Adam ŻÓŁTANIECKI

Zespoły skraplające zwane powszechnie agregatami skraplającymi są najczęściej stosowanymi urządzeniami wykorzystywanymi do budowy instalacji chłodniczych o małej i średniej wydajności. Znajdują zastosowanie w chłodnictwie komercyjnym, przetwórstwie i przechowalnictwie żywności oraz niektórych instalacjach przemysłowych. Ich popularność wynika z łatwości doboru, niskiej pracochłonności podczas instalowania, wysokiej niezawodności oraz atrakcyjności cenowej.

Budowa

Istotą zespołu sprężającego jest połączenie w jeden zespół funkcjonalny sprężarki i skraplacza.

Taki manewr na etapie doboru agregatu uwalnia od określania temperatury skraplania oraz stopnia dochłodzenia czynnika chłodniczego i pozwala korzystać z łatwiejszej do określenia temperatury otoczenia (powietrza - przy skraplaczach chłodzonych powietrzem).

Proces odpowiedniego doboru skraplacza do sprężarki wykonany jest przez producenta a charakterystyka wydajności chłodniczej określana jest w funkcji temperatury parowania, określonego (z reguły stałego) przegrzania i temperatury otoczenia. Biorąc pod uwagę fakt, iż na temperaturę otoczenia najczęściej nie mamy wpływu, a instalacja chłodnicza powinna zapewnić zakładaną wydajność przy najbardziej niekorzystnych warunkach pracy, dobór agregatu skraplającego na podstawie danych katalogowych staje się sprawą stosunkowo prostą. Z drugiej strony, nie należy spłycać procesu doboru urządzenia do projektowanej instalacji, gdyż warunki pracy agregatów o tej samej wydajności mogą być diametralnie różne. Na stopień złożoności agregatu ma wpływ wiele czynników zarówno procesowych jak i konstrukcyjnych np.:

• wydajność chłodnicza i jej zmienność,
• rodzaj elementu rozprężnego,
• temperatura parowania,
• maksymalna i minimalna temperatura otoczenia,
• rozległość instalacji i jej objętość wewnętrzna,
• wymagania dotyczące poziomu hałasu, regulacji ciśnienia skraplania i wydajności chłodniczej,
• zabezpieczenia przed nadmiernym wzrostem i spadkiem ciśnienia,
• wyposażenie elektryczne.

Z tego też względu najprostszy agregat skraplający może składać się tylko ze sprężarki i skraplacza z wentylatorem umieszczonych na wspólnej płycie lub ramie z króćcami do przylutowania. Bogato wyposażony agregat może posiadać:

• sprężarkę o stałych lub zmiennych obrotach lub układ tandem,
• skraplacz jedno- lub wielowentylatorowy,
• zbiornik ciekłego czynnika,
• odolejacz,
• separator cieczy,
• łączniki elastyczne (tłumiki drgań),
• tłumik pulsacji (muffer),
• elementy linii cieczowej – filtr odwadniacz, wziernik z indykatorem wilgoci,
• filtr na ssaniu (z wymiennym wkładem),
• automatykę zabezpieczającą – presostat wysokiego i niskiego ciśnienia,
• regulator – zabezpieczenie poziomu oleju w sprężarce (np. typu traxoil),
• regulator ciśnienia skraplania (regulator obrotów, presostat, zawory dławiące),
• regulatory ciśnienia ssania i/lub wydajności – dławiące,
• zabezpieczenie przed wzrostem ciśnienia (zawór bezpieczeństwa, płytka bezpieczeństwa, korek topliwy),
• zawory (sprężarki, zbiornika, przewodowe, przyłączeniowe, serwisowe),
• manometry wysokiego i niskiego ciśnienia,
• okablowanie elektryczne i skrzynkę przyłączeniową,
• płytę lub ramę montażową,
• obudowę (mechaniczną lub mechaniczno-akustyczną).

Obecnie spotykamy się z dwoma wersjami konstrukcyjnymi. Pierwsza – tradycyjna – to zabudowa na płycie lub konstrukcji, której szerokość wyznacza wymiar poprzeczny skraplacza. Sprężarka i pozostałe elementy instalacji rozmieszczone są przed skraplaczem w strumieniu powietrza opuszczającego skraplacz.

Druga – nowsza to zabudowa kompaktowa typu szafkowego, w której przestrzeń skraplacza oddzielona jest od przestrzeni sprężarki i pozostałych podzespołów instalacji agregatu. Poprzez zastosowanie obudowy o konstrukcji szafkowej zmniejszony został poprzeczny wymiar podstawy, przez co potrzeba jest mniej miejsca do posadowienia agregatu. Ten typ obudowy pozwala również na skuteczne wytłumienie, przez co agregaty te charakteryzują się mniejszą głośnością.

Jak widać, możliwości konfiguracji jest wiele. Ile z tego zaproponuje producent w ofercie fabrycznej, a ile będzie musiał wykonać monter, aby instalacja była poprawnie wykonana, bezpieczna i możliwie tania, zgodna z oczekiwaniami – ma wpływ na wybór urządzenia.

Rys. 1. Agregat skraplający ze sprężarką Bristol

Agregaty ze sprężarkami Bristol

Budowa agregatów oparta jest na sprężarkach tłokowych typu H o zakresie wydajności objętościowej 4,85 ÷ 88,4 m³/h i na dwóch typoszeregach skraplaczy dla wersji STANDARD (tot do 38ºC) i wersji TROPIC (tot do 43ºC). W efekcie uzyskano typoszereg zawierający 5 wielkości dla napięcia zasilania 230V, 1f (APMX…) i 17 wielkości dla napięcia 400V, 3f (APTX…). Na bazie sprężarek typu L zbudowano typoszereg agregatów do zastosowań niskotemperaturowych (APM/TX…low) zawierający 5 wielkości.

Zakres wydajności chłodniczej dla maksymalnych wartości temperatury otoczenia wynosi od około 500 W do ponad 50 kW w zależności od wersji i rodzaju czynnika.

Wyposażenie podstawowe

W wykonaniu podstawowym w skład agregatu wchodzi sprężarka, skraplacz, zbiornik ciekłego czynnika, podstawa, presostat zespolony HP/LP, skrzynka przyłączeniowa.

• Sprężarka tłokowa z silnikiem jedno- lub trójfazowym, z grzałką oleju, wziernikiem oleju i z zaworami odcinającymi (w wybranych modelach), napełniona jest odpowiednim olejem. Silnik sprężarki zabezpieczony jest wewnętrznie (klixon) lub w większych sprężarkach modułem elektronicznym z czujnikami PTC.
• Skraplacz chłodzony powietrzem 1-, 2- lub 4-wentylatorowy, odpowiedni dla wersji Standard lub Tropic wykonany jest z rurek miedzianych z lamelami aluminiowymi w obudowie z blachy stalowej ocynkowanej. Całość malowana jest lakierem wg RAL9005 (czarny). Silniki wentylatorów posiadają stopień ochrony IP54.
• Zbiornik czynnika o pojemności dostosowanej do wydajności agregatu (6 wielkości), stojący z zaworem na wyjściu, posiada jako zabezpieczenie korek topliwy (120ºC).
• Zbiorniki posiadają certyfikaty CE zgodnie z dyrektywą PED 97/23/CE.
• Podstawa – pełna płyta wykonana z blachy stalowej lakierowana (RAL 9005).
• Presostat zespolony HP/LP ma podłączenia impulsowe na ssanie i tłoczenie sprężarki.
• Instalacja elektryczna składa się z skrzynki przyłączeniowej (IP55) wraz listwą zaciskową, do której wpięte są przewody od sprężarki, grzałki, wentylatora, i presostatu.

Wyposażenie dodatkowe:

• regulacja ciśnienia skraplania w dwóch wersjach: ciągła – regulatorem obrotów wentylatora lub skokowa – presostatem,
• presostat LP w przypadku sterowania w systemie „pump down” (z odsysaniem czynnika),
• odolejacz wraz z podłączeniem odprowadzenia oleju do sprężarki,
• tłumik pulsacji na tłoczeniu,
• separator cieczy na ssaniu,
• zawór bezpieczeństwa na zbiorniku cieczy,
• filtr odwadniacz, wziernik i zawór kulowy linii cieczowej,
• filtr na stronie ssawnej,
• zestaw umożliwiający przyłączenie wymiennika odzysku ciepła,
• obudowa z blachy stalowej ocynkowanej i lakierowanej z możliwością wygłuszenia.

Mogą być również uwzględnione inne, indywidualne wymagania zamawiającego.

Agregaty ze sprężarkami Bristol Benchmark

W tej grupie występują również agregaty wyposażone w nowoczesne sprężarki Bristol Benchmark, charakteryzujące się wysokim COP oraz cichą pracą. Agregaty te wyposażone są seryjnie w tłumiki pulsacji na tłoczeniu. (Sprężarki Benchmark posiadają wbudowane tłumiki pulsacji na ssaniu, wewnątrz obudowy). Pozostałe wyposażenie i wykonanie jak w serii podstawowej.

Agregaty te produkowane są w dwóch wersjach: standard i tropic, po pięć wielkości w serii. Zakres stosowania dla wersji standard -30ºC ÷ +5ºC i dla wersji tropic -25ºC ÷ +10ºC. Maksymalna wydajność chłodnicza to około 8 kW, przy wysokich parametrach pracy.

Rys. 2. Agregat skraplający z sprężarką SANYO

Agregaty ze sprężarkami Sanyo

W konstrukcji agregatów opartych na sprężarkach spiralnych Sanyo stosuje się te same elementy i podzespoły co w agregatach serii Bristol. Agregaty te przewidziane są do pracy w instalacjach średnio- i wysokotemperaturowych z czynnikami R407C, R404A/R507.

Wydajności objętościowe sprężarek zawierają się w przedziale 9,7 ÷ 35,7 m³/h.

Zarówno w wersji standard jak i tropic typoszereg składa się z czterech wielkości zasilanych napięciem jednofazowym 230V oraz z dziewięciu wielkości zasilanych napięciem trójfazowym 400V.

Wyposażenie podstawowe agregatu zawiera sprężarkę spiralną Sanyo z zaworami rotalock na ssaniu i tłoczeniu i grzałką oleju, skraplacz, zbiornik, presostat i instalację elektryczną – jak w modelach Bristol. Dodatkowym elementem w wersji podstawowej jest separator cieczy instalowany na ssaniu sprężarki wraz z zaworem kulowym.

Wyposażenie dodatkowe – jest podobne jak w agregatach „Bristol”.

Zakresy wydajności chłodniczej dla maksymalnych wartości temperatury otoczenia wersji standard i tropic przedstawiają się następująco:

• -20ºC      3,1÷11,2 kW,
• +5ºC      7,8÷32,6 kW,
• +10ºC      9,0÷32,9 kW.

Rys. 3. Widok agregatu typu SILENT

Agregaty serii SILENT

Agregaty tej serii mają budowę typu kompaktowego – szafkowego, a więc z wydzielonymi przestrzeniami dla skraplacza i sprężarki wraz z pozostałymi podzespołami instalacji.

W celu uzyskania możliwie niskiej głośności, zastosowano ciche sprężarki spiralne SANYO obudowane dodatkowo płaszczem tłumiącym. W przestrzeni skraplacza wbudowany jest wentylator o obniżonej głośności. Obudowa wyklejona jest matą głuszącą. Praca wentylatora sterowana jest regulatorem obrotów. Maksymalna głośność agregatów wynosi 42 ÷ 47 dB(A) w odległości 10 m.

Agregaty produkowane są w wersji tropic, zakres stosowania od -20 ÷ +10ºC. Wydajność chłodnicza zawiera się w przedziale 3 ÷ 20 kW w zależności od wielkości modelu i parametrów pracy.

Agregaty te standardowo są kompletnie wyposażone, również w osprzęt linii cieczowej (zbiornik, filtr, wziernik) oraz w zawory serwisowe – przyłączeniowe na zewnątrz obudowy. Wszystkie podzespoły elektryczne podłączone są do listwy zaciskowej w skrzynce o stopniu ochrony IP55.

Urządzenia są łatwe w montażu, przez co czas wykonania instalacji ulega znacznemu skróceniu. Dużą zaletą jest mniejsza powierzchnia do instalacji, a przez to, że są ciche, przeznaczone są do zabudowy głównie w obszarach, gdzie zależy nam na utrzymaniu niskiego poziomu głośności, szczególnie w okresach nocnych.

Rys. 4. Agregat typu i-cool

Agregaty serii i-cool

Nowa propozycja agregatu skraplającego to rozwiązanie oparte na najnowszych trendach a więc z zastosowaniem sprężarki inwerterowej. Jednostka o budowie kompaktowej łączy w sobie zalety rozwiązania SILENT z dużymi możliwościami adaptacyjnymi w zakresie wydajności chłodniczej jakie umożliwia zastosowanie sprężarki o zmiennych obrotach. Dostosowanie wydajności chłodniczej do aktualnie występującego zapotrzebowania cieplnego, to idealny sposób optymalizacji pracy, zarówno z punktu widzenia dokładności utrzymania założonych parametrów jak i zużycia energii elektrycznej. Regulator ciągły obrotów wentylatora dopasowuje wydajność skraplacza do chwilowej wydajności sprężarki. Agregaty i-cool wyposażane są w sprężarki inwerterowe z przetwornicami częstotliwości AC, a także w sprężarki inwerterowe DC – prądu stałego, gdzie uzyskuje się jeszcze wyższą efektywność energetyczną układu.

Zmiana częstotliwości w zakresie od 30 do 90 Hz pozwala na zmianę wydajności chłodniczej o około 230%. Oszczędności w poborze energii elektrycznej dochodzą do 28% w stosunku do rozwiązań tradycyjnych. W wyniku zastosowania układu inwerterowego uzyskuje się dodatkowo łagodny rozruch, brak udarów mechanicznych i wysoki moment rozruchowy, co wpływa na trwałość i niezawodność urządzenia. Agregaty i-cool i agregaty Silent (oprócz najmniejszego modelu Silent SAPTXSs-7) mają zamontowany w standardzie wentylator EC elektronicznie komutowany, spełniający dyrektywę ERP2013. Wentylatory EC zapewniają oszczędność energii elektrycznej w pełnym zakresie charakterystyki pracy, co daje przewagę nad wersją AC. W systemach klimatyzacji bardzo istotne jest również ograniczenie hałasu. Wentylatory z silnikami EC podczas regulacji obrotów lub pracy na niskich obrotach nie emitują żadnych dźwięków dodatkowych, w przeciwieństwie do wentylatorów sterowanych w inny sposób.

Agregaty produkowane są w dwóch wersjach temperaturowych:

• średniej: -15ºC ÷ +10ºC o zakresie wydajności 4,5 ÷ 20 kW i 8 ÷ 30 kW,
• niskiej: -45ºC ÷ -20ºC o zakresie wydajności 8 ÷ 18 kW.

Urzadzenia skraplające i-cool przeznaczone są głównie do instalacji chłodniczych o zmiennym obciążeniu, wieloparownikowych o zróżnicowanej wydajności, pracujących na zbliżonym poziomie temperaturowym np. lady i regały chłodnicze w małych oraz średnich sklepach, zespoły komór chłodniczych itp.

Przedstawione urządzenia stanowią nowoczesne rozwiązania w zakresie agregatów skraplających małej i średniej wydajności charakteryzujące się:

• energooszczędnością,
• elastycznością,
• niskim poziomem hałasu,
• niezawodnością,
• kompaktową budową.

Dobór urządzeń

Doboru agregatów należy dokonywać w oparciu o założenia technologiczno-techniczne z katalogów producenta. W przypadku skomplikowanych rozwiązań lub układów nietypowych zalecany jest kontakt z producentem lub przedstawicielem handlowym.

Opracowano w oparciu o materiały AREA Cooling Solutions Sp. z o.o.