Poznaj pytania egzaminacyjne F-gazowe dotyczące układu chłodniczego (ciśnienia parowania, wydajności grzewczej, wydajności chłodniczej, temperatury przegrzania, przegrzania, przechłodzenia i czynników chłodniczych).
Na egzaminie w celu zdobycia Certyfikatu dla Personelu wielu kursantów ma problemy ze zrozumieniem działania układu chłodniczego i jego poszczególnych elementów.
Zakres wiedzy w zakresie układu chłodniczego ujęte są w temacie 1.01
załącznika 1 Rozporządzenia Wykonawczego Komisji (UE) 2015/2067.
Rozumienie podstawowej teorii układów chłodniczych: podstawy termodynamiki (podstawowe terminy, parametry i procesy, takie jak przegrzanie, strona wysokiego ciśnienia, ciepło sprężania, entalpia, wydajność chłodnicza, strona niskiego ciśnienia, przechłodzenie), własności i przemiany termodynamiczne czynników chłodniczych, w tym identyfikacja mieszanin zeotropowych oraz cieczy i pary.
Na poniższym rysunku przedstawiamy podstawowy układ chłodniczy z jego elementami.
Schemat jednostopniowego obiegu (układu) chłodniczego najlepiej obrazuje układ „Lindego” która to postać była prekursorem szeroko rozumianego chłodnictwa.
Podstawowe elementy układu:
- sprężarka z napędem elektrycznym,
- skraplacz z obiegiem chłodzącym
- zawór rozprężny,
- parownik z obiegiem chłodniczym.
Wszystkie te elementy są połączone ze sobą szczelną instalacją rurową.
Po pozytywnej próbie szczelności i osuszeniu metodą próżniowania układ napełniony odpowiednią ilością czynnika chłodniczego może funkcjonować jako agregat chłodniczy (np. klimatyzacyjny) lub jako agregat grzewczy (np. pompa ciepła).
Wystarczy spojrzeć na przedstawiony powyżej schemat zgodnie z kierunkami wskazywanymi przez strzałki sprężarka zasysa czynnik gazowy (para przegrzana) pkt.1 czynnik chłodniczy, spręża go pkt.2 i przesyła do skraplacza. W skraplaczu następuje schłodzenie gorących par czynnika do temperatury skraplania (kondensacji) w wyniku czego w dolnej jego części otrzymujemy czynnik chłodniczy w postaci cieczy. Ciepło, które odebraliśmy w skraplaczu od czynnika chłodniczego, nazywamy ciepłem skraplania. Jeśli to ciepło wykorzystamy do celów grzewczych możemy zatem tutaj określić np. wydajność grzewczą (moc) urządzenia (pompy ciepła) w kW.
Ciekły czynnik chłodniczy pkt.3 przepływa przez odpowiednio wyregulowany zawór rozprężny wskutek czego następuje spadek ciśnienia pkt.4 czynnika chłodniczego do zaprojektowanego ciśnienia parowania (temperatura parowania zależy od ciśnienia parowania danego czynnika chłodniczego). Czynnik chłodniczy w stanie wrzenia wpływa do parownika. Obieg chłodniczy parownika (np. powietrze, woda) dostarcza ciepło parowania potrzebne wrzącemu czynnikowi chłodniczemu do odparowania a następnie do przegrzania. W parowniku suchym na wylocie z parownika czynnik chłodniczy ma parametry pary przegrzanej pkt.4. Ciepło parowania czyli ciepło, które pobrał czynnik chłodniczy w parowniku przeliczone na jednostkę czasu nazywamy wydajnością chłodniczą (mocą) urządzenia chłodniczego w kW.
Podstawowe pojęcia to:
Strona wysokiego ciśnienia: od strony tłocznej sprężarki przez skraplacz do zaworu rozprężnego.
Strona niskiego ciśnienia: od zaworu rozprężnego przez parownik do strony ssawnej sprężarki.
Przegrzanie lub inaczej przegrzanie par czynnika chłodniczego na wylocie z parownika jest różnicą pomiędzy dwoma temperaturami i wymaga pomiaru lub odczytania z przyrządów pomiarowych dwóch temperatur w czasie normalnej pracy urządzenia chłodniczego.
Temperatury par czynnika chłodniczego na wylocie parownika t1 ( dla małych urządzeń może to być pkt.1 z naszego schematu) i temperatury parowania tPAR( np. ze skali temperaturowej manowakuometru zainstalowanego w parowniku).
Temperatura przegrzania = t1 – tPAR
Ile powinna wynosić znajdziemy w dokumentacji techniczno-ruchowej danego urządzenia.
Zależy od temperatury parowania i rodzaju czynnika chłodniczego.
Przechłodzenie czynnika chłodniczego mierzymy natomiast po stronie wylotu czynnika chłodniczego ze skraplacza.
Temperatura przechłodzenia = tSKR – t3
Temperaturę skraplania odczytamy np. ze skali temperaturowej manowakuometru skraplacza, a temperaturę ciekłego czynnika na wylocie ze skraplacza termometrem lub czujnikiem temperatury itp. Wynik jak w przypadku przegrzania należy porównać z danymi zawartymi w DTR producenta.
W skraplaczu czynnik chłodniczy przechodzi proces termodynamiczny tzw. przemianę fazową z fazy gazowej do fazy ciekłej czyli skraplanie, z kolei w parowniku z fazy ciekłej do gazowej czyli parowanie. Wszystkie te procesy są powtarzalne i zachodzą w obiegu zamkniętym w czasie pracy urządzenia wobec tego czynnik chłodniczy nie może podlegać zużyciu ani rozkładowi musi być trwały w całym okresie eksploatacji.
Rozpatrując wstępnie czynniki chłodnicze możemy je podzielić na czynniki jednorodne i mieszaniny czynników jednorodnych. W czasie eksploatacji urządzeń z czynnikami jednorodnymi w skraplaczu i parowniku występuje równowaga termodynamiczna.
W przypadku stosowania mieszanin są czynniki których ciecz i para nasycona w skraplaczu i parowniku dalej zachowują równowagę termodynamiczną, to czynniki chłodnicze nazywane azeotropami, są takie które prawie zachowują równowagę termodynamiczne i nazywamy je blisko azeotropowymi.
Natomiast czynniki chłodnicze których ciekła mieszanina i para nasycona powstająca z tej mieszaniny nie jest w równowadze termodynamicznej i wskutek tego wykazują wysoki poziom tzw. poślizgu temperaturowego w skraplaczu i parowniku (nawet do 7oC) należą do grupy czynników chłodniczych nazywanej zeotropami.
W ostatnich latach w chłodnictwie zachodzi rewolucja spowodowana wprowadzaniem nowych czynników chłodniczych, nowych technologii (sprężarki inverterowe, elektronika) w wymiarze instalacji, eksploatacji, serwisowania i kontroli szczelności i tu już Ustawa „F-gazowa” zmusza zarówno przedsiębiorstwa i firmy zajmujące się tą tematyką do posiadania Certyfikatu dla Przedsiębiorstwa natomiast personel który realizuje te czynności musi posiadać odpowiednie kwalifikacje w naszym przypadku chodzi o Certyfikat dla Personelu.
Więcej na temat samego kursu F-gazy można przeczytać pod adresem https://www.oszomega.pl/f-gazy-szkolenia/
