и читал

 

Один и тот же компрессор (объёмная производительность - константа) на разных режимах обладает разной холодопроизводительностью.
Для примера.
Если при +10/+50 холодопроизводительность компрессора 10 кВт,
то при -15/+50 только 3,5 кВт, что почти в 3 раза меньше.
Соответственно и испаритель может быть для этого режима в 3 раза меньше, в зависимости от требуемого температурного напора.
Кроме того, теплоотдача в конденсатор уменьшится в 2 раза, стало быть площадь его тоже может быть в 2 раза меньше, опять же смотря какой температурный напор требуется.
А вот потребляемая мощность компрессором изменится совсем незначительно, следовательно СОР по теплу будет отличаться в 2 раза, а по холоду в 3.

 

Здесь-то все ясно мне... Я имел ввиду 10 кВт по программе селект исходя из условий -5/40 (мне слабо верится, что в наших уральских грунтах выше будет температура в многоэтажке...

Испаритель я тоже взял побольше, не пожалев средств, прислушавшись к вашим советам. Надеюсь все получится летом.

 

Получится.
Совершенно правильное решение при индивидуальном изготовлении - не стараться выжать максимумы из всех узлов и комплектующих.
Если компрессор взят с небольшим запасом (до 10 %) по объёмной производительности, то перегрев в испарителе, чтобы холодопроизводительность осталась прежней, можно уменьшить до минимально возможного уровня. необходимый массовый расход хладагента немного снизится.
Если не снизить перегрев, то испаритель должен обеспечить выросшую потребность компрессора в парах, иначе давление и температура кипения упадут. Поэтому изменяя одно (объёмную производительность) надо изменять другое - испаритель или перегрев. Перегрев мы опустить ниже какого-то уровня не можем, зальёт компрессор, поэтому для фиксированой производительности испарителя повышение объёмной производительности имеет свой предел.
Так же и наоборот.
Повышая перегрев в испарителе, мы повышаем холодопроизводительность системы, но при этом, чтобы обеспечить этот дополнительный перегрев в испарителе надо увеличивать испаритель.
При этом надо стараться не вылезать за рамки ограничений по температуре нагнетания.
Но нужно ли это незапланированоое повышение мощности, если теплопотери дома не изменились?
Компрессор будет просто отключаться чаще.
Задачи производителя и потребителя не всегда совпадают.

 

Правильно ли я понимаю, что для снижения перегрева придется изменить заводскую настройку винта пружины трв? Других способов ведь вроде нет?

 

Механический ТРВ лучше не трогать, если нет опыта.
Кроме того нужно быть увереным, что снижение перегрева ниже стандартного уровня не навредит.
Механический ТРВ инерционен, реакция регулирующего узла запаздывает относительно реального положения дел в испарителе. Пока термобаллон изменит свою температуру, пока фреон в нём изменит своё давление и изменит усилие на шток, ситуация в испарителе может измениться на противоположную.
Поэтому предусматривают некоторый запас по перегреву.
Если хочется сделать свою систему под минимальный перегрев, то без ЭТРВ, контроллера под него и термодатчиков не обойтись. И сам испаритель должен обеспечивать необходимую скорость реакции на изменение расхода фреона через ЭТРВ.

 

Уже больше месяца у меня работает самодельный ТН. Вроде всё нормально. Пробовал уменьшить перегрев. Понемногу выкручивая регулировочный винт выкрутил до упора и никакого эффекта. Создается впечатление что сечение клапана трв не хватает. Хотя при закручивании винта постепенно увеличивается перегрев (уменьшается давление кипения). Возможно надо поменять дюзу на следующий размер но смущает разница в мощности. 2 номер 5.3кВт (сейчас стоит), а 3 номер 8.5кВт. Скажите стоит пробовать менять дюзу или есть другие способы. Да и стоит ли вообще заморачиватся, при входе воды в испаритель +7 гр. выходе +5 гр. температура кипения 0гр.

 

А зачем уменьшать перегрев, если всё работает нормально?
Чтобы стало ненормально?
Кому-то хочется снизить перегрев, для этого есть свои причины.
В другом случае выгоднее его наоборот повысить.
Надо определиться сперва для чего это вообще нужно в конкретном случае.

 

Спасибо за ответ. Меня не столько волнует уменьшение перегрева сколько заполнение испарителя. Выкручивая регулировочный винт до конца испаритель не переливает. Складывается впечатление что дюза ТРВ слишком мала, испаритель не заполняется как следует и возникает вопрос не стоит ли поменять на больший размер. Но смущает разница между вторым и третьим номером (3,2 кВт). А насчёт нормальной работы я ведь не специалист это мой первый аппарат.

 

Вот, кстати, вопрос в тему для уважаемого Decabrino.
Как правильно рассчитать количество хладогента для заправки?