Использование способа регулирования работы конденсаторов с воздушным охлаждением при помощи регуляторов давления конденсации требует соблюдения многочисленных предосторожностей как при монтаже, так и в ходе настройки и эксплуатации системы.
Рассмотрим различные дефекты, опасность возникновения которых появляется при несоблюдении определенных требований.
А) Проблема заправки хладагентом и емкости ресивера



В зимнее время регулятор давления конденсации позволяет противодействовать переразмеренности конденсатора, обусловленной низкой наружной температурой, уменьшая поверхность теплообмена.
Уменьшение теплообменной поверхности предполагает повышение уровня жидкости в конденсаторе, тем большее, чем ниже опускается наружная температура.
Имея в виду, что при этом жидкость должна находиться также в ресивере, в жидкостной маги-                                       Рис. 36.1.
страли и в испарителе, мы можем заключить, что заправка установки хладагентом зимой должна быть больше, чем летом (см. рис. 36.1).




Летом, при повышении наружной температуры, давление конденсации тоже растет.

Рост давления конденсации по мере открытия регулятора давления конденсации приводит к опорожнению конденсатора и увеличению теплообменной поверхности с целью восстановления нормальной производительности конденсатора и заполнению ресивера.

Следовательно, ресивер должен быть способным накапливать илишки заправки (см. рис. 36.2).





Если жидкостной ресивер слишком мал?

Мы увидели, что летом ресивер дополнительно к обычному содержимому должен вмещать те излишки жидкости, которые зимой находились в конденсаторе: следовательно, ресивер должен иметь достаточно большую вместимость.
Если ресивер слишком мал, летом он окажется полностью залитым и в конденсаторе будет оставаться еще слишком много жидкости, что приведет к снижению поверхности теплообмена, аномальному росту давления конденсации и нежелательному отключению компрессора предохранительным реле ВД (см. рис. 36.3).


Таким образом, если задействован установленный в контуре регулятор давления конденсации, необходимо, чтобы жидкостной ресивер имел объем, достаточный для размещения в нем полной заправки установки, включая заправку конденсатора.
В противном случае необходимо заменить ресивер на образец большей емкости.

Если недостаточно количества заправленного хладагента?

Если летом и в ресивере и в конденсаторе достаточно хладагента, работа установки проходит нормально. Однако, по мере снижения наружной температуры, регулятор начнет перекрывать подачу жидкости из конденсатора в ресивер, уменьшая поверхность теплообмена с целью сохранения давления конденсации в нормальных пределах.
При этом все больше жидкости остается в конденсаторе и все меньше поступает в ресивер, создавая в нем недостаток жидкости.
Наконец может наступить такой момент, когда уровень жидкости в ресивере понизится настолько, что оголится погруженная в него заборная трубка, жидкостная линия перестанет подпитываться жидкостью и заполнится парами.
В результате ТРВ не сможет больше пропускать достаточное для соответствующей запитки испарителя количество хладагента и установка очень быстро отключится предохранительным реле НД.

Таким образом, заправка хладагентом при наличии регулятора давления конденсации может оказаться достаточной для лета, но недостаточной для зимы, что будет приводить к отключению установки предохранительным реле НД (см. рис. 36.4).


Следовательно, наличие регулятора давления конденсации требует, чтобы заправка холодильной установки была существенно выше номинальной с целью сохранения достаточного количества жидкости в ресивере и испарителе, даже если зимой конденсатор окажется полностью заполнен жидкостью.
  
При использовании регулятора давления конденсации, как правило при-нимают, что потребная заправка хладагентом может составлять до двукратной номинальной заправки.
Заправка хладагентом и емкость ресивера.

Заключение

В заключение сформулируем основные требования к заправке хладагентом и емкости ресивера. Чтобы обеспечить нормальную работу установки в любое время года, ее заправку следует производить зимой при наружной температуре, по возможности наиболее близкой к минимальной температуре, при которой должна работать установка.
Дополнительно к этому ресивер должен иметь такие размеры, чтобы в нем могла умещаться полная заправка установки хладагентом, включая все содержимое конденсатора.
Безусловно, на установках, не имеющих ресивера, нельзя ни в коем случае монтировать систему регулирования с помощью регулятора давления конденсации (если только не добавлена достаточная емкость).

Заметим, что в настоящее время наблюдается тенденция к созданию установок с возможно более низким содержанием хладагента, главным образом из-за проблем, связанных с загрязнением окружающей среды и стоимостью этих хладагентов, поэтому системы регулирования при помощи регулятора давления конденсации в дальнейшем будут использоваться все меньше и меньше.
Однако, почти все мы слышали разговоры о так называемых "проклятых" холодильных установках, в которых зимой недостает хладагента (и ремонтник вынужден дозаправлять установку), а летом наблюдается его избыток (тогда нужно сливать часть заправки!). Предшествующие объяснения могут помочь в понимании причины этой разновидности дефектов и, может быть, найти способ их кардинального устранения.

Б) Проблема конденсаторов, расположенных над компрессорами

Когда компрессор должен работать зимой (холодильные камеры, машинные залы ЭВМ...), то есть при очень низких наружных температурах, переразмеренность конденсатора может становиться очень значительной из-за того, что он выбирается для летней наружной температуры.
Чтобы устранить эту временную переразмеренность и поддержать на нормальном уровне давление в жидкостной магистрали для обеспечения стабильной подпитки ТРВ, регулятор давления конденсации должен сильно снизить поверхность теплообмена конденсатора и уменьшать ее тем больше, чем ниже наружная температура.


Таким образом, чем больше падает наружная температура, тем выше поднимается уровень жидкости в конденсаторе (см. рис. 36.5).
В пределе, при очень низкой наружной температуре, уровень жидкости в конденсаторе может подняться настолько, что дойдет до верхней точки конденсатора и трубки подвода к нему горячих газов (в основном, для конденсаторов небольшой высоты и расположенных горизонтально).
В этот момент жидкость под действием силы тяжести может даже стекать в нагнетающую полость головки блока цилиндров компрессора по нагнетающей магистрали.

Возврат жидкости в головку блока может в этом случае привести к механическим повреждениям в результате гидроудара (главным образом, к поломке клапанов).

Во избежание такой опасности настоятельно рекомендуется либо установить обратный клапан на входе в конденсатор (см. поз. 1 на рис. 36.5), либо сам вход выполнить в виде лирообразного колена (поз. 2), особенно если конденсатор расположен над компрессором, а установка обязательно должна работать при очень низких наружных температурах (следовательно, с сильно залитым конденсатором).

Установка лирообразного колена (или обратного клапана) на входе в  конденсатор является наилучшим способом предотвращения возврата жидкости в головку блока, если работа конденсатора регулируется при помощи регулятора давления конденсации, а сам конденсатор расположен над компрессором.
Однако в том случае, когда разность уровней между компрессором и конденсатором превышает 3 метра, возникает еще одна проблема...

Действительно, холодильное масло из-за близости по свойствам к хладагентам, находится в постоянном движении в магистрали нагнетания.


Когда компрессор останавливается и газ перестает циркулировать, масло под действием силы тяжести стекает в нагнетающий коллектор.
Чем больше высота магистрали, тем больше масла будет стекать и накапливаться в головке блока (см. поз. 2 ни рис. 36.6).
Если разность уровней (высота Н на рис. 36.6) превышает 3 метра, то экспериментами установлено, что количеством масла уже нельзя будет пренебрегать.
Более того, если нагнетающий патрубок проходит через холодный участок (а это очень часто бывает, когда конденсатор находится снаружи, а компрессор внутри помещения), при остановке компрессора хладагент может конденсироваться в нагнетающей магистрали (поз. 1 на рис. 36.6).

Такое скопление сконденсировавшейся жидкости и масла приводит к опасности поломки клапанов при последующем запуске компрессора.
Сконденсировавшаяся жидкость точно так же стекает в головку блока под действием силы тяжести, добавляясь к уже находящемуся там маслу.
Чтобы избежать этой опасности, главным образом, когда разность уровней превышает 3 метра, необходимо в нижней части восходящего трубопровода расположить лирообразную ловушку жидкости (маслоподъемную петлю) (поз. 3).
Жидкость, которая стекает туда при остановке компрессора, очень быстро будет перекачена в конденсатор безо всякого риска для клапанов, когда компрессор будет вновь запущен.
Примечание. Некоторые предпочитают устанавливать на нагнетающей магистрали обратный клапан (как можно дальше от компрессора, чтобы избежать его "дребезга") для полного исключения опасности накопления жидкости в головке.
Однако нужно помнить, что обратный клапан создает дополнительные потери давления в нагнетающей магистрали (со всеми вытекающими из этого нежелательными последствиями).
Более того, поскольку клапан является механической системой с подвижными элементами, срок его службы оудет короче, чем у простой конструкции с двумя лирообразными участками.

В) Проблема конденсатора, более холодного, чем ресивер

Для конденсаторов, регулируемых с помощью трехходового регулятора давления конденсации существует еще одна опасность, которая может возникнуть в том случае, если конденсатор становится холоднее, чем ресивер (например, зимой, когда конденсатор находится снаружи, а ресивер внутри помещения).


Когда компрессор остановлен, из-за низкой наружной температуры конденсатор быстро охлаждается и давление в нем падает, приводя к закрытию прохода 1 регулятора давления конденсации (см. рис. 36.7).
Но, закрывая проход жидкости из конденсатора, клапан одновременно соединяет теплый ресивер и холодный вход в конденсатор. Тогда жидкость из ресивера в соответствии с принципом холодной стенки Ватта начинает перемещаться в конденсатор (согласно стрелкам на рис. 36.7).
Если остановка компрессора достаточно длительная, существует опасность того, что вся жидкость переместится в конденсатор (в результате, как мы смогли увидеть выше, конденсатор переполняется и жидкость начинает поступать в нагнетающую полость головки блока).
В отсутствие жидкости в ресивере при последующем запуске компрессора испаритель не может быть нормально запитан и компрессор очень быстро отключается предохранительным реле НД.
Следовательно, необходимо предотвратить возможность такого перемещения и обеспечить нахождение жидкости в ресивере во время остановки компрессора с целью создания благоприятных условий для последующего запуска компрессора.


Примечание. Отключения компрессора предохранительным реле НД, обусловленные опустошением ресивера, могут привести к тому, что запуск компрессора окажется совершенно невозможным, и потребовать дополнительной заправки хладагента в ресивер только для того, чтобы запустить установку, хотя количество хладагента в установке вполне нормальное.

Следовательно, на входе в ресивер необходима установка обратного клапана (см. рис. 36.8), предотвращающего перемещения жидкости из ресивера в конденсатор, если температура конденсатора упадет ниже температуры ресивера (что бывает часто).


Г) Проблемы, возникающие из-за потерь давления в конденсаторе и регуляторе давления конденсации

Летом, когда наружная температура относительно высокая, регулятор давления конденсации полностью открыт и переохлажденная жидкость свободно проходит в ресивер.
Однако в той же степени, что и остальные элементы холодильного контура, регулятор давления конденсации представляет собой местное сопротивление течению жидкости и, даже будучи полностью открытым, порождает перепад давления АР (этот перепад называют потерями давления).
Чтобы ограничить эти нежелательные потери, клапан подбирают таким образом, чтобы иметь возможно более низкий перепад давления на нем (максимально допустимое значение перепада, как правило, не должно превышать 0,4 бар).


Но сам конденсатор с его длинными трубопроводами, из которых он состоит, также создает потери давления, величиной которых нельзя пренебрегать.
При последовательном соединении потери давления складываются и общий перепад между точками А и В (см. рис. 36.9) будет равен сумме потерь давления на конденсаторе и на регуляторе.
Вместе с тем, обратный дифференциальный клапан, который открывается, например, при разности давлений в 1 бар, расположен как раз между точками А и В!
Перепад давления между точками
В должен быть меньше перепада давления на дифференциальном клапане
Рис. 36.9.
В нашем примере, если полные потери давления при работе (АР конденсатора + АРрегулятора) выше 1 бара, дифференциальный клапан будет открываться и перепускать горячий газ в ресивер, как только запустится компрессор, даже в разгар лета!
Этот существенный теплоприток повысит температуру и давление жидкости в ресивере. Установка начнет работать с аномально возросшим давлением конденсации и пониженной холодопроизводительностью.

Следовательно необходимо, чтобы сумма перепадов давлений на конденсаторе и на регуляторе была бы меньше давления настройки дифференциального обратного клапана!
Примечание. Эта неисправность легко выявляется простым ощупыванием труб на выходе из дифференциального клапана.
Действительно, если дифференциальный клапан открыт, эта трубка будет иметь температуру нагнетания (очень высокую), вместо того, чтобы быть такой же тепловатой или нагретой, как жидкость в точке С (см. рис. 36.9), и весь ресивер будет аномально горячим.

Д) Проблема подбора регулятора давления конденсации
Неисправность, которую мы только что описали, как правило обусловлена неправильным подбором регулятора давления конденсации, который, будучи слишком слабым, дает аномально высокие потери давления.
Следовательно, надлежит проверить характеристики регулятора давления конденсации по каталогу и при необходимости заменить его моделью с увеличенным проходным диаметром (если такой существует).
Для установок больших мощностей могут потребоваться регуляторы с очень большим диаметром (которые не всегда могут быть изготовлены в серийном производстве), поэтому допускается использовать несколько параллельно установленных регуляторов (см. рис. 36.10), что позволит уменьшить общие потери давления и решить проблему предотвращения несанкционированного перепуска горячего газа в ресивер при работе установки в летнее время.
При выборе регулятора давления конденсации всегда лучше взять переразмеренный вариант, чем вариант с меньшим размером.
Заметим также важность того, чтобы переохлаждение жидкости в конденсаторе было достаточно высоким и обеспечивало бы в летнее время отсутствие преждевременного дросселирования хладагента на выходе из конденсатора или дальше, в жидкостной магистрали (см. раздел 18. "Проблема внезапного вскипания хладагента в жидкостной магистрали "), из-за потерь давления на регуляторе давления конденсации.
В конце напомним, что клапаны с предварительной заводской настройкой должны подбираться с учетом типа хладагента, используемого в данной установке, иначе рабочие значения давления конденсации будут совершенно нереальными (так, регулятор, настроенный примерно на 13 бар для R22 или R407C, будет давать всего около 7 бар для R134a).

Е) Проблема настройки реле ВД и регулирования работы вентилятора конденсатора

Вначале укажем, что регулятор давления конденсации обязательно должен устанавливаться совместно с реле ВД для управления вентилятором конденсатора.
При этом, настройка реле должна обеспечивать запуск вентилятора, как только давление конденсации на 1...2 бар превысит давление настройки регулятора.
Диапазон настройки (дифференциал) реле должен быть достаточно большим, чтобы не допускать частых включений и выключений вентилятора при работе заполненного конденсатора в зимнее время. Иначе начнутся беспрестанные пульсации давления конденсации, приводящие к одновременным пульсациям регулятора давления конденсации и давления кипения, что может повлечь за собой отключение компрессора предохранительным реле НД!
В самом деле, конденсаторный вентилятор после его запуска не должен больше останавливаться вплоть до остановки компрессора, и обеспечить такие условия может только регулятор давления конденсации, поскольку он является в данной системе единственным органом, сохраняющим стабильность как давления конденсации, так и давления кипения.

Ж) Специальный случай использования двух регуляторов давления
Еще одним вариантом регулирования давления конденсации, который иногда используется и может встречаться, является установка вместо дифференциального обратного клапана регулятора давления в ресивере, размещаемого на обводной магистрали компрессора, как показано на рис. 36.11.


В данной схеме регулятор давления конденсации идентичен уже изученным (он настроен на перекрытие выхода из конденсатора, когда давление в последнем начинает падать).
Регулятор давления в ресивере открывается при понижении давления в жидкостном ресивере, перепуская туда горячий газ из нагнетающего патрубка, точно так же, как это делает дифференциальный обратный клапан (но на этот раз давление жидкости в ресивере регулируется отдельно).
Регулятор давления в ресивере
Рис. 36.11.
Следовательно, мы получаем два значения давления, регулируемые совершенно раздельно, каждое своим собственным регулятором:

► Регулятором давления конденсации, позволяющим регулировать давление в конденсаторе и, следовательно, давление нагнетания (из двух значений давления это более высокое).

► Регулятором давления в ресивере, позволяющим регулировать давление в ресивере (а следовательно, давление жидкости на входе в ТРВ) путем перепуска газа из нагнетающего патрубка.

► Поэтому настройка регулятора давления в ресивере, как правило, соответствует давлению, примерно на 1 бар ниже давления настройки регулятора давления конденсации.
Летом, когда давление в норме, регулятор давления конденсации открыт на максимум, а регулятор давления в ресивере полностью закрыт (самоустраняющаяся система).
Все описанные выше условия, сопровождающие поддержание давления конденсации (заправка хладагентом, размеры ресивера, расположение и длина трубопроводов...), остаются при этом в силе, однако проблема потерь давления в конденсаторе и на регуляторе давления конденсации (см. пункт Г настоящего раздела) может быть решена проще.
Для этого достаточно настроить регулятор давления в ресивере таким образом, чтобы разность между давлением нагнетания и давлением в ресивере была, по крайней мере, выше суммы потерь давления в конденсаторе и регуляторе давления конденсации.
Напомним, что если существует опасность перемещения жидкости из ресивера на вход в конденсатор или на выход из компрессора, установка обратного клапана на входе в ресивер (яоз. / на рис. 36.11) по-прежнему является необходимой.

3) Регулятор давления конденсации: перечень неисправностей
На рис. 36.12 указаны возможные места возникновения неисправностей в схеме с использованием регулятора давления конденсации.

Причины срабатывания предохранительного реле НД:
►  Заправка хладагента недостаточна для того, чтобы зимой в ресивере оставалась жидкость, даже если наружная температура резко упала.
►  Отсутствие обратного клапана (поз. 1), препятствующего перемещению жидкости в конденсатор во время остановок компрессора, в схеме с трехходовым регулятором давления конденсации при температуре конденсатора ниже, чем температура ресивера.
►  Неправильная настройка управляющего реле ВД (поз. 2), приводящая к частым включениям и выключениям вентилятора конденсатора (поз. 3) зимой.
►  Большие потери давления на регуляторе давления конденсации (поз. 4) летом, приводящие к преждевременному дросселированию хладагента в соединении конденсатор/ресивер (поз. 5) или его внезапному вскипанию в жидкостной магистрали.
Причины срабатывания предохранительного реле ВД летом:
►  Недостаточная емкость жидкостного ресивера, не вмещающего летом излишки хладагента.
►  Сумма потерь давления в конденсаторе и на регуляторе давления конденсации выше перепада давления на дифференциальном обратном клапане (поз. 6).
Причины поломки клапанов компрессоров:
►  Отсутствие обратного клапана или лирообразного патрубка на входе в конденсатор (поз. 7) для случая, когда конденсатор расположен выше компрессора.
►  Отсутствие жидкостной ловушки или лирообразного колена (маслоподъемной петли) на выходе из компрессора (поз. 8) для случаев, когда длина и расположение нагнетающей магистрали дают основания опасаться возврата масла и (или) жидкого хладагента в нагнетающую полость головки блока компрессора.

В зимнее время регулятор давления конденсации позволяет противодействовать переразмеренности конденсатора, обусловленной низкой наружной температурой, уменьшая поверхность теплообмена.
Уменьшение теплообменной поверхности предполагает повышение уровня жидкости в конденсаторе, тем большее, чем ниже опускается наружная температура.
Имея в виду, что при этом жидкость должна находиться также в ресивере, в жидкостной маги-                                       Рис. 36.1.
страли и в испарителе, мы можем заключить, что заправка установки хладагентом зимой должна быть больше, чем летом (см. рис. 36.1).