Λύσεις Ερωτήσεων (σελ. 419-420) – ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΙ Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις Ερωτήσεων
Ερωτήσεις κεφαλαίου 8 (μέρος Α)· Q3 εξαιρέθηκε (απαιτεί συγκεκριμένο Σχήμα 8.4)
Παρατεταμένη ανοικτή πόρτα ψυγείου
Ερώτηση: Δείτε τα Σχήματα 8.1 και 8.3 και σκεφτείτε τι θα συμβεί αν αφήσετε την πόρτα του ψυγείου ανοικτή για πολλές ώρες.
Απάντηση:
- §8.2. «Η ρύθμιση της θερμοκρασίας του ψυγείου γίνεται με τη βοήθεια ενός θερμοστάτη, ο οποίος δίνει εντολή στο συμπιεστή να σταματήσει τη λειτουργία του, όταν η θερμοκρασία έχει φθάσει στην επιθυμητή τιμή, και να εκκινήσει πάλι όταν θα έχει πέσει κάτω από κάποιο ελάχιστο όριο.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Αν η πόρτα μείνει ανοικτή για πολλές ώρες, μέσα στο θάλαμο εισέρχεται συνεχώς θερμός και υγρός αέρας του περιβάλλοντος. Ο θερμοστάτης (Σχ. 8.3) δεν παύει ποτέ να «βλέπει» θερμοκρασία πάνω από το ελάχιστο όριο εκκίνησης, οπότε δίνει εντολή στο συμπιεστή να λειτουργεί σχεδόν συνεχώς, χωρίς τους φυσιολογικούς κύκλους ON/OFF. Αυτό έχει τρεις άμεσες συνέπειες: (1) ο συμπιεστής, δουλεύοντας ασταμάτητα, καταναλώνει πολύ περισσότερη ενέργεια, (2) η συνεχής είσοδος υγρού αέρα οδηγεί σε έντονο σχηματισμό πάγου πάνω στον εξατμιστή, ο οποίος μειώνει την απόδοσή του και επιδεινώνει ακόμη περισσότερο το πρόβλημα (φαύλος κύκλος), και (3) η συνεχόμενη λειτουργία χωρίς παύσεις καταπονεί το συμπιεστή και τα ηλεκτρικά εξαρτήματά του, αυξάνοντας τον κίνδυνο βλάβης λόγω υπερθέρμανσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Συνεχής λειτουργία συμπιεστή, σχηματισμός πάγου στον εξατμιστή, αυξημένη κατανάλωση και καταπόνηση του συμπιεστή
Τριχοειδής σωλήνας κολλημένος στη γραμμή αναρρόφησης
Ερώτηση: Γιατί ο τριχοειδής σωλήνας ενός οικιακού ψυγείου πρέπει να είναι κολλημένος στη γραμμή αναρρόφησης;
Απάντηση:
- §8.2. «Στο Σχήμα 8.2, ένα τμήμα του τριχοειδούς σωλήνα είναι συγκολλημένο πάνω στον κρύο σωλήνα που αναχωρεί από τον εξατμιστή. Με αυτό τον τρόπο, ο θερμός τριχοειδής σωλήνας θερμαίνει την επιφάνεια του κρύου σωλήνα, που εξέρχεται από τον εξατμιστή, και εμποδίζει το σχηματισμό συμπυκνωμάτων... βελτιώνεται και η ενεργειακή απόδοση (συντελεστής COP).»
Σύνοψη: Ο τριχοειδής σωλήνας είναι θερμός, επειδή μέσα του κυκλοφορεί ψυκτικό υγρό υψηλής πίεσης προερχόμενο από το συμπυκνωτή, ενώ ο σωλήνας της γραμμής αναρρόφησης που εξέρχεται από τον εξατμιστή είναι πολύ κρύος. Κολλώντας τον τριχοειδή πάνω στη γραμμή αναρρόφησης, ο θερμός σωλήνας θερμαίνει την επιφάνεια του κρύου σωλήνα και εμποδίζει το σχηματισμό συμπυκνωμάτων (υγρασίας/πάγου) πάνω σε αυτόν, τα οποία διαφορετικά θα δημιουργούνταν λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας του. Επιπλέον, αυτή η ανταλλαγή θερμότητας ανάμεσα στους δύο σωλήνες λειτουργεί σαν έναν πρόσθετο εσωτερικό εναλλάκτη που βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση (COP) του ψυκτικού κυκλώματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Θερμαίνει την επιφάνεια του κρύου σωλήνα αναρρόφησης, εμποδίζοντας συμπυκνώματα, και βελτιώνει το COP
Ο βασικότερος αυτοματισμός του ψυκτικού κυκλώματος
Ερώτηση: Ποιος κατά τη γνώμη σας είναι ο βασικότερος αυτοματισμός του ψυκτικού κυκλώματος;
Απάντηση:
- §8.4. «Το κυριότερο εξάρτημα που συναντάμε είναι προφανώς η Θ.Ε.Β., της οποίας η λειτουργία αναπτύχθηκε στο κεφάλαιο 5.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το ίδιο το βιβλίο χαρακτηρίζει τη θερμοστατική εκτονωτική βαλβίδα (Θ.Ε.Β.) ως το κυριότερο εξάρτημα του αυτοματισμού της λειτουργίας του ψυκτικού κυκλώματος, και αυτή είναι μια απόλυτα λογική επιλογή: η Θ.Ε.Β. είναι αυτή που ρυθμίζει συνεχώς την ποσότητα ψυκτικού υγρού που εισέρχεται στον εξατμιστή, ανάλογα με το φορτίο, εξασφαλίζοντας ότι το ρευστό θα εξατμιστεί πλήρως πριν φτάσει στο συμπιεστή (προστατεύοντάς τον από αναρρόφηση υγρού) χωρίς όμως να αφήνει άχρηστο μεγάλο τμήμα του εξατμιστή με αέριο υπερθερμασμένο. Χωρίς τη σωστή λειτουργία της Θ.Ε.Β., όλο το υπόλοιπο σύστημα αυτοματισμού (ρυθμιστές πίεσης, διανομείς, συστήματα φορτίου) δεν θα μπορούσε να αποδώσει σωστά.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Η Θ.Ε.Β., όπως αναφέρει ρητά το βιβλίο — ρυθμίζει το βασικό μέγεθος του κυκλώματος: την πλήρωση/υπερθέρμανση στον εξατμιστή
Ανάγκη ρυθμιστή αρχικής πίεσης
Ερώτηση: Γιατί χρειάζεται ο ρυθμιστής αρχικής πίεσης;
Απάντηση:
- §8.3 / §8.6. «Αν η θερμοκρασία του αέρα το χειμώνα είναι πολύ χαμηλή, υπάρχει κίνδυνος να πέσει και η θερμοκρασία συμπύκνωσης κάτω από ένα ελάχιστο επιτρεπόμενο όριο, με αποτέλεσμα να πέσει και η πίεση στο receiver κάτω από μία ελάχιστη πίεση που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του ψυκτικού κυκλώματος.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ρυθμιστής αρχικής πίεσης (head pressure) χρειάζεται επειδή, όταν η εξωτερική θερμοκρασία αέρα πέσει πολύ χαμηλά (κυρίως το χειμώνα, σε αερόψυκτα συστήματα), πέφτει αντίστοιχα και η θερμοκρασία συμπύκνωσης — άρα και η πίεση στο receiver — κάτω από μία ελάχιστη τιμή που είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία ολόκληρου του ψυκτικού κυκλώματος (π.χ. για να έχει αρκετή διαφορά πίεσης η Θ.Ε.Β. ώστε να τροφοδοτεί σωστά τον εξατμιστή). Χωρίς το ρυθμιστή, το κύκλωμα θα λειτουργούσε ασταθές ή ανεπαρκώς τις κρύες ημέρες.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Χωρίς αυτόν, η χαμηλή εξωτερική θερμοκρασία θα ρίξει την πίεση συμπύκνωσης/receiver κάτω από το ελάχιστο απαιτούμενο όριο λειτουργίας
Τρόποι ρύθμισης αρχικής πίεσης
Ερώτηση: Πόσοι τρόποι υπάρχουν για τη ρύθμιση της αρχικής πίεσης; Εσείς ποιον θα προτιμούσατε να εφαρμόζετε και γιατί;
Απάντηση:
- §8.6. «Στο Σχήμα 8.14, βλέπουμε το σύστημα του ρυθμιστή πίεσης ο οποίος συνδυάζεται με μία διαφορική βαλβίδα ελέγχου της πίεσης»· «Εκτός από το παραπάνω σύστημα ρύθμισης της αρχικής πίεσης, υπάρχει ένα ακόμη σύστημα στο οποίο ο ρυθμιστής τοποθετείται πριν το συμπυκνωτή»· «Στο Σχήμα 8.17 βλέπουμε έναν άλλο τύπο ρυθμιστή της αρχικής πίεσης, που είναι επίσης κατάλληλος για να τοποθετηθεί πριν από το συμπυκνωτή.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το βιβλίο περιγράφει ουσιαστικά τρεις παραλλαγές: (1) ρυθμιστής πίεσης στο receiver σε συνδυασμό με βαλβίδα διαφορικής πίεσης (Σχ. 8.14-8.16), με ρύθμιση μεταβλητή από τον χρήστη μέσω κοχλία, (2) ρυθμιστής πριν το συμπυκνωτή, σταθερής εργοστασιακής ρύθμισης ανάλογα με το ψυκτικό ρευστό (Σχ. 8.16), και (3) ρυθμιστής πριν το συμπυκνωτή με ανεπίστρεπτη βαλβίδα στην έξοδο προς το receiver (Σχ. 8.17). Θα προτιμούσα το πρώτο σύστημα (ρυθμιστής + διαφορική βαλβίδα), επειδή επιτρέπει ρύθμιση επί τόπου ανάλογα με τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας της εγκατάστασης, ενώ οι σταθερής ρύθμισης λύσεις, αν και απλούστερες, δεν προσαρμόζονται εύκολα σε μεταβολές.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τρεις παραλλαγές· προτιμότερος ο ρυθμιστής+διαφορική βαλβίδα γιατί επιτρέπει ρύθμιση επί τόπου (όχι μόνο εργοστασιακά σταθερή)
Λόγος χρήσης διανομέα
Ερώτηση: Ποιος είναι ο λόγος που χρησιμοποιείται ο διανομέας;
Απάντηση:
- §8.4. «Το ψυκτικό ρευστό μετά την έξοδό του από τη Θ.Ε.Β. κατανέμεται στα κυκλώματα του εξατμιστή... Για την κατανομή του ψυκτικού υγρού στα κυκλώματα, χρησιμοποιούνται τα εξαρτήματα που ονομάζονται διανομείς.»
Σύνοψη: Ο διανομέας χρησιμοποιείται όταν ο εξατμιστής έχει περισσότερα από ένα κυκλώματα: μετά την έξοδο του ψυκτικού ρευστού από τη Θ.Ε.Β., ο διανομέας κατανέμει το ρευστό εξίσου (ή στη σωστή αναλογία) στα επιμέρους κυκλώματα του εξατμιστή, ώστε όλα να τροφοδοτούνται σωστά και ισορροπημένα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κατανέμει το ψυκτικό υγρό, μετά τη Θ.Ε.Β., στα επιμέρους κυκλώματα ενός εξατμιστή με πολλά κυκλώματα
Αντιστροφή ροής σε αντλία θερμότητας
Ερώτηση: Με ποιον τρόπο γίνεται η αντιστροφή της ροής του ρευστού σε μία αντλία θερμότητας;
Απάντηση:
- §8.5. «Η αντιστροφή της λειτουργίας γίνεται μέσω μίας τετράοδης βάνας αντιστροφής (reversing valve)... Η λειτουργία της τετράοδης βάνας βασίζεται στο πηνίο το οποίο μετακινεί ένα εσωτερικό έμβολο. Χάρη σ' αυτό το έμβολο η οπή α μπορεί να συνδέεται: Είτε με την οπή β... Είτε με τη δ...»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντιστροφή γίνεται μέσω μίας τετράοδης βάνας αντιστροφής (reversing valve). Ένα πηνίο, όταν ενεργοποιείται ηλεκτρικά, μετακινεί ένα εσωτερικό έμβολο μέσα στη βάνα. Ανάλογα με τη θέση του εμβόλου, η οπή α συνδέεται είτε με την οπή β (οπότε οι οπές γ και δ συνδέονται μεταξύ τους), είτε με την οπή δ (οπότε συνδέονται μεταξύ τους οι β και γ). Έτσι αλλάζει η κατεύθυνση της ροής του ψυκτικού ρευστού μέσα στο κύκλωμα, με αποτέλεσμα ο συμπυκνωτής να λειτουργεί ως εξατμιστής και αντίστροφα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τετράοδη βάνα με πηνίο/έμβολο· η οπή α συνδέεται εναλλακτικά με τη β ή με τη δ, αντιστρέφοντας τη ροή
Προβλήματα αντιστροφής ροής και αντιμετώπισή τους
Ερώτηση: Τι προβλήματα παρουσιάζονται κατά την αντιστροφή της ροής και πώς αντιμετωπίζονται;
Απάντηση:
- §8.5. «Κατά την αντιστροφή της λειτουργίας, δημιουργείται το πρόβλημα της παράκαμψης της Θ.Ε.Β. και του διανομέα»· «Η στένωση αυτή δεν επαρκεί για να υποδεχτεί την παροχή του ψυκτικού υγρού κατά ανάστροφη λειτουργία του κυκλώματος»· «Ο συνηθέστερος [τρόπος]... είναι με τη χρήση ενός ειδικού διανομέα... Για την αποφυγή της επιστροφής του ρευστού όταν η λειτουργία είναι κατά την κανονική φορά, συνήθως παρεμβάλλεται μία βαλβίδα αντεπιστροφής ή μία ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το βασικό πρόβλημα είναι ότι, κατά την αντιστροφή της λειτουργίας, πρέπει να παρακαμφθούν η Θ.Ε.Β. και ο τυχόν διανομέας, αφού και τα δύο λειτουργούν προς μία μόνο κατεύθυνση — η στένωση/ακροφύσιο του συνηθισμένου διανομέα δεν επαρκεί να δεχθεί την αντίστροφη ροή. Σε κύκλωμα με ένα μόνο κύκλωμα εξατμιστή (χωρίς διανομέα), η παράκαμψη της Θ.Ε.Β. γίνεται απλά με έναν παρακαμπτήριο σωλήνα. Όταν υπάρχει διανομέας, χρησιμοποιείται ένας ειδικός διανομέας με πλάγια οπή, μέσω της οποίας συγκεντρώνεται το συμπυκνωμένο ψυκτικό υγρό κατά την ανάστροφη λειτουργία· για να μην επιστρέφει ρευστό από εκεί κατά την κανονική λειτουργία, παρεμβάλλεται μία βαλβίδα αντεπιστροφής ή μία ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα στην κανονική έξοδο του διανομέα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Παράκαμψη Θ.Ε.Β./διανομέα· λύνεται με ειδικό διανομέα με πλάγια οπή + βαλβίδα αντεπιστροφής/ηλεκτρομαγνητική στην κανονική έξοδο
Μεγαλύτερο receiver στις αντλίες θερμότητας
Ερώτηση: Γιατί οι αντλίες θερμότητας έχουν μεγαλύτερα receiver από ό,τι έχουν τα αντίστοιχης ισχύος ψυκτικά μηχανήματα;
Απάντηση:
- §8.5. «Κατά το χειμώνα η απαιτούμενη ποσότητα του ψυκτικού υγρού είναι μικρότερη από ό,τι κατά το καλοκαίρι. Κατά συνέπεια, τίθεται θέμα αποθήκευσης του πλεονάζοντος ψυκτικού υγρού. Αυτό επιλύεται πολύ απλά με την εγκατάσταση ενός μεγαλύτερου receiver.»
Σύνοψη: Επειδή, όταν μία αντλία θερμότητας λειτουργεί το χειμώνα (θέρμανση), η απαιτούμενη ποσότητα ψυκτικού υγρού μέσα στο κύκλωμα είναι μικρότερη απ' ό,τι όταν λειτουργεί το καλοκαίρι (ψύξη). Το πλεονάζον ψυκτικό υγρό πρέπει να αποθηκευτεί κάπου ώστε να μη διαταράξει τη λειτουργία του κυκλώματος, και αυτό επιτυγχάνεται απλά με ένα μεγαλύτερο receiver σε σχέση με ένα αντίστοιχης ισχύος καθαρά ψυκτικό μηχάνημα, το οποίο δεν αλλάζει τρόπο λειτουργίας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Το χειμώνα (θέρμανση) χρειάζεται λιγότερο ψυκτικό υγρό· το πλεόνασμα πρέπει να αποθηκευτεί, άρα μεγαλύτερο receiver
Παράκαμψη διανομέα κατά αντιστροφή
Ερώτηση: Πώς παρακάμπτεται ο διανομέας κατά την αντιστροφή της λειτουργίας του ψυκτικού κυκλώματος;
Απάντηση:
- §8.5. «Ο διανομέας αυτός διαθέτει μία οπή, που παρεμβάλλεται μεταξύ του ακροφυσίου και των σωλήνων διανομής του ψυκτικού υγρού για την απομάκρυνση του ψυκτικού ρευστού κατά την ανάστροφη λειτουργία.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Χρησιμοποιείται ένας ειδικός διανομέας (Σχ. 8.11) που διαθέτει μία επιπλέον, πλάγια οπή τοποθετημένη ανάμεσα στο ακροφύσιο και τους σωλήνες διανομής. Κατά την ανάστροφη λειτουργία, το συμπυκνωμένο ψυκτικό υγρό απομακρύνεται από αυτή την πλάγια οπή αντί να προσπαθήσει να περάσει (ανάστροφα) από τη στενή δίοδο του ακροφυσίου, η οποία δεν θα το επέτρεπε. Στην κανονική λειτουργία, μία βαλβίδα αντεπιστροφής ή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα στην κανονική έξοδο εμποδίζει το ρευστό να επιστρέψει από την πλάγια αυτή οπή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ειδικός διανομέας με πλάγια οπή ανάμεσα σε ακροφύσιο και σωλήνες διανομής, για συλλογή/απομάκρυνση ρευστού κατά την ανάστροφη λειτουργία
Ρύθμιση ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης vs στροφαλοθαλάμου
Ερώτηση: Σε τι χρησιμεύει το σύστημα ρύθμισης της ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης και σε τι το σύστημα ρύθμισης της πίεσης στο στροφαλοθάλαμο;
Απάντηση:
- §8.7. «Ο σκοπός του είναι να εξασφαλίζει μία ελάχιστη επιθυμητή πίεση στην έξοδο του εξατμιστή.»
- §8.8. «Οι ρυθμιστές αυτοί περιορίζουν την υπερφόρτιση του συμπιεστή, ελαττώνοντας τη διαφορά πίεσης που έχει να αντιμετωπίσει ο συμπιεστής κατά την εκκίνησή του, μετά από μία περίοδο διακοπής της λειτουργίας.»
Σύνοψη: Το σύστημα ρύθμισης της ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης (ρυθμιστής πίεσης εξατμιστή) εξασφαλίζει ότι η πίεση στην έξοδο του εξατμιστή δεν θα πέσει κάτω από μία ορισμένη, ελάχιστη τιμή — προστατεύοντας τη σωστή λειτουργία της εξάτμισης και συμβάλλοντας στην αποφυγή δημιουργίας πάγου. Το σύστημα ρύθμισης της πίεσης στο στροφαλοθάλαμο του συμπιεστή έχει διαφορετικό σκοπό: περιορίζει την υπερφόρτιση του ίδιου του συμπιεστή κατά τη στιγμή της εκκίνησής του, μετά από μία περίοδο διακοπής λειτουργίας, δημιουργώντας μία ελάχιστη δυνατή (και όχι υπερβολικά υψηλή) πίεση στην πλευρά αναρρόφησης του συμπιεστή.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αναρρόφησης: προστατεύει τη λειτουργία του εξατμιστή· Στροφαλοθαλάμου: προστατεύει τον συμπιεστή από υπερφόρτιση στην εκκίνηση
Γιατί χρειάζεται και η ρύθμιση στροφαλοθαλάμου
Ερώτηση: Αφού το σύστημα ρύθμισης της ελάχιστης πίεσης εξασφαλίζει ότι η πίεση στην αναρρόφηση θα έχει μία ελάχιστη τιμή, ποιος είναι ο λόγος που μας χρειάζεται και το σύστημα ρύθμισης της πίεσης του στροφαλοθαλάμου;
Απάντηση:
- §8.8. «Οι ρυθμιστές αυτοί περιορίζουν την υπερφόρτιση του συμπιεστή, ελαττώνοντας τη διαφορά πίεσης που έχει να αντιμετωπίσει ο συμπιεστής κατά την εκκίνησή του, μετά από μία περίοδο διακοπής της λειτουργίας.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα δύο συστήματα λύνουν διαφορετικά προβλήματα σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Ο ρυθμιστής ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης φροντίζει η πίεση εξόδου του εξατμιστή να μην πέσει κάτω από ένα όριο κατά την κανονική λειτουργία. Όμως, μετά από μία παρατεταμένη διακοπή λειτουργίας του συμπιεστή, οι πιέσεις σε όλο το κύκλωμα τείνουν να εξισωθούν σε μία ενδιάμεση, σχετικά υψηλή τιμή· την επόμενη εκκίνηση, ο συμπιεστής βρίσκεται ξαφνικά αντιμέτωπος με μία πολύ μεγάλη πίεση/φορτίο αναρρόφησης, πολύ μεγαλύτερη απ' ό,τι κατά την κανονική λειτουργία — κάτι που δεν εμποδίζει από μόνος του ο ρυθμιστής ελάχιστης πίεσης, αφού εκείνος απλώς αποτρέπει το να είναι η πίεση πολύ χαμηλή. Ο ρυθμιστής πίεσης στροφαλοθαλάμου καλύπτει ακριβώς αυτό το κενό, περιορίζοντας τη μέγιστη πίεση/διαφορά πίεσης που φτάνει στο συμπιεστή κατά την εκκίνηση, προστατεύοντάς τον από υπερφόρτιση του κινητήρα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ο ρυθμιστής αναρρόφησης εμποδίζει πολύ χαμηλή πίεση· ο ρυθμιστής στροφαλοθαλάμου εμποδίζει υπερβολικά υψηλή πίεση/φορτίο στην εκκίνηση μετά από διακοπή
Τρόποι ρύθμισης ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης
Ερώτηση: Πόσοι τρόποι υπάρχουν για τη ρύθμιση της ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης; Ποιον θα προτιμούσατε να εφαρμόζετε και γιατί;
Απάντηση:
- §8.7. «Η απλούστερη μορφή τους φαίνεται στο Σχήμα 8.18»· «Ενδιαφέρουσα είναι η περίπτωση κατά την οποία υπάρχουν δύο εξατμιστές στο ίδιο κύκλωμα»· «Υπάρχουν ακόμη και ρυθμιστές μέσω των οποίων επιτυγχάνεται η ρύθμιση με μεγάλη ακρίβεια... έχουν τη δυνατότητα αξιόπιστης ρύθμισης ακόμη και όταν επιδιώκεται ακρίβεια ρύθμισης της τάξεως των 5 kPa.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το βιβλίο περιγράφει ουσιαστικά τρεις μορφές: (1) τον απλό ρυθμιστή ελάχιστης πίεσης εξατμιστή (Σχ. 8.18/8.19), (2) την παράλληλη σύνδεση δύο ή περισσότερων ρυθμιστών όταν υπάρχουν πολλαπλοί εξατμιστές (Σχ. 8.20), και (3) τους ρυθμιστές υψηλής ακρίβειας με εξωτερικό εξισωτή (Σχ. 8.21), που πετυχαίνουν ρύθμιση ακόμη και της τάξης των 5 kPa. Θα προτιμούσα τον ρυθμιστή υψηλής ακρίβειας με εξωτερικό εξισωτή σε εφαρμογές όπου η αποφυγή σχηματισμού πάγου είναι κρίσιμη (π.χ. χαμηλές θερμοκρασίες), επειδή η ακριβέστερη ρύθμιση μειώνει τον κίνδυνο είτε ανεπαρκούς ψύξης είτε πάγωσης· για απλές εφαρμογές χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις, ο απλός ρυθμιστής είναι οικονομικά επαρκής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τρεις μορφές (απλός, παράλληλη σύνδεση πολλαπλών εξατμιστών, υψηλής ακρίβειας)· ο υψηλής ακρίβειας προτιμότερος όπου η ακρίβεια/αποφυγή πάγου είναι κρίσιμη
Πολλοί εξατμιστές σε παράλληλη λειτουργία
Ερώτηση: Ένα σύστημα μπορεί να έχει πολλούς εξατμιστές; Πώς εξασφαλίζεται η παράλληλη λειτουργία τους χωρίς να επηρεάζει ο ένας τον άλλο;
Απάντηση:
- §8.7. «Ενδιαφέρουσα είναι η περίπτωση κατά την οποία υπάρχουν δύο εξατμιστές στο ίδιο κύκλωμα. Η περίπτωση αυτή φαίνεται στο Σχήμα 8.20» (Σχ. 8.20: «Η παράλληλη σύνδεση ρυθμιστών ελέγχου της πίεσης του εξατμιστή»).
Σύνοψη: Ναι, ένα σύστημα μπορεί να έχει πολλούς εξατμιστές. Η παράλληλη και ανεξάρτητη λειτουργία τους εξασφαλίζεται συνδέοντας έναν δικό του ρυθμιστή ελάχιστης πίεσης αναρρόφησης σε κάθε εξατμιστή, τοποθετημένους παράλληλα (Σχ. 8.20). Έτσι, η πίεση εξόδου κάθε εξατμιστή ρυθμίζεται ξεχωριστά από τον δικό της ρυθμιστή, χωρίς η λειτουργία (π.χ. αλλαγή φορτίου) του ενός εξατμιστή να επηρεάζει την πίεση/λειτουργία των υπολοίπων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ναι· κάθε εξατμιστής παίρνει δικό του ρυθμιστή πίεσης, συνδεδεμένους παράλληλα, ώστε να λειτουργούν ανεξάρτητα
Πολλοί συμπυκνωτές σε παράλληλη λειτουργία
Ερώτηση: Μπορεί ένα σύστημα να έχει πολλούς συμπυκνωτές; Αν ναι, τι θα πρέπει κατά τη γνώμη σας να συμβαίνει για να λειτουργούν παράλληλα και χωρίς προβλήματα; Θα προτιμούσατε μία τέτοια λύση όταν έχετε μεγάλα φορτία;
Απάντηση:
- §8.6. περιγράφει τα συστήματα ρύθμισης της πίεσης στο receiver/πριν το συμπυκνωτή, τα οποία εξασφαλίζουν μία σταθερή, ελάχιστη πίεση συμπύκνωσης σε κάθε επιμέρους μονάδα.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ναι, ένα σύστημα μπορεί κάλλιστα να έχει περισσότερους από έναν συμπυκνωτές συνδεδεμένους παράλληλα, όπως ακριβώς μπορεί να έχει πολλούς εξατμιστές. Κατά τη γνώμη μου, για να λειτουργούν σωστά μαζί, θα πρέπει κάθε συμπυκνωτής να διαθέτει δικό του σύστημα ρύθμισης πίεσης συμπύκνωσης (§8.6) ώστε να διατηρεί ισοδύναμη πίεση με τους υπόλοιπους — διαφορετικά ο συμπιεστής θα «προτιμά» να στέλνει αέριο στο συμπυκνωτή με τη χαμηλότερη αντίσταση, αφήνοντας τους άλλους υποφορτωμένους. Θα προτιμούσα αυτή τη λύση σε μεγάλα φορτία, επειδή προσφέρει πλεονασμό (αν χαλάσει ο ένας συμπυκνωτής, το σύστημα συνεχίζει, έστω με μειωμένη απόδοση) και ευκολότερη συντήρηση χωρίς πλήρη διακοπή λειτουργίας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ναι· χρειάζεται ρύθμιση πίεσης σε κάθε συμπυκνωτή για ισοκατανομή φορτίου· προτιμότερο σε μεγάλα φορτία για πλεονασμό/συντήρηση
Τρόποι αυτόματης ρύθμισης φορτίου
Ερώτηση: Ποιοι τρόποι υπάρχουν για την αυτόματη ρύθμιση του φορτίου;
Απάντηση:
- §8.9(α). «Στην ψύξη, το πρόβλημα αυτό συχνά αντιμετωπίζεται πολύ απλά, μόνο με τη διακοπή της λειτουργίας του συμπιεστή... Ένας τρόπος ελέγχου, που χρησιμοποιείται πολύ στα chillers... είναι με τη χρήση συστημάτων αποφόρτισης των κυλίνδρων των συμπιεστών (cylinder unloaders)»· «Η λειτουργία ρυθμίζεται μέσω των δύο ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων (Η/Β)... το κύκλωμα της Η/Β-2 να παρακάμπτει θερμό αέριο προς την είσοδο του εξατμιστή.»
Σύνοψη: Το βιβλίο αναφέρει τρεις βασικούς τρόπους: (1) απλή διακοπή λειτουργίας (ON/OFF) του συμπιεστή, που χρησιμοποιείται συχνά στην απλή ψύξη· (2) αποφόρτιση κυλίνδρων του συμπιεστή (cylinder unloaders), που χρησιμοποιείται κυρίως στα chillers κλιματιστικών εγκαταστάσεων· και (3) σύστημα με δύο ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και μία εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης (discharge by-pass), όπου παρακάμπτεται θερμό αέριο προς την είσοδο του εξατμιστή για να μειωθεί η ψυκτική ισχύς.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- ON/OFF συμπιεστή, αποφόρτιση κυλίνδρων (cylinder unloaders) στα chillers, ή σύστημα Η/Β + εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης θερμού αερίου
Επιπλέον όφελος συστήματος ρύθμισης φορτίου
Ερώτηση: Το σύστημα αυτόματης ρύθμισης του φορτίου τι επιπλέον μπορεί να μας εξασφαλίσει;
Απάντηση:
- §8.9(β). «Με τον έλεγχο της πίεσης στην έξοδο του εξατμιστή, μέσω του εξωτερικού εξισωτή, επιτυγχάνεται η διατήρηση της θερμοκρασίας εξάτμισης σε επίπεδα στα οποία αποφεύγεται η δημιουργία του πάγου.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Πέρα από τη ρύθμιση του φορτίου ανάλογα με τις ανάγκες, το ίδιο σύστημα (με την εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης και τον εξωτερικό εξισωτή της) εξασφαλίζει επιπλέον την αποφυγή δημιουργίας πάγου στον εξατμιστή: ελέγχοντας την πίεση στην έξοδο του εξατμιστή, διατηρείται η θερμοκρασία εξάτμισης σε ασφαλή επίπεδα (συνήθως από −2°C έως −4°C), όπου η επιφάνεια του εξατμιστή δεν πέφτει κάτω από τους 0°C.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Εξασφαλίζει επιπλέον την αποφυγή δημιουργίας πάγου στον εξατμιστή, διατηρώντας ασφαλή θερμοκρασία εξάτμισης
Προσθήκη ρύθμισης φορτίου σε παλιό σύστημα
Ερώτηση: Σας δίνουν ένα παλιό σύστημα χωρίς ρύθμιση του φορτίου (η ρύθμιση επιτυγχάνεται με ΟΝ/OFF του συμπιεστή). Σας ρωτάνε αν μπορεί να τοποθετηθεί σύστημα αυτόματης ρύθμισης. Τι θα τους απαντήσετε;
Απάντηση:
- §8.9(γ). «Αν το σύστημα δεν διαθέτει τον κατάλληλο διανομέα που φαίνεται στο Σχήμα 8.28... υπάρχει δυνατότητα να γίνεται ρύθμιση του φορτίου παρακάμπτοντας το θερμό [αέριο] προς την έξοδο του εξατμιστή... Το πλεονέκτημα όμως του συστήματος... είναι ότι εφαρμόζεται εύκολα, ακόμη και σε υπάρχοντα συστήματα, καθ' όσον η αντικατάσταση του διανομέα είναι σχεδόν αδύνατη.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα τους απαντούσα ότι ναι, είναι εφικτό, ακόμη κι αν το παλιό σύστημα δεν διαθέτει τον κατάλληλο ειδικό διανομέα (η αντικατάσταση διανομέα σε υπάρχον σύστημα είναι σχεδόν αδύνατη). Η λύση είναι να τοποθετηθεί μία εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης που στέλνει θερμό αέριο απευθείας στην έξοδο του εξατμιστή αντί σε ειδικό διανομέα (Σχ. 8.29) — μία λύση που εφαρμόζεται εύκολα και σε υπάρχοντα συστήματα. Θα πρόσθετα όμως μία επιφύλαξη: αν η εγκατάσταση δεν γίνει σωστά, υπάρχει κίνδυνος υπερθέρμανσης ή καταστροφής του συμπιεστή, γι' αυτό πρέπει να τηρηθεί απόσταση τουλάχιστον 1 m (κατά προτίμηση με ενδιάμεση καμπύλη) ανάμεσα στο βολβό της Θ.Ε.Β. και τον εξισωτή της βαλβίδας παράκαμψης, ώστε το θερμό και το ψυχρό ρευστό να προλάβουν να αναμειχθούν καλά.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ναι, με εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης στην έξοδο του εξατμιστή (χωρίς νέο διανομέα)· προσοχή στη σωστή απόσταση/ανάμειξη για να μη βλαφτεί ο συμπιεστής
Σφαιρικές βαλβίδες έναντι βαλβίδων shut-off
Ερώτηση: Σε τι διαφέρει η λειτουργία των σφαιρικών βαλβίδων από τις βαλβίδες shut-off;
Απάντηση:
- §8.9(α). «Η σφαιρική βαλβίδα... δεν είναι παρά μία χειροκίνητη βαλβίδα με την οποία μπορεί να γίνεται μία επιπλέον ρύθμιση της ροής (χειροκίνητη) ή ακόμη και η πλήρης αποκοπή του συστήματος ρύθμισης του φορτίου.»
Σύνοψη: Η σφαιρική βαλβίδα έχει διπλή δυνατότητα: μπορεί, χειροκίνητα, είτε να ρυθμίσει σταδιακά (να στραγγαλίσει) τη ροή του ψυκτικού ρευστού σε ενδιάμεσες θέσεις, είτε να επιτύχει πλήρη αποκοπή της ροής. Μία απλή βαλβίδα τύπου shut-off, αντίθετα, έχει μόνο δύο δυνατές θέσεις — πλήρως ανοικτή ή πλήρως κλειστή — χωρίς δυνατότητα ενδιάμεσης, στραγγαλιστικής ρύθμισης της παροχής.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Η σφαιρική βαλβίδα ρυθμίζει και τη ροή (ενδιάμεσες θέσεις) ή κόβει τελείως· η shut-off έχει μόνο δύο θέσεις (πλήρως ανοικτή/κλειστή)
Εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης με διανομέα
Ερώτηση: Η εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης πώς λειτουργεί όταν το κύκλωμα έχει διανομέα;
Απάντηση:
- §8.9(γ). «Στο Σχήμα 8.28Α βλέπουμε την εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης να στέλνει το θερμό αέριο στην οπή του διανομέα. Η κατασκευή του διανομέα επιτρέπει την καλή ανάμειξη του κρύου ρευστού με το θερμό αέριο.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν το κύκλωμα έχει διανομέα (πολλαπλά κυκλώματα εξατμιστή), χρησιμοποιείται ο ίδιος τύπος ειδικού διανομέα με πλάγια οπή που είδαμε στην αντιστροφή ροής της αντλίας θερμότητας (§8.5, Σχ. 8.11). Η εκτονωτική βαλβίδα παράκαμψης στέλνει το θερμό αέριο ακριβώς σε αυτή την πλάγια οπή του διανομέα (Σχ. 8.28Α)· η κατασκευή του διανομέα επιτρέπει την καλή ανάμειξη του κρύου ψυκτικού ρευστού με το θερμό παρακαμπτόμενο αέριο πριν αυτό κατανεμηθεί στα κυκλώματα του εξατμιστή, ώστε να επιτευχθεί ομοιόμορφα η επιθυμητή ρύθμιση φορτίου/θερμοκρασίας σε όλα τα κυκλώματα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Στέλνει το θερμό αέριο στην πλάγια οπή ειδικού διανομέα, όπου αναμειγνύεται καλά με το κρύο ρευστό πριν κατανεμηθεί στα κυκλώματα
Αποπαγοποίηση δικτύου 6 εξατμιστών σε σούπερ μάρκετ
Ερώτηση: Σε ένα σούπερ μάρκετ, έχουμε ένα δίκτυο με 6 εξατμιστές που λειτουργούν στους καταψύκτες. Πώς θα εξασφαλίζετε την αυτόματη αποπαγοποίησή τους;
Απάντηση:
- §8.10. «Τη βασική λειτουργία του συστήματος αποπαγοποίησης με τη χρήση του ρυθμιστή εξάτμισης του Σχήματος 8.21Β τη βλέπουμε στο Σχήμα 8.30, όπου έχουμε δύο εξατμιστές, ελεγχόμενους από δύο διαφορετικά συστήματα αποπαγοποίησης... όταν κλείνει η βάνα ρύθμισης της πίεσης του εξατμιστή, ανοίγει μία απλή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που ενώνει απευθείας την έξοδο του συμπιεστή με την είσοδο του εξατμιστή. Οι Θ.Ε.Β. παρακάμπτονται μέσω των βαλβίδων αντεπιστροφής.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα εξοπλίσω κάθε έναν από τους 6 εξατμιστές με το δικό του, ανεξάρτητο σύστημα αποπαγοποίησης (όπως ακριβώς στο Σχήμα 8.30, όπου το ίδιο μοτίβο εφαρμόζεται σε δύο εξατμιστές, εδώ επεκτεινόμενο σε έξι): κάθε εξατμιστής παίρνει τον ειδικό ρυθμιστή πίεσης με πηνίο (Σχ. 8.21Β) και μία ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που, όταν κλείνει ο ρυθμιστής, ανοίγει και συνδέει απευθείας την έξοδο του συμπιεστή (θερμό αέριο) με την είσοδο του συγκεκριμένου εξατμιστή, ενώ η Θ.Ε.Β. του παρακάμπτεται μέσω βαλβίδας αντεπιστροφής. Ένας κεντρικός χρονοδιακόπτης/πίνακας ελέγχου θα ενεργοποιεί την αποπαγοποίηση έναν-έναν (ή σε μικρές ομάδες) τους εξατμιστές, διαδοχικά, ποτέ όλους ταυτόχρονα, ώστε η ψυκτική ισχύς που παραμένει διαθέσιμη να επαρκεί για τους υπόλοιπους καταψύκτες που συνεχίζουν να λειτουργούν κανονικά.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κάθε εξατμιστής με δικό του, ανεξάρτητο σύστημα αποπαγοποίησης (ρυθμιστής με πηνίο + Η/Β + check valve), ενεργοποιούμενο διαδοχικά ώστε να μη σταματούν όλοι μαζί
Δυσκολία ανάστροφης ροής σε πολλαπλούς εξατμιστές
Ερώτηση: Γιατί κατά την αυτόματη αποπαγοποίηση ενός κυκλώματος με πολλούς εξατμιστές είναι δύσκολη η πρόκληση της ανάστροφης ροής; Με ποιον τρόπο αυτή επιτυγχάνεται;
Απάντηση:
- §8.5/§8.10. «Η στένωση αυτή [το ακροφύσιο του διανομέα] δεν επαρκεί για να υποδεχτεί την παροχή του ψυκτικού υγρού κατά ανάστροφη λειτουργία του κυκλώματος»· §8.10. «όταν κλείνει η βάνα ρύθμισης της πίεσης του εξατμιστή, ανοίγει μία απλή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που ενώνει απευθείας την έξοδο του συμπιεστή με την είσοδο του εξατμιστή.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η δυσκολία είναι η ίδια που συναντάμε στην αντιστροφή ροής της αντλίας θερμότητας (§8.5): αν ένα κοινό δίκτυο πολλών εξατμιστών τροφοδοτείται μέσω ενός διανομέα, η στένωση/ακροφύσιο του διανομέα δεν επαρκεί για να περάσει η αντίστροφη ροή θερμού αερίου που χρειάζεται η αποπαγοποίηση, και επιπλέον δεν θα ήταν εύκολο να αποψυχθεί επιλεκτικά μόνο ένας εξατμιστής μέσα από κοινό διανομέα. Γι' αυτό, στην πράξη, η ανάστροφη ροή δεν επιτυγχάνεται μέσω κοινού διανομέα, αλλά ξεχωριστά για κάθε εξατμιστή: όταν κλείνει η βάνα ρύθμισης πίεσης του συγκεκριμένου εξατμιστή (ρυθμιστής με πηνίο, Σχ. 8.21Β), ανοίγει μία απλή ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που συνδέει απευθείας την έξοδο του συμπιεστή (θερμό αέριο) με την είσοδο ακριβώς αυτού του εξατμιστή, ενώ η Θ.Ε.Β. του παρακάμπτεται μέσω βαλβίδας αντεπιστροφής — δηλαδή κάθε εξατμιστής αποκτά τον δικό του, ανεξάρτητο «βραχυκυκλωμένο» δρόμο θερμού αερίου, χωρίς να χρειάζεται να περάσει αντίστροφα από κανέναν κοινό διανομέα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Το ακροφύσιο του διανομέα δεν επαρκεί για αντίστροφη ροή· λύνεται με ξεχωριστό, ανά εξατμιστή, κύκλωμα Η/Β+ρυθμιστή+check valve που παρακάμπτει τη Θ.Ε.Β. χωρίς κοινό διανομέα
