Heeft u ooit een situatie meegemaakt waarin een koelsysteem na het veranderen van het koelmiddel zijn vorige temperatuur niet meer kon bereiken, ook al bleef de compressor hetzelfde?
Of heeft u gemerkt dat twee compressoren met hetzelfde motorvermogen of dezelfde cilinderinhoud verschillende koelcapaciteiten kunnen hebben?
Waarom gebeurt dit?
Het antwoord is nauw verwant aan de koelcapaciteit, de eigenschappen van het koelmiddel en de bedrijfsomstandigheden van de compressor. Om deze verschillen te begrijpen, moeten we eerst drie belangrijke specificaties van de compressor onderscheiden: motorvermogen, cilinderinhoud en koelcapaciteit.
Deze drie specificaties beschrijven verschillende kenmerken van een koelcompressor.
| Parameter | Betekenis |
|---|---|
| Motorvermogen (HP) | Geeft het nominale vermogen van de elektromotor van de compressor aan |
| Cilinderinhoud (m³/h) | Het theoretische volume koelmiddel damp dat de compressor per uur verplaatst |
| Koelcapaciteit (kW) | De hoeveelheid warmte die door het koelsysteem per tijdseenheid wordt afgevoerd onder gespecificeerde omstandigheden |
Van deze drie parameters is de koelcapaciteit de belangrijkste indicator bij het evalueren of een compressor kan voldoen aan de koelvereisten van een koelsysteem.
De koelcapaciteit is afhankelijk van de hoeveelheid koelmiddel die door het systeem circuleert en de hoeveelheid warmte die elk kilogram koelmiddel in de verdamper absorbeert.
Dit betekent dat, zelfs wanneer het motorvermogen en de cilinderinhoud ongewijzigd blijven, de koelcapaciteit kan variëren afhankelijk van het koelmiddel en de bedrijfsomstandigheden.
Verschillende factoren beïnvloeden direct de koelcapaciteit van een koelcompressor.
Verdampingstemperatuur
Wanneer de verdampingstemperatuur daalt, dalen de zuigdruk en de dichtheid van de koelmiddel damp over het algemeen. Dit vermindert de massastroom van het koelmiddel en, bijgevolg, de koelcapaciteit van de compressor.
Condensatietemperatuur
Een hogere condensatietemperatuur verhoogt de compressieverhouding. Dit vermindert over het algemeen de koelcapaciteit en verhoogt tegelijkertijd het benodigde vermogen voor compressie.
Type koelmiddel
Verschillende koelmiddelen hebben verschillende dampdichtheden en thermodynamische eigenschappen. Als gevolg hiervan kan dezelfde compressor verschillende koelcapaciteiten leveren wanneer deze met verschillende goedgekeurde koelmiddelen werkt.
Ontwerp en efficiëntie van de compressor
Intern ontwerp, volumetrische efficiëntie, klepverliezen en interne lekkage beïnvloeden ook de werkelijke massastroom van het koelmiddel. Daarom kunnen compressoren met vergelijkbare cilinderinhoud toch verschillende koelcapaciteiten hebben.
De volgende voorbeelden illustreren hoe bedrijfsomstandigheden en de keuze van het koelmiddel de prestaties van de compressor beïnvloeden.
Neem de Danfoss SZ090-4VI scrollcompressor als voorbeeld.
Volgens de gepubliceerde prestatiegegevens van Danfoss levert deze compressor de volgende koelcapaciteiten met R407C bij verschillende bedrijfstemperaturen.
| Verdampingstemperatuur | Condensatietemperatuur | Koelcapaciteit |
|---|---|---|
| 0°C | 35°C | 19.30 kW |
| 0°C | 55°C | 15.00 kW |
| -5°C | 35°C | 15.60 kW |
Omstandigheden: R407C, 50 Hz, 11.1 K superheat van het zuiggas en 8.3 K onderkoeling van de vloeistof.
Wanneer de condensatietemperatuur stijgt van 35°C naar 55°C, daalt de koelcapaciteit van 19.30 kW naar 15.00 kW, een reductie van ongeveer 22%.
Evenzo, wanneer de verdampingstemperatuur daalt van 0°C naar -5°C bij een constante condensatietemperatuur van 35°C, daalt de koelcapaciteit tot 15.60 kW.
Het compressormodel, de motor en het koelmiddel zijn niet veranderd. Alleen de bedrijfstemperaturen zijn anders.
Dit verklaart waarom dezelfde compressor anders kan presteren in systemen die onder verschillende temperatuuromstandigheden werken.
Het veranderen van het koelmiddel kan ook de koelcapaciteit veranderen, zelfs wanneer de compressor en de bedrijfstemperaturen hetzelfde blijven.
Neem de Copeland ZR72KCE-TFD-522 scrollcompressor als voorbeeld.
De gepubliceerde prestatiegegevens van Copeland bieden de volgende koelcapaciteiten voor dit compressormodel met verschillende koelmiddelen:
| Compressormodel | Koelmiddel | Koelcapaciteit |
|---|---|---|
| ZR72KCE-TFD-522 | R22 | 17.60 kW |
| ZR72KCE-TFD-522 | R407C | 14.75 kW |
| ZR72KCE-TFD-522 | R134a | 11.80 kW |
Omstandigheden: 5°C verdampingstemperatuur, 50°C condensatietemperatuur, 10 K superheat van het zuiggas, 0 K onderkoeling van de vloeistof en 50 Hz.
Onder deze identieke nominale omstandigheden:
R407C levert ongeveer 16% minder koelcapaciteit dan R22.
R134a levert ongeveer 33% minder koelcapaciteit dan R22.
Het verschil komt voort uit de thermodynamische eigenschappen van de koelmiddelen, die de massastroom van het koelmiddel en de hoeveelheid warmte die tijdens de verdamping wordt geabsorbeerd, beïnvloeden.
Deze vergelijkingen helpen verklaren waarom een koelsysteem mogelijk niet meer zijn vorige koelprestaties kan bereiken na een koelmiddelwissel.
Een koelmiddelwissel moet echter ook rekening houden met de goedgekeurde koelmiddelen van de compressor, de compatibiliteit van de smeerolie en de systeemconfiguratie. Gepubliceerde prestatievergelijkingen betekenen niet dat koelmiddelen direct in een bestaand systeem kunnen worden uitgewisseld.
Of u nu een compressor vervangt of het koelmiddel in een bestaand systeem verandert, de koelcapaciteit moet worden geëvalueerd onder de beoogde bedrijfsomstandigheden.
De volgende factoren zijn bijzonder belangrijk:
Compatibiliteit van koelmiddel: Bevestig dat de compressor en de bijbehorende smeerolie geschikt zijn voor het beoogde koelmiddel.
Vereiste koelcapaciteit: Vergelijk de prestaties van de compressor bij de werkelijke verdampings- en condensatietemperaturen van het systeem, in plaats van alleen te vertrouwen op het nominale motorvermogen.
Systeemonderdelen: Controleer of het expansieapparaat, de verdamper en de condensor geschikt zijn voor het koelmiddel en de vereiste capaciteit.
Bedrijfsomstandigheden: Verifieer de koelmiddelinhoud, superheat, onderkoeling, bedrijfsfrequentie en andere relevante systeemparameters.
Een koelmiddel met een lagere koelcapaciteit onder dezelfde omstandigheden kan wijzigingen in het systeemontwerp of de compressorselectie vereisen om de oorspronkelijke prestaties te handhaven.
Als een koelsysteem na een koelmiddelwissel zijn vorige temperatuur niet kan bereiken, is de eerste stap om te controleren of het nieuwe koelmiddel voldoende koelcapaciteit levert onder de werkelijke bedrijfsomstandigheden van het systeem.
Als de koelcapaciteit onvoldoende is, kan een compressor met een geschikte nominale capaciteit of passende systeemwijzigingen noodzakelijk zijn.
Als de verwachte koelcapaciteit voldoende is, controleer dan de koelmiddelinhoud, het expansieapparaat, de warmtewisselaars en de werkdrukken om mogelijke systeemproblemen te identificeren.
De sleutel is om het koelmiddel, de koelcapaciteit van de compressor en de bedrijfsomstandigheden van het systeem op elkaar af te stemmen, in plaats van alleen te vertrouwen op motorvermogen of cilinderinhoud.
