Λύσεις — Κεφάλαιο 9: Σωληνώσεις ψυκτικών εγκαταστάσεων (σελ. 519-520) – ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΨΥΞΗΣ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΨΥΞΗΣ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΨΥΞΗΣ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 9: Σωληνώσεις ψυκτικών εγκαταστάσεων (σελ. 519-520) – ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΨΥΞΗΣ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 9: Σωληνώσεις ψυκτικών εγκαταστάσεων (σελ. 519-520)

Λύσεις των 31 ερωτήσεων του κεφαλαίου 9 (θεωρία σωληνώσεων, όρια πτώσης πίεσης-ταχύτητας, παγίδες, υπόψυξη, έλεγχος, αστοχίες).

Ερώτηση 1 — Κριτήρια σχεδιασμού των δικτύων σωληνώσεων

Ερώτηση: Με ποια κριτήρια σχεδιάζονται τα δίκτυα σωληνώσεων μιας ψυκτικής εγκατάστασης;

Απάντηση:

Οι σωληνώσεις αποτελούν σπουδαιότατο τμήμα της ψυκτικής εγκατάστασης — μέσα από αυτές γίνεται η ροή του ψυκτικού μέσου — και σχεδιάζονται με τα εξής πέντε κριτήρια (σελ. 479, περίληψη 517): 1. Να εξασφαλίζουν τη σωστή τροφοδοσία των εξατμιστών (σωστή ποσότητα ψυκτικού, χωρίς υπερβολική πτώση πίεσης ή μερική εξάτμιση στη γραμμή υγρού). 2. Να μην είναι πολύ υψηλό το κόστος τους, χωρίς όμως μεγάλες πτώσεις πίεσης — τα δύο αυτά είναι αντικρουόμενα: αύξηση της διαμέτρου των σωλήνων μειώνει την πτώση πίεσης αλλά αυξάνει ταυτόχρονα το κόστος της εγκατάστασης, οπότε ζητείται η οικονομικά βέλτιστη διάμετρος. 3. Να αποφεύγεται η παγίδευση μεγάλων ποσοτήτων λιπαντικού ψυκτελαίου σε οποιοδήποτε τμήμα του συστήματος — το λάδι που φεύγει από τον συμπιεστή πρέπει να επιστρέφει σε αυτόν (κατάλληλες ταχύτητες, κλίσεις 0,5 %, παγίδες λαδιού). 4. Να προστατεύουν τον συμπιεστή από την είσοδο υγρού ψυκτικού ή σταγόνων ψυκτελαίου (υγρόπληκτο — διαμόρφωση αναρρόφησης, παγίδες, κλίσεις). 5. Να διατηρούν την ψυκτική μηχανή καθαρή και ξηρή (κατάλληλα υλικά, καθαριότητα κατά την κατασκευή, φύσιγμα με άζωτο, στεγανότητα, χωρίς υγρασία-ακαθαρσίες). Με βάση τα κριτήρια αυτά επιλέγονται οι ταχύτητες ροής στα διάφορα τμήματα (πίν. 9-1) και υπολογίζονται οι διάμετροι.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πέντε κριτήρια: σωστή τροφοδοσία των εξατμιστών· χαμηλό κόστος χωρίς μεγάλες πτώσεις πίεσης (η μεγαλύτερη διάμετρος μειώνει τη Δp αλλά αυξάνει το κόστος)· αποφυγή παγίδευσης μεγάλων ποσοτήτων ψυκτελαίου σε οποιοδήποτε τμήμα· προστασία του συμπιεστή από είσοδο υγρού ψυκτικού ή σταγόνων λαδιού· διατήρηση της μηχανής καθαρής και ξηρής. Από αυτά προκύπτουν οι ταχύτητες ροής (πίν. 9-1).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τροφοδοσία, κόστος/Δp, λάδι, προστασία συμπιεστή, καθαρό-ξηρό.

Ερώτηση 2 — Είδη δικτύων σωληνώσεων

Ερώτηση: Ποια είναι τα είδη των δικτύων σωληνώσεων μιας ψυκτικής εγκατάστασης;

Απάντηση:

Το δίκτυο σωληνώσεων ψυκτικού μέσου σε κάθε ψυκτική εγκατάσταση αποτελείται από τρία μέρη (είδη δικτύων) (σελ. 486, περίληψη 517), καθένα με δικές του απαιτήσεις και χωριστό υπολογισμό: 1. Σωλήνωση αναρρόφησης αερίου (suction line): από την έξοδο του εξατμιστή μέχρι τον συμπιεστή — μεταφέρει υπέρθερμο ατμό χαμηλής πίεσης· είναι το πιο κρίσιμο τμήμα (ταχύτητα αρκετή για επιστροφή του λαδιού, μικρή πτώση πίεσης — επηρεάζει άμεσα κατανάλωση και ψυκτική ικανότητα, παγίδες λαδιού, προστασία συμπιεστή). 2. Σωλήνωση κατάθλιψης αερίου (discharge line — γραμμή θερμού αερίου): από τον συμπιεστή μέχρι τον συμπυκνωτή — υπέρθερμος ατμός υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας· κριτήρια πτώσης πίεσης (λόγος συμπίεσης) και ταχύτητας (μεταφορά λαδιού, θόρυβος), παγίδες όταν ο συμπυκνωτής είναι ψηλότερα. 3. Σωλήνωση υγρού υψηλής πίεσης (liquid line): από τον συμπυκνωτή (ή το δοχείο υγρού) μέχρι την εκτονωτική βαλβίδα — υγρό ψυκτικό· λιγότερο κρίσιμη (το λάδι διαλύεται στο υγρό), κριτήρια πτώση πίεσης + υδροστατική, ταχύτητα ≤ 1,8 m/s, αποφυγή μερικής εξάτμισης (υπόψυξη). Σε μεγάλες εγκαταστάσεις διακρίνονται ακόμη η γραμμή συμπυκνωτή → δοχείο υγρού (≤ 0,5 m/s) και δοχείο → εξατμιστής (≤ 1,5 m/s).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τρία είδη (μέρη): σωλήνωση αναρρόφησης αερίου (εξατμιστής → συμπιεστής, η πιο κρίσιμη)· σωλήνωση κατάθλιψης αερίου / θερμού αερίου (συμπιεστής → συμπυκνωτής)· σωλήνωση υγρού υψηλής πίεσης (συμπυκνωτής/δοχείο υγρού → εκτονωτική βαλβίδα, η λιγότερο κρίσιμη). Καθεμία υπολογίζεται χωριστά με δικά της κριτήρια ταχύτητας και πτώσης πίεσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αναρρόφηση, κατάθλιψη, γραμμή υγρού.

Ερώτηση 3 — Υλικά κατασκευής σωληνώσεων ψυκτικού μέσου

Ερώτηση: Από τι υλικά κατασκευάζονται οι σωληνώσεις ψυκτικού μέσου;

Απάντηση:

Οι σωληνώσεις ψυκτικού μέσου κατασκευάζονται (σελ. 484-486, περίληψη 517) από: 1. Χαλκοσωλήνες — στις περισσότερες περιπτώσεις (ψυκτικά CFC/HCFC/HFC): ειδικού τύπου ACR (Air Conditioning & Refrigeration — καθαροί, αφυδατωμένοι, με ταπωμένα άκρα), κατά την προδιαγραφή ASTM-280, σε δύο μορφές: μαλακοί (ανοπτημένοι) σε ρόλους — διάμετροι 3/16" έως 1/2" σε ρόλους 50 m, 5/8" έως 7/8" σε ρόλους 15 m (πίν. 9-2, πάχος τοιχώματος 0,76-1,14 mm) — και σκληροί σε ευθύγραμμα τμήματα 4 m, διάμετροι 3/8" έως 4 1/8" (πίν. 9-3, πάχη 0,76-2,79 mm)· οι διάμετροι δηλώνονται ως εξωτερικές σε ίντσες (π.χ. 1/2" = 12,70 mm, 7/8" = 22,23 mm, 1 1/8" = 28,58 mm). 2. Χαλυβδοσωλήνες (μαύροι) — σε ειδικές περιπτώσεις, κυρίως όταν χρησιμοποιείται αμμωνία (η αμμωνία διαβρώνει τον χαλκό), και σε πολύ μεγάλες διαμέτρους. 3. Ανοξείδωτοι σωλήνες — π.χ. ψύξη υγρών τροφίμων (γάλα, χυμοί, ποτά) όπου απαιτείται υγιεινή και αντοχή σε διάβρωση. Για χαλυβδοσωλήνες και ανοξείδωτους οι διαδικασίες υπολογισμού και τα κριτήρια είναι παρόμοια με των χαλκοσωλήνων, αλλά απαιτούνται τα αντίστοιχα διαγράμματα-πίνακες. Το βιβλίο ασχολείται μόνο με τους χαλκοσωλήνες (στοιχεία από το Ελληνικό Ινστιτούτο Χαλκού).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κυρίως από χαλκοσωλήνες τύπου ACR κατά ASTM-280 — μαλακούς σε ρόλους (3/16-1/2" ρόλοι 50 m, 5/8-7/8" ρόλοι 15 m) ή σκληρούς σε ευθύγραμμα τμήματα 4 m (3/8" έως 4 1/8"). Σε ειδικές περιπτώσεις από μαύρους χαλυβδοσωλήνες (αμμωνία) ή ανοξείδωτους σωλήνες (ψύξη υγρών τροφίμων), με παρόμοιες διαδικασίες υπολογισμού αλλά δικούς τους πίνακες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Χαλκός ACR ASTM-280· χάλυβας (NH₃)· ανοξείδωτος.

Ερώτηση 4 — Από τι εξαρτάται η ταχύτητα του ψυκτικού σε μια σωλήνωση

Ερώτηση: Από τι εξαρτάται η ταχύτητα του ψυκτικού ρευστού μέσα σε μια σωλήνωση;

Απάντηση:

Η ταχύτητα του ψυκτικού που ρέει μέσα σε μια σωλήνα (σελ. 487, περίληψη 517) είναι: α) ανάλογη με την παροχή του ψυκτικού μέσου — όσο περισσότερο ψυκτικό (kg/h ή m³/h) περνά από την ίδια διατομή, τόσο μεγαλύτερη η ταχύτητα· η παροχή με τη σειρά της εξαρτάται από την ψυκτική ισχύ της εγκατάστασης (kg/h ανά kW από τα διαγράμματα 9-1 έως 9-3), το είδος του ψυκτικού και τις θερμοκρασίες λειτουργίας (θερμοκρασία εξάτμισης-αναρρόφησης και συμπύκνωσης — καθορίζουν την πυκνότητα/ειδικό όγκο του ατμού, γι' αυτό οι συντελεστές διόρθωσης των πίν. 9-9, 9-12)· β) αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της εσωτερικής διαμέτρου του σωλήνα — από την εξίσωση συνέχειας \(v = \dot V / A = 4\dot V / (\pi d^2)\): διπλασιασμός της διαμέτρου τετραπλασιάζει τη διατομή και μειώνει την ταχύτητα στο 1/4· γι' αυτό η επιλογή της διαμέτρου είναι το μέσο για να κρατηθεί η ταχύτητα μέσα στα όρια (ελάχιστη 2,5/5 m/s για μεταφορά λαδιού, μέγιστη 20 m/s για θόρυβο στις γραμμές αερίου, ≤ 1,8 m/s στη γραμμή υγρού). Επίσης, η ίδια μάζα ψυκτικού έχει πολύ διαφορετική ταχύτητα ως ατμός (μεγάλος ειδικός όγκος — γραμμές αναρρόφησης/κατάθλιψης) και ως υγρό (μικρός ειδικός όγκος — γραμμή υγρού).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Είναι ανάλογη με την παροχή του ψυκτικού μέσου (που εξαρτάται από την ψυκτική ισχύ, το ψυκτικό και τις θερμοκρασίες λειτουργίας — ειδικός όγκος ατμού) και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της εσωτερικής διαμέτρου του σωλήνα (v = 4V̇/πd²)· ο ίδιος ρυθμός μάζας δίνει πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα ως ατμός παρά ως υγρό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

v ∝ παροχή / d².

Ερώτηση 5 — Από τι εξαρτάται η πτώση πίεσης σε μια σωλήνωση

Ερώτηση: Από τι εξαρτάται η πτώση πίεσης του ψυκτικού ρευστού μέσα σε μια σωλήνωση;

Απάντηση:

Η πτώση πίεσης σε μια σωλήνωση οφείλεται (σελ. 486-487, περίληψη 518) στην τριβή με τα τοιχώματα των σωλήνων και στα εξαρτήματα που παρεμβάλλονται (καμπύλες, ταφ, βάνες, βαλβίδες, φίλτρα κ.λπ.). α) Πτώση πίεσης από τριβές στα τοιχώματα: είναι ανάλογη με το πραγματικό μήκος των σωλήνων (διπλάσιο μήκος → διπλάσια Δp) και ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας του ψυκτικού μέσου (διπλάσια ταχύτητα → τετραπλάσια Δp — σχέση Darcy \(\Delta p = \lambda \frac{L}{d} \frac{\rho v^2}{2}\))· επομένως εξαρτάται έμμεσα από την παροχή και τη διάμετρο (v ∝ παροχή/d²), από την πυκνότητα του ρευστού (ατμός/υγρό, θερμοκρασίες) και από την τραχύτητα του τοιχώματος (λείος χαλκός). β) Πτώση πίεσης στα εξαρτήματα του δικτύου: εξαρτάται από το είδος των εξαρτημάτων (μια βάνα globe προκαλεί πολύ μεγαλύτερη Δp από μια ανοιχτή καμπύλη — 8,8 έναντι 0,5 m ισοδύναμου μήκους στην 1 1/8"), τη διάμετρό τους και την παροχή του ψυκτικού· για απλούστευση εκφράζεται με το ισοδύναμο μήκος εξαρτήματος (πίν. 9-5). γ) Σε κατακόρυφες γραμμές υγρού με ροή προς τα πάνω προστίθεται και η υδροστατική πτώση πίεσης (11,2 kPa/m). Η ολική Δp μιας γραμμής υπολογίζεται μέσω του ισοδύναμου μήκους σωλήνωσης (πραγματικό + εξαρτήματα) και πρέπει να μένει κάτω από τα μέγιστα επιτρεπόμενα όρια (πίν. 9-6 για αναρρόφηση, 17,6/41,4 kPa κατάθλιψη, 27,6/41,4 kPa υγρό).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από τις τριβές στα τοιχώματα — ανάλογη με το πραγματικό μήκος των σωλήνων και με το τετράγωνο της ταχύτητας (άρα και από παροχή, διάμετρο, πυκνότητα ρευστού) — και από τα εξαρτήματα του δικτύου, όπου εξαρτάται από το είδος, τη διάμετρο και την παροχή (εκφράζεται με ισοδύναμο μήκος)· σε κατακόρυφες γραμμές υγρού προστίθεται η υδροστατική πτώση (11,2 kPa/m).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δp ∝ L·v² + εξαρτήματα (είδος, D, παροχή).

Ερώτηση 6 — Υπολογισμός πτώσης πίεσης στα εξαρτήματα

Ερώτηση: Πώς υπολογίζεται η πτώση πίεσης στα διάφορα εξαρτήματα ενός δικτύου σωληνώσεων;

Απάντηση:

Η πτώση πίεσης στα εξαρτήματα του δικτύου (καμπύλες, γωνίες, ταφ, βάνες, βαλβίδες αντεπιστροφής κ.λπ.) εξαρτάται από το είδος τους, τη διάμετρό τους και την παροχή, και ο ακριβής υπολογισμός της είναι πολύπλοκος. Για απλούστευση (σελ. 487-488, περίληψη 518) χρησιμοποιείται η μέθοδος του ισοδύναμου μήκους εξαρτήματος: για κάθε εξάρτημα έχει υπολογιστεί ένα μήκος ευθύγραμμου σωλήνα της ίδιας διαμέτρου με το εξάρτημα, το οποίο, για την ίδια παροχή ψυκτικού, θα έδινε την ίδια πτώση πίεσης με το εξάρτημα. Τα ισοδύναμα μήκη δίνονται σε πίνακες (πίν. 9-5, σε m, ανά ονομαστική διάμετρο) — π.χ. για 1 1/8": βάνα globe 8,8 m, γωνιακή βάνα 3,7 m, βαλβίδα αντεπιστροφής 3,0 m, γωνία 90° 0,8 m, καμπύλη 90° 0,5 m, καμπύλη 45° 0,4 m, ταφ γραμμής 0,5 m, ταφ διακλάδωσης 1,5 m· τα ισοδύναμα μήκη αυξάνουν με τη διάμετρο (βάνα globe 3/8" 5,2 m → 4 1/8" 37 m). Διαδικασία: καταμετρούμε τα εξαρτήματα κάθε γραμμής, πολλαπλασιάζουμε το πλήθος κάθε είδους με το ισοδύναμο μήκος του από τον πίνακα (για τη διάμετρο της γραμμής) και τα αθροίζουμε → ισοδύναμο μήκος εξαρτημάτων· αυτό προστίθεται στο πραγματικό μήκος των σωλήνων και δίνει το ισοδύναμο μήκος της σωλήνωσης, με το οποίο (και την ψυκτική ισχύ) μπαίνουμε στους πίνακες ικανότητας σωλήνων (9-7, 9-10, 9-13) — έτσι η πτώση πίεσης των εξαρτημάτων ενσωματώνεται στον υπολογισμό ως «επιπλέον μήκος σωλήνα». Παράδειγμα βιβλίου: 6 καμπύλες 90° × 0,5 + 2 καμπύλες 45° × 0,4 + 1 γωνιακή βάνα × 3,7 = 3,0 + 0,8 + 3,7 = 7,5 m ισοδύναμο μήκος εξαρτημάτων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με τη μέθοδο του ισοδύναμου μήκους: για κάθε εξάρτημα έχει υπολογιστεί το μήκος ευθύγραμμου σωλήνα ίδιας διαμέτρου που, για την ίδια παροχή, δίνει την ίδια πτώση πίεσης (πίν. 9-5 — π.χ. 1 1/8": καμπύλη 90° 0,5 m, καμπύλη 45° 0,4 m, γωνιακή βάνα 3,7 m). Αθροίζουμε πλήθος × ισοδύναμο μήκος όλων των εξαρτημάτων της γραμμής και το προσθέτουμε στο πραγματικό μήκος· με το ισοδύναμο μήκος της σωλήνωσης μπαίνουμε στους πίνακες ικανότητας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ισοδύναμο μήκος εξαρτήματος (πίν. 9-5).

Ερώτηση 7 — Πραγματικό και ισοδύναμο μήκος δικτύου

Ερώτηση: Τι είναι το πραγματικό και τι το ισοδύναμο μήκος ενός δικτύου σωλήνων;

Απάντηση:

Πραγματικό μήκος μιας γραμμής (σωλήνωσης) είναι το γεωμετρικό μήκος των σωλήνων της — το άθροισμα των μηκών όλων των ευθύγραμμων (οριζόντιων και κατακόρυφων) τμημάτων της, όπως μετριέται στην εγκατάσταση ή στο σχέδιο, από την αρχή μέχρι το τέλος της γραμμής (π.χ. από την έξοδο του εξατμιστή μέχρι την αναρρόφηση του συμπιεστή)· σ' αυτό αντιστοιχεί η πτώση πίεσης από τις τριβές στα τοιχώματα. Ισοδύναμο μήκος σωλήνωσης (σελ. 488, περίληψη 518) ονομάζεται το άθροισμα του πραγματικού μήκους της σωλήνωσης συν το άθροισμα όλων των ισοδύναμων μηκών των εξαρτημάτων (καμπύλες, γωνίες, ταφ, βάνες, βαλβίδες) που περιλαμβάνονται στη σωλήνωση — όπου ισοδύναμο μήκος εξαρτήματος είναι το μήκος ευθύγραμμου σωλήνα ίδιας διαμέτρου που δίνει την ίδια πτώση πίεσης με το εξάρτημα (πίν. 9-5). Είναι δηλαδή το μήκος ενός φανταστικού ευθύγραμμου σωλήνα χωρίς εξαρτήματα που θα είχε την ίδια συνολική πτώση πίεσης με την πραγματική γραμμή, και αυτό (όχι το πραγματικό) χρησιμοποιείται στους πίνακες ικανότητας σωλήνων για την επιλογή διαμέτρου. Παράδειγμα (βιβλίο): γραμμή κατάθλιψης 1 1/8", πραγματικό μήκος 15 m, με 6 καμπύλες 90° (6 × 0,5 = 3,0 m), 2 καμπύλες 45° (2 × 0,4 = 0,8 m) και 1 γωνιακή βάνα (3,7 m) → ισοδύναμο μήκος εξαρτημάτων 7,5 m → ισοδύναμο μήκος γραμμής = 15 + 7,5 = 22,5 m. Επειδή τα ισοδύναμα μήκη εξαρτώνται από τη διάμετρο (που δεν είναι ακόμη γνωστή), στην αρχή του υπολογισμού το ισοδύναμο μήκος προεκτιμάται (1,60 × L για L ≤ 30 m, 1,25 × L για L > 30 m) και μετά επανυπολογίζεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πραγματικό μήκος = το γεωμετρικό μήκος των σωλήνων της γραμμής (άθροισμα ευθύγραμμων τμημάτων). Ισοδύναμο μήκος = πραγματικό μήκος + άθροισμα των ισοδύναμων μηκών όλων των εξαρτημάτων της γραμμής (πίν. 9-5) — το μήκος ευθύγραμμου σωλήνα χωρίς εξαρτήματα με την ίδια συνολική πτώση πίεσης· αυτό χρησιμοποιείται στους πίνακες ικανότητας. Παράδειγμα: 15 m + 7,5 m = 22,5 m.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πραγματικό: σωλήνες· ισοδύναμο: + εξαρτήματα.

Ερώτηση 8 — Προεκτίμηση ισοδύναμου μήκους

Ερώτηση: Πώς προεκτιμούμε το ισοδύναμο μήκος ενός δικτύου;

Απάντηση:

Για να υπολογίσουμε το ακριβές ισοδύναμο μήκος μιας γραμμής χρειαζόμαστε τα ισοδύναμα μήκη των εξαρτημάτων της, που εξαρτώνται από τη διάμετρο — η οποία όμως δεν έχει ακόμη επιλεγεί (αυτή ακριβώς ψάχνουμε). Γι' αυτό, στο 1ο βήμα της διαδικασίας υπολογισμού (σελ. 489, περίληψη 518) προεκτιμούμε το ισοδύναμο μήκος από το πραγματικό μήκος L της γραμμής με εμπειρικούς συντελεστές: αν το πραγματικό μήκος είναι μικρότερο ή ίσο με 30 m: ισοδύναμο μήκος = 1,60 × πραγματικό μήκος (L ≤ 30 m — σε κοντές γραμμές τα εξαρτήματα αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερο ποσοστό)· αν το πραγματικό μήκος είναι μεγαλύτερο από 30 m: ισοδύναμο μήκος = 1,25 × πραγματικό μήκος (L > 30 m — σε μακριές γραμμές κυριαρχούν οι ευθύγραμμοι σωλήνες). Παράδειγμα: L = 20 m → προεκτίμηση 32 m· L = 50 m → 62,5 m. Στη συνέχεια (βήματα 2-5): με το προεκτιμημένο ισοδύναμο μήκος και την ψυκτική ισχύ (διορθωμένη) βρίσκουμε από τον πίνακα ικανότητας (9-7/9-10/9-13) μια διάμετρο· με τη διάμετρο αυτή υπολογίζουμε ξανά το ισοδύναμο μήκος ακριβώς (πραγματικό + εξαρτήματα από πίν. 9-5)· ελέγχουμε αν με το νέο ισοδύναμο μήκος η διάμετρος παραμένει σωστή· αν όχι, επαναλαμβάνουμε με τη νέα διάμετρο — στην πράξη μετά τον πρώτο ή το πολύ τον δεύτερο υπολογισμό έχουμε τη σωστή διάμετρο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Επειδή τα ισοδύναμα μήκη εξαρτημάτων εξαρτώνται από τη διάμετρο που δεν έχει ακόμη επιλεγεί, στο πρώτο βήμα προεκτιμούμε: ισοδύναμο μήκος = 1,60 × πραγματικό μήκος για L ≤ 30 m, και 1,25 × πραγματικό μήκος για L > 30 m. Με αυτό και την ψυκτική ισχύ βρίσκουμε μια διάμετρο από τον πίνακα, μετά επανυπολογίζουμε ακριβώς το ισοδύναμο μήκος (πραγματικό + πίν. 9-5) και ελέγχουμε/επαναλαμβάνουμε (συνήθως 1-2 φορές).

Κριτήρια αξιολόγησης:

×1,60 (L ≤ 30 m), ×1,25 (L > 30 m).

Ερώτηση 9 — Από τι εξαρτάται η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης στην αναρρόφηση

Ερώτηση: Από τι εξαρτάται η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης σε μια γραμμή αναρρόφησης;

Απάντηση:

Η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης στη γραμμή αναρρόφησης (πίν. 9-6, σελ. 490) εξαρτάται από δύο παράγοντες: 1. Το είδος του ψυκτικού μέσου: για κάθε ψυκτικό δίνεται διαφορετική τιμή — π.χ. στους +4 °C: R-12 13,8 kPa, R-22 20,7 kPa, R-134a 13,8 kPa, R-502 22,8 kPa· τα ψυκτικά με υψηλότερες πιέσεις λειτουργίας (R-22, R-502) ανέχονται μεγαλύτερη απόλυτη πτώση πίεσης, γιατί η ίδια Δp αντιστοιχεί σε μικρότερη μεταβολή θερμοκρασίας κορεσμού (η ουσιαστική «ζημιά» είναι η ισοδύναμη πτώση της θερμοκρασίας κορεσμού, τυπικά ≈ 1 °C). 2. Τη θερμοκρασία αναρρόφησης (εξάτμισης): όσο χαμηλότερη η θερμοκρασία αναρρόφησης, τόσο μικρότερη η επιτρεπόμενη πτώση πίεσης — για R-22: 20,7 kPa στους +10 έως +4 °C, 15,4 στους −7 °C, 11,0 στους −20 °C, 8,0 στους −30 °C, μόλις 5,6 kPa στους −40 °C· διότι σε χαμηλές θερμοκρασίες η απόλυτη πίεση αναρρόφησης είναι μικρή, η καμπύλη κορεσμού είναι πιο «επίπεδη» (λίγα kPa αντιστοιχούν σε πολλούς βαθμούς) και ο ειδικός όγκος του ατμού μεγάλος, οπότε η ίδια Δp μειώνει δραστικά την ογκομετρική απόδοση και την ψυκτική ικανότητα. Λόγος ύπαρξης ορίου: για δεδομένη ψυκτική ικανότητα, όσο αυξάνει η Δp αναρρόφησης, τόσο αυξάνει η ποσότητα αερίου που πρέπει να αναρροφά ο συμπιεστής → αύξηση ηλεκτρικής κατανάλωσης, ενώ με δεδομένη θερμοκρασία συμπύκνωσης ελαττώνεται η ογκομετρική απόδοση → μείωση ψυκτικής ικανότητας· από την άλλη, πολύ χαμηλή Δp σημαίνει μεγάλη διάμετρο (κόστος) και χαμηλή ταχύτητα (κίνδυνος μη επιστροφής λαδιού) — άρα η Δp κρατείται «χαμηλή σε λογικά όρια». Οι πίνακες ικανότητας (9-7) έχουν συνταχθεί για R-22 με Δp 20,7 kPa (3 psi).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από το είδος του ψυκτικού μέσου (π.χ. στους 4 °C: R-12/R-134a 13,8 kPa, R-22 20,7, R-502 22,8) και από τη θερμοκρασία αναρρόφησης — όσο χαμηλότερη, τόσο μικρότερη η επιτρεπόμενη Δp (R-22: 20,7 kPa στους +4 °C, 11,0 στους −20 °C, 5,6 στους −40 °C), γιατί σε χαμηλές πιέσεις η ίδια Δp ισοδυναμεί με μεγαλύτερη πτώση θερμοκρασίας κορεσμού και μεγαλύτερη απώλεια ογκομετρικής απόδοσης-ψυκτικής ικανότητας και αύξηση κατανάλωσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ψυκτικό + θερμοκρασία αναρρόφησης (πίν. 9-6).

Ερώτηση 10 — Ελάχιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα αναρρόφησης

Ερώτηση: Ποια είναι η ελάχιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα σε οριζόντιο και σε κατακόρυφο (με ροή προς τα πάνω) τμήμα γραμμής αναρρόφησης;

Απάντηση:

Η ελάχιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα του αερίου ψυκτικού στη γραμμή αναρρόφησης (σελ. 491), ώστε να διακινείται σωστά το ψυκτέλαιο προς τον συμπιεστή, είναι: στα οριζόντια τμήματα: 2,5 m/s · στα κατακόρυφα τμήματα με ροή προς τα πάνω: 5 m/s (διπλάσια, γιατί το αέριο πρέπει να παρασύρει το λάδι ενάντια στη βαρύτητα, ανεβάζοντάς το στα τοιχώματα του σωλήνα). Στην πράξη χρησιμοποιούνται ταχύτητες λίγο μεγαλύτερες από τα ελάχιστα όρια, για ασφάλεια σε μερικά φορτία. Παράλληλα υπάρχει και μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα 20 m/s, για αποφυγή υπερβολικού θορύβου (και υπερβολικής πτώσης πίεσης) — άρα οι ταχύτητες είναι αυστηρά οριοθετημένες και προς τα κάτω και προς τα πάνω (πίν. 9-1: 4,5-20 m/s). Οι ίδιες ελάχιστες τιμές (2,5 και 5 m/s) και η ίδια μέγιστη (20 m/s) ισχύουν και για τη γραμμή κατάθλιψης θερμού αερίου. Η ταχύτητα ελέγχεται με το διάγραμμα εικ. 9-9 (R-22) και τους συντελεστές διόρθωσης του πίν. 9-9 (ψυκτική ισχύς × συντελεστής → ταχύτητα για τη διάμετρο) — π.χ. 32 kW, −4/46 °C, 1 3/8" → 45,1 kW → ≈ 15 m/s, εντός ορίων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ελάχιστη ταχύτητα αναρρόφησης για σωστή μεταφορά του ψυκτελαίου: 2,5 m/s στα οριζόντια τμήματα και 5 m/s στα κατακόρυφα με ροή προς τα πάνω (στην πράξη λίγο μεγαλύτερες)· μέγιστη 20 m/s για τον θόρυβο. Τα ίδια όρια ισχύουν και στην κατάθλιψη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

2,5 m/s οριζόντια · 5 m/s κατακόρυφα.

Ερώτηση 11 — Γιατί ορίζουμε ελάχιστη ταχύτητα στην αναρρόφηση

Ερώτηση: Γιατί ορίζουμε ελάχιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα ψυκτικού αερίου, σε μια γραμμή αναρρόφησης;

Απάντηση:

Επειδή το ψυκτέλαιο που φεύγει από τον συμπιεστή μαζί με το ψυκτικό (και δεν κρατείται πλήρως στον ελαιοδιαχωριστή) περνά από τον συμπυκνωτή, την εκτονωτική και τον εξατμιστή και πρέπει να επιστρέψει στον συμπιεστή μέσω της γραμμής αναρρόφησης — αλλιώς ο συμπιεστής μένει χωρίς λίπανση (καταστροφή) και το λάδι που συσσωρεύεται στον εξατμιστή/σωληνώσεις μειώνει τη μετάδοση θερμότητας και την ψυκτική ικανότητα. Στη γραμμή αναρρόφησης το ψυκτικό είναι ατμός (σε αντίθεση με τη γραμμή υγρού, όπου το λάδι διαλύεται στο υγρό) και το λάδι κινείται ως σταγονίδια και υμένιο στα τοιχώματα, που παρασύρονται μόνο αν η ταχύτητα του αερίου είναι αρκετά υψηλή — «η ταχύτητα στη γραμμή αυτή πρέπει να είναι αρκετά υψηλή ώστε να κινήσει το ψυκτέλαιο προς τον συμπιεστή, και στα οριζόντια αλλά και στα κατακόρυφα (με ροή αερίου προς τα επάνω) τμήματά της» (σελ. 490-491). Αν η ταχύτητα πέσει κάτω από το όριο (2,5 m/s οριζόντια, 5 m/s κατακόρυφα ανοδικά), το λάδι παραμένει ή κυλά προς τα πίσω και παγιδεύεται στα χαμηλά σημεία — κίνδυνος έλλειψης λίπανσης και, όταν αργότερα «ξεκολλήσει» μαζικά, υγρόπληκτου συμπιεστή (σταγόνες λαδιού). Το ίδιο ισχύει για μερικά φορτία (γι' αυτό η διπλή στήλη). Το φαινόμενο εξηγεί επίσης γιατί δεν πρέπει να υπερδιαστασιολογούνται οι σωλήνες αναρρόφησης: πολύ χαμηλή πτώση πίεσης = μεγάλη διάμετρος = μικρή ταχύτητα = μη ασφαλής μεταφορά ψυκτελαίου (και μεγαλύτερο κόστος). Αντίστοιχα η μέγιστη ταχύτητα (20 m/s) ορίζεται για τον θόρυβο και την πτώση πίεσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για να εξασφαλίζεται η μεταφορά (επιστροφή) του ψυκτελαίου στον συμπιεστή: στην αναρρόφηση το ψυκτικό είναι ατμός και το λάδι κινείται ως σταγονίδια/υμένιο που παρασύρονται μόνο με αρκετά υψηλή ταχύτητα, ιδίως στα κατακόρυφα ανοδικά τμήματα (2,5 / 5 m/s). Με μικρότερη ταχύτητα το λάδι μένει πίσω, παγιδεύεται στα χαμηλά σημεία, ο συμπιεστής στερείται λίπανσης και ο εξατμιστής χάνει απόδοση — γι' αυτό και δεν υπερδιαστασιολογούμε τους σωλήνες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Επιστροφή ψυκτελαίου στον συμπιεστή.

Ερώτηση 12 — Πότε απαιτείται παγίδα ψυκτελαίου στην αναρρόφηση

Ερώτηση: Σε ποιες περιπτώσεις απαιτείται η κατασκευή παγίδας ψυκτελαίου σε μια γραμμή αναρρόφησης;

Απάντηση:

Η ανάγκη παγίδας ψυκτελαίου εξαρτάται από τη σχετική θέση του συμπιεστή ως προς τον εξατμιστή — κριτήριο η ορθή κίνηση του λαδιού και η επιστροφή του στον συμπιεστή χωρίς να παγιδεύεται στα χαμηλά σημεία (σελ. 491-494, εικ. 9-4 έως 9-8). Διακρίνονται οι περιπτώσεις: α) Ο εξατμιστής βρίσκεται υψηλότερα από τον συμπιεστή (εικ. 9-4): το λάδι κατεβαίνει με τη βαρύτητα προς τον συμπιεστή (κλίση 0,5 %) → δεν απαιτείται παγίδα. β) Ο εξατμιστής χαμηλότερα από τον συμπιεστή, αλλά το κατακόρυφο τμήμα της αναρρόφησης δεν ξεπερνά τα 2,50 m (εικ. 9-5) → επίσης δεν απαιτείται παγίδα. γ) Ο εξατμιστής χαμηλότερα, με υψομετρική διαφορά από 2,50 m μέχρι 7,50 m (εικ. 9-6) → απαιτείται παγίδα ψυκτελαίου στη βάση της κατακόρυφης στήλης (σχήμα U): εκεί μαζεύεται το λάδι που κυλά πίσω, μειώνεται η διατομή, αυξάνεται τοπικά η ταχύτητα και το λάδι παρασύρεται προς τα πάνω σε «τάπες». δ) Ο εξατμιστής χαμηλότερα, με υψομετρική διαφορά μεγαλύτερη από 7,50 m (εικ. 9-7) → παγίδα ψυκτελαίου κάθε 7,50 m κατακόρυφης στήλης (στη βάση και σε ενδιάμεσα σημεία), ώστε το λάδι να ανεβαίνει σταδιακά. Οι περιπτώσεις αυτές αφορούν εγκαταστάσεις σταθερής ισχύος· σε συμπιεστές με βαθμίδες μείωσης φορτίου και κατακόρυφη ανοδική αναρρόφηση απαιτείται επιπλέον διπλή κατακόρυφη σωλήνωση με παγίδα στη βάση (εικ. 9-8). Ανάλογα ισχύουν στη γραμμή κατάθλιψης όταν ο συμπυκνωτής είναι ψηλότερα από τον συμπιεστή. Επίσης, στην έξοδο του εξατμιστή τοποθετείται συνήθως μικρή παγίδα (κάτω από τον βολβό της ΘΕΒ) και οι οριζόντιες γραμμές έχουν κλίση 0,5 % προς τον συμπιεστή.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν ο εξατμιστής είναι χαμηλότερα από τον συμπιεστή και η κατακόρυφη ανοδική αναρρόφηση ξεπερνά τα 2,50 m: για υψομετρική διαφορά 2,50-7,50 m μία παγίδα στη βάση της στήλης, για διαφορά > 7,50 m παγίδα κάθε 7,50 m ύψους. Δεν απαιτείται όταν ο εξατμιστής είναι ψηλότερα ή η διαφορά είναι ≤ 2,50 m. Σε συμπιεστές με βαθμίδες φορτίου προστίθεται διπλή κατακόρυφη στήλη με παγίδα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

2,5 m μία· > 7,5 m κάθε 7,5 m.

Ερώτηση 13 — Μεταβολή παροχής σε κατακόρυφη αναρρόφηση με βαθμίδες φορτίου

Ερώτηση: Με τι τρόπο αντιμετωπίζεται η μεταβολή της παροχής ψυκτικού αερίου σε μια κατακόρυφη (με ροή προς τα επάνω) γραμμή αναρρόφησης, αν έχουμε συμπιεστή με βαθμίδες μείωσης του φορτίου;

Απάντηση:

Πρόβλημα: σε μεγάλες εγκαταστάσεις (κυρίως κλιματισμού) με συμπιεστές που έχουν βαθμίδες μείωσης φορτίου (capacity steps), η παροχή αερίου στο ελάχιστο φορτίο είναι πολύ μικρότερη από την ονομαστική· ένας σωλήνας διαστασιολογημένος για το πλήρες φορτίο θα είχε στο μερικό φορτίο ταχύτητα κάτω από τα 5 m/s και δεν θα μπορούσε να ανεβάσει το ψυκτέλαιο στην κατακόρυφη στήλη, ενώ ένας σωλήνας για το ελάχιστο φορτίο θα είχε υπερβολική Δp και ταχύτητα στο πλήρες. Λύση: διπλή κατακόρυφη σωλήνωση αναρρόφησης (double riser — εικ. 9-8, σελ. 492-494): δύο παράλληλοι κατακόρυφοι σωλήνες που ξεκινούν από παγίδα λαδιού στη βάση και ενώνονται στην κορυφή (με ανεστραμμένη καμπύλη στον δευτερεύοντα): α) Σωλήνας μερικού φορτίου (δευτερεύων, μικρός) — διαστασιολογείται για την ελάχιστη ισχύ του συμπιεστή· β) Κύριος σωλήνας (μεγάλος) — διαστασιολογείται για την ολική ισχύ μείον την ελάχιστη ισχύ. Λειτουργία: όταν ο συμπιεστής δουλεύει στο ελάχιστο φορτίο, η ταχύτητα στον κύριο σωλήνα είναι πολύ μικρή, το αέριο δεν μεταφέρει το λάδι, το λάδι ρέει προς τα κάτω και συγκεντρώνεται στην παγίδα· όταν μαζευτεί αρκετό, η παγίδα φράζει και εμποδίζει τη ροή του αερίου από τον κύριο σωλήνα, οπότε όλο το αέριο ρέει από τον σωλήνα μερικού φορτίου, όπου (λόγω μικρής διατομής) η ταχύτητα είναι επαρκής για τη μεταφορά του λαδιού. Όταν αποκατασταθεί το πλήρες φορτίο, η σημαντικά αυξημένη παροχή παρασύρει το ψυκτέλαιο, καθαρίζει την παγίδα και η ροή γίνεται και από τον κύριο σωλήνα. Παράδειγμα βιβλίου: μηχανή 80 kW με αποφόρτιση σε 4 βήματα (μερικά φορτία 60, 40, 20 kW) → κύριος σωλήνας για 80 − 20 = 60 kW, δευτερεύων για 20 kW. Η ίδια διάταξη εφαρμόζεται και στη γραμμή κατάθλιψης (εικ. 9-13).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με διπλή κατακόρυφη σωλήνωση (double riser): από παγίδα λαδιού στη βάση ξεκινούν δύο παράλληλοι κατακόρυφοι σωλήνες — ο μικρός σωλήνας μερικού φορτίου (διαστασιολόγηση για την ελάχιστη ισχύ) και ο κύριος (για ολική − ελάχιστη ισχύ). Στο ελάχιστο φορτίο το λάδι μαζεύεται στην παγίδα, τη φράζει, και όλο το αέριο περνά από τον μικρό σωλήνα με επαρκή ταχύτητα· στο πλήρες φορτίο η αυξημένη παροχή καθαρίζει την παγίδα και ρέει και ο κύριος. Παράδειγμα: 80 kW/4 βήματα → κύριος 60 kW, δευτερεύων 20 kW.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Διπλή κατακόρυφη στήλη με παγίδα.

Ερώτηση 14 — Επιπτώσεις αύξησης της πτώσης πίεσης στην κατάθλιψη

Ερώτηση: Τι επιπτώσεις στη λειτουργία μίας ψυκτικής εγκατάστασης έχει η αύξηση της πτώσης πίεσης στην κατάθλιψη του συμπιεστή και γιατί;

Απάντηση:

Η πτώση πίεσης στη γραμμή κατάθλιψης (θερμού αερίου) σημαίνει ότι ο συμπιεστής πρέπει να καταθλίβει σε πίεση μεγαλύτερη από την πίεση συμπύκνωσης κατά τη Δp της γραμμής, ώστε το αέριο να φτάσει στον συμπυκνωτή. Επιπτώσεις (σελ. 500): 1. Η αύξηση της πτώσης πίεσης αυξάνει τον λόγο συμπίεσης \(P_{\text{κατ}}/P_{\text{αναρ}}\) του συμπιεστή → αύξηση του απαιτούμενου έργου συμπίεσης, δηλαδή αύξηση της ηλεκτρικής κατανάλωσης (και υψηλότερη θερμοκρασία κατάθλιψης, μεγαλύτερη καταπόνηση, χειρότερη λίπανση). 2. Ταυτόχρονα, με τον μεγαλύτερο λόγο συμπίεσης μειώνεται η ογκομετρική απόδοση του συμπιεστή (μεγαλύτερη επανεκτόνωση του αερίου του νεκρού όγκου, μικρότερη ωφέλιμη πλήρωση των κυλίνδρων) → μείωση της παροχής ψυκτικού και άρα μείωση της ψυκτικής ικανότητας (απόδοσης) της εγκατάστασης. Συνολικά: περισσότερη ενέργεια για λιγότερη ψύξη — χειρότερος COP. Γι' αυτό ορίζονται μέγιστες επιτρεπόμενες πτώσεις πίεσης στην κατάθλιψη: 17,6 kPa για R-12 και 41,4 kPa (6 psi) για R-22 (πίν. 9-10 συνταγμένος για 41,4 kPa), ενώ η ταχύτητα κρατείται μεταξύ 2,5/5 m/s (μεταφορά λαδιού) και 20 m/s (θόρυβος). Οι ίδιες επιπτώσεις (αύξηση κατανάλωσης, μείωση ογκομετρικής απόδοσης-ψυκτικής ικανότητας) έχει και η πτώση πίεσης στην αναρρόφηση, όπου μάλιστα είναι πιο έντονες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αυξάνει τον λόγο συμπίεσης του συμπιεστή (πρέπει να καταθλίβει σε πίεση μεγαλύτερη της συμπύκνωσης κατά τη Δp), με αποτέλεσμα αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας, και ταυτόχρονα μείωση της ογκομετρικής απόδοσης του συμπιεστή, άρα μείωση της παροχής ψυκτικού και της ψυκτικής απόδοσης — χειρότερος COP. Γι' αυτό η μέγιστη επιτρεπόμενη Δp κατάθλιψης είναι 17,6 kPa για R-12 και 41,4 kPa για R-22.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Λόγος συμπίεσης ↑ → κατανάλωση ↑, ογκομετρική απόδοση ↓.

Ερώτηση 15 — Μέγιστη πτώση πίεσης κατάθλιψης για R-22

Ερώτηση: Ποια είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης σε μια γραμμή κατάθλιψης θερμού αερίου, για R-22;

Απάντηση:

Η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης στη γραμμή κατάθλιψης θερμού αερίου (σελ. 500, 504) είναι 41,4 kPa (≈ 6 psi ≈ 0,41 bar) για το R-22 — και 17,6 kPa για το R-12 (μικρότερη, λόγω χαμηλότερων πιέσεων λειτουργίας). Ο πίνακας 9-10 (ικανότητα χαλκοσωλήνων κατάθλιψης σε kW για R-22) έχει συνταχθεί ακριβώς για μέγιστη πτώση πίεσης 41,4 kPa (6 psi), μέγιστη ταχύτητα αερίου 20 m/s, θερμοκρασία αναρρόφησης 4,4 °C και συμπύκνωσης 40,5 °C· για άλλες θερμοκρασίες λειτουργίας χρησιμοποιούνται οι συντελεστές διόρθωσης του πίν. 9-11 (πολλαπλασιάζουν την ψυκτική ικανότητα → ισχύς υπολογισμού) — π.χ. −15/35 °C, 28 kW, 20 m ισοδύναμο → 1,09 → 30,5 kW → σωλήνας 1 1/8". Το όριο υπάρχει γιατί μεγαλύτερη Δp αυξάνει τον λόγο συμπίεσης (κατανάλωση) και μειώνει την ογκομετρική απόδοση (ψυκτική ικανότητα). Για σύγκριση: η ίδια τιμή 41,4 kPa (6 psi) είναι και το όριο της γραμμής υγρού για R-22/R-502, ενώ στην αναρρόφηση το όριο για R-22 είναι μικρότερο (20,7 kPa = 3 psi στους +4 °C, έως 5,6 kPa στους −40 °C), επειδή εκεί η ίδια Δp έχει πολύ μεγαλύτερη επίπτωση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) 41,4 kPa (περίπου 6 psi) για R-22 — και 17,6 kPa για R-12. Ο πίνακας 9-10 ικανότητας σωλήνων κατάθλιψης έχει συνταχθεί για αυτή την πτώση πίεσης (με 20 m/s, 4,4/40,5 °C) και διορθώνεται με τους συντελεστές του πίν. 9-11.

Κριτήρια αξιολόγησης:

41,4 kPa (6 psi)· R-12: 17,6 kPa.

Ερώτηση 16 — Γιατί η ταχύτητα κατάθλιψης δεν πρέπει να ξεπερνά τα 20 m/s

Ερώτηση: Γιατί η ταχύτητα στη γραμμή κατάθλιψης δεν πρέπει να ξεπερνά τα 20 m/s;

Απάντηση:

Η μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα του θερμού αερίου στη γραμμή κατάθλιψης (όπως και στην αναρρόφηση) είναι 20 m/s, «για λόγους περιορισμού του θορύβου» (σελ. 500, 491): σε υψηλές ταχύτητες η ροή του αερίου στους σωλήνες, στις καμπύλες και στα εξαρτήματα δημιουργεί έντονο θόρυβο ροής (σφύριγμα, βουητό) και κραδασμούς-ταλαντώσεις των σωλήνων, που μεταδίδονται στο κτίριο — απαράδεκτο ιδίως σε εγκαταστάσεις κλιματισμού κατοικιών/γραφείων· η γραμμή κατάθλιψης είναι επιπλέον η πιο «ζωντανή» (παλμοί πίεσης από τον παλινδρομικό συμπιεστή, υψηλή θερμοκρασία). Επιπρόσθετα: η πτώση πίεσης από τριβές είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας, οπότε πάνω από 20 m/s η Δp της γραμμής ξεπερνά εύκολα το επιτρεπόμενο όριο (41,4 kPa για R-22) → αύξηση λόγου συμπίεσης, κατανάλωσης, μείωση ογκομετρικής απόδοσης· επίσης μεγαλύτερη διάβρωση-φθορά των τοιχωμάτων και των εξαρτημάτων, και υπερβολικές ταλαντώσεις που οδηγούν σε μηχανικές αστοχίες (ρωγμές, σπάσιμο). Έτσι οι ταχύτητες είναι αυστηρά οριοθετημένες: ελάχιστη 2,5 m/s (οριζόντια) / 5 m/s (κατακόρυφα ανοδικά) για τη μεταφορά του λαδιού και μέγιστη 20 m/s (πίν. 9-1: κατάθλιψη 10-18 m/s στην πράξη). Οι πίνακες 9-7 και 9-10 έχουν συνταχθεί για μέγιστη ταχύτητα 20 m/s· ο έλεγχος γίνεται με το διάγραμμα εικ. 9-14 και τους συντελεστές του πίν. 9-12 (π.χ. 28 kW × 1,27 = 35,6 kW, 1 1/8" → ≈ 8 m/s, εντός ορίων).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για περιορισμό του θορύβου (και των κραδασμών) που προκαλεί η ροή του αερίου σε υψηλές ταχύτητες στους σωλήνες και τα εξαρτήματα· επιπλέον, επειδή η πτώση πίεσης αυξάνει με το τετράγωνο της ταχύτητας, πάνω από 20 m/s ξεπερνιέται εύκολα το όριο Δp (41,4 kPa για R-22), αυξάνει ο λόγος συμπίεσης-κατανάλωση, μειώνεται η ογκομετρική απόδοση και κινδυνεύουν οι σωλήνες από φθορά-ταλαντώσεις. Ελάχιστο 2,5/5 m/s, μέγιστο 20 m/s.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θόρυβος (και Δp ∝ v²).

Ερώτηση 17 — Πότε απαιτείται παγίδα ψυκτελαίου στην κατάθλιψη

Ερώτηση: Σε ποιες περιπτώσεις απαιτείται κατασκευή παγίδας ψυκτελαίου σε γραμμή κατάθλιψης θερμού αερίου;

Απάντηση:

Στη γραμμή κατάθλιψης η μετακίνηση του ψυκτελαίου προς τον συμπυκνωτή με τη βοήθεια του θερμού αερίου γίνεται συνήθως χωρίς πρόβλημα· αν όμως η ταχύτητα είναι πολύ χαμηλή, μπορεί να παραμείνει λάδι στη σωλήνωση και, όταν ο συμπιεστής σταματήσει, να κυλήσει πίσω στην κεφαλή/βαλβίδες του. Η σχετική θέση συμπιεστή-συμπυκνωτή είναι το κριτήριο — ισχύουν όσα και για τη γραμμή αναρρόφησης (σελ. 500-502, εικ. 9-10 έως 9-13): α) Συμπυκνωτής χαμηλότερα ή στο ίδιο επίπεδο με τον συμπιεστή, ή υψηλότερα με υψομετρική διαφορά μέχρι 2,50 m (εικ. 9-10) → δεν απαιτείται παγίδα (οριζόντια τμήματα με κλίση 0,5 % προς τον συμπυκνωτή). β) Συμπυκνωτής υψηλότερα από τον συμπιεστή με υψομετρική διαφορά από 2,50 m μέχρι 7,50 m (εικ. 9-11) → απαιτείται παγίδα ψυκτελαίου στη βάση της κατακόρυφης στήλης (αμέσως μετά τον συμπιεστή), ώστε το λάδι που κυλά πίσω να συγκεντρώνεται εκεί (και όχι στον συμπιεστή) και να παρασύρεται ξανά προς τα πάνω. γ) Υψομετρική διαφορά μεγαλύτερη από 7,50 m (εικ. 9-12) → παγίδα ψυκτελαίου κάθε 7,50 m ύψους της κατακόρυφης στήλης. δ) Σε συμπιεστές με βαθμίδες μείωσης φορτίου και κατακόρυφη ανοδική κατάθλιψη → διπλή κατακόρυφη σωλήνωση κατάθλιψης με παγίδα στη βάση (εικ. 9-13 — κύριος σωλήνας + σωλήνας μερικού φορτίου, όπως στην αναρρόφηση). Επιπλέον, ανεξάρτητα από παγίδες, η κατάθλιψη πρέπει να τηρεί τις ελάχιστες ταχύτητες 2,5 m/s (οριζόντια) και 5 m/s (κατακόρυφα) για τη μεταφορά του λαδιού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν ο συμπυκνωτής βρίσκεται υψηλότερα από τον συμπιεστή: για υψομετρική διαφορά 2,50-7,50 m μία παγίδα στη βάση της κατακόρυφης στήλης (εικ. 9-11), για διαφορά > 7,50 m παγίδα κάθε 7,50 m ύψους (εικ. 9-12)· έως 2,50 m δεν χρειάζεται (εικ. 9-10). Σε συμπιεστές με βαθμίδες φορτίου κατασκευάζεται διπλή κατακόρυφη κατάθλιψη με παγίδα (εικ. 9-13) — ό,τι ισχύει και στην αναρρόφηση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Συμπυκνωτής ψηλότερα: > 2,5 m μία, > 7,5 m κάθε 7,5 m.

Ερώτηση 18 — Λειτουργία διπλής κατακόρυφης στήλης

Ερώτηση: Πώς λειτουργεί η διπλή κατακόρυφη στήλη (με ροή προς τα επάνω) σε γραμμή αναρρόφησης ή κατάθλιψης σε εγκατάσταση μεταβαλλόμενου φορτίου;

Απάντηση:

Η διπλή κατακόρυφη στήλη (double riser — εικ. 9-8 αναρρόφηση, 9-13 κατάθλιψη· σελ. 494, 502) αποτελείται από δύο παράλληλους κατακόρυφους σωλήνες διαφορετικής διαμέτρου, που ξεκινούν από μια παγίδα λαδιού (U) στη βάση και ενώνονται ξανά στην κορυφή (ο μικρός συνήθως με ανεστραμμένο U, ώστε το λάδι να μην κατεβαίνει σε αυτόν): α) ο κύριος σωλήνας (μεγάλη διάμετρος), διαστασιολογημένος για ολική ισχύ μείον ελάχιστη ισχύ του συμπιεστή, και β) ο σωλήνας μερικού φορτίου (μικρή διάμετρος), διαστασιολογημένος για την ελάχιστη ισχύ (κατώτερη βαθμίδα). Λειτουργία σε πλήρες φορτίο: το αέριο ρέει και από τους δύο σωλήνες· η παροχή είναι μεγάλη, η ταχύτητα σε κάθε σωλήνα ≥ 5 m/s και το ψυκτέλαιο μεταφέρεται κανονικά προς τα πάνω. Λειτουργία σε ελάχιστο (μερικό) φορτίο: η παροχή μειώνεται, η ταχύτητα στον κύριο σωλήνα γίνεται πολύ μικρή και το αέριο δεν μπορεί να συγκρατήσει το λάδι· το λάδι ρέει προς τα κάτω και συγκεντρώνεται στην παγίδα της βάσης· όταν συγκεντρωθεί αρκετό, η παγίδα «φράζει» με λάδι το στόμιο του κύριου σωλήνα, εμποδίζοντας τη ροή αερίου από αυτόν → όλο το αέριο περνά από τον μικρό σωλήνα μερικού φορτίου, όπου, λόγω της μικρής διατομής, η ταχύτητα είναι και πάλι επαρκής (≥ 5 m/s) για να ανεβάζει το λάδι. Επαναφορά φορτίου: η σημαντικά αυξημένη παροχή αερίου παρασύρει το ψυκτέλαιο της παγίδας, την «καθαρίζει», ο κύριος σωλήνας ξανανοίγει και η ροή γίνεται και από τους δύο. Έτσι, σε κάθε βαθμίδα φορτίου εξασφαλίζεται ταχύτητα επαρκής για τη μεταφορά του λαδιού, χωρίς υπερβολική πτώση πίεσης στο πλήρες φορτίο. Παράδειγμα: μηχανή 80 kW, 4 βήματα (60/40/20 kW) → κύριος 60 kW, δευτερεύων 20 kW. Η ίδια αρχή στην κατάθλιψη (συμπυκνωτής ψηλότερα, συμπιεστής με βαθμίδες).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Δύο παράλληλοι κατακόρυφοι σωλήνες από κοινή παγίδα λαδιού στη βάση: ο κύριος (για ολική − ελάχιστη ισχύ) και ο μικρός σωλήνας μερικού φορτίου (για την ελάχιστη ισχύ). Σε πλήρες φορτίο ρέουν και οι δύο με επαρκή ταχύτητα· σε ελάχιστο φορτίο η ταχύτητα στον κύριο πέφτει, το λάδι κατεβαίνει και γεμίζει την παγίδα, η οποία φράζει τον κύριο, οπότε όλο το αέριο περνά από τον μικρό με ταχύτητα αρκετή για το λάδι· όταν επανέλθει το φορτίο, η μεγάλη παροχή παρασύρει το λάδι, καθαρίζει την παγίδα και ξανανοίγει ο κύριος. Π.χ. 80 kW/4 βήματα: 60 + 20 kW.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Παγίδα φράζει κύριο → ροή από μικρό· φορτίο καθαρίζει.

Ερώτηση 19 — Παγίδες ελαίου σε γραμμή υγρού;

Ερώτηση: Απαιτούνται παγίδες ελαίου σε γραμμή κατάθλιψης υγρού και γιατί;

Απάντηση:

Όχι — στη γραμμή υγρού (υψηλής πίεσης) δεν απαιτούνται παγίδες ελαίου. Γιατί: στη γραμμή αυτή το ψυκτικό μέσο βρίσκεται σε υγρή φάση και το ψυκτέλαιο διαλύεται στο υγρό ψυκτικό (τα ψυκτέλαια είναι αναμίξιμα με τα συνήθη ψυκτικά — ορυκτέλαια με R-12/R-22, πολυεστερικά με HFC), σχηματίζοντας ομοιογενές διάλυμα που ρέει μαζί με το ψυκτικό προς την εκτονωτική βαλβίδα, ανεξάρτητα από την ταχύτητα ή την κλίση της σωλήνωσης· «εφόσον το ψυκτέλαιο διαλύεται στο υγρό ψυκτικό μέσο, στη γραμμή υγρού δεν υπάρχει πρόβλημα κίνησης του ψυκτελαίου» (σελ. 508). Δεν υπάρχει δηλαδή το φαινόμενο των γραμμών αερίου (αναρρόφηση, κατάθλιψη), όπου το λάδι κινείται ως ξεχωριστή φάση (σταγονίδια/υμένιο) και χρειάζεται ελάχιστη ταχύτητα αερίου (2,5/5 m/s) και παγίδες στις κατακόρυφες ανοδικές στήλες για να παρασύρεται. Γι' αυτό η διαστασιολόγηση της γραμμής υγρού είναι λιγότερο κρίσιμη και τα κριτήριά της είναι άλλα: μέγιστη πτώση πίεσης (27,6 kPa για R-12/R-134a, 41,4 kPa για R-22/R-502), υδροστατική πτώση 11,2 kPa/m στις ανοδικές στήλες, ταχύτητα ≤ 1,8 m/s (υδραυλικό πλήγμα) και αποφυγή μερικής εξάτμισης (flashing) με επαρκή υπόψυξη — όχι η μεταφορά λαδιού. (Σε κατακόρυφες ανοδικές γραμμές υγρού το πρόβλημα δεν είναι το λάδι αλλά η υδροστατική πίεση που μπορεί να προκαλέσει flashing.)

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όχι. Στη γραμμή υγρού το ψυκτέλαιο διαλύεται στο υγρό ψυκτικό και ρέει μαζί του ως ομοιογενές διάλυμα, ανεξάρτητα από ταχύτητα ή κλίση — δεν υπάρχει πρόβλημα κίνησης του λαδιού όπως στις γραμμές αερίου, όπου το λάδι είναι ξεχωριστή φάση. Τα κριτήρια της γραμμής υγρού είναι η πτώση πίεσης (27,6/41,4 kPa), η υδροστατική πτώση (11,2 kPa/m), η ταχύτητα ≤ 1,8 m/s και η αποφυγή flashing με υπόψυξη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όχι — το λάδι διαλύεται στο υγρό.

Ερώτηση 20 — Μέγιστη πτώση πίεσης γραμμής υγρού για R-134a

Ερώτηση: Πόση είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη πτώση πίεσης σε γραμμή υγρού για R-134a;

Απάντηση:

Κατά τον σχεδιασμό της γραμμής υγρού (σελ. 508) η πτώση πίεσης (από τριβές) δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 27,6 kPa (περίπου 4 psi ≈ 0,28 bar) για τα R-12 και R-134a — και τα 41,4 kPa (περίπου 6 psi) για τα R-22 και R-502. Η διαφορά οφείλεται στα διαφορετικά επίπεδα πίεσης λειτουργίας: για το R-134a (χαμηλότερες πιέσεις κορεσμού, παρόμοιες με του R-12) η ίδια πτώση πίεσης σε kPa αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη πτώση θερμοκρασίας κορεσμού, οπότε το όριο είναι αυστηρότερο. Στο όριο αυτό προστίθεται η υδροστατική πτώση πίεσης από υψομετρική διαφορά σε ανοδικές στήλες (11,2 kPa ανά μέτρο ανόδου)· η συνολική μείωση πίεσης (τριβές + υδροστατική) καθορίζει αν το υγρό θα φτάσει στην εκτονωτική χωρίς μερική εξάτμιση (flashing) — πράγμα που εξασφαλίζεται με επαρκή υπόψυξη (π.χ. R-22: 41 + 56 = 97 kPa → υπόψυξη 2,7 °C). Επίσης η ταχύτητα του υγρού περιορίζεται στα 1,8 m/s (υδραυλικά πλήγματα). Ο πίν. 9-13 (ικανότητα γραμμής υγρού R-22) έχει συνταχθεί για 41,4 kPa και 1,8 m/s· για R-134a θα χρησιμοποιούνταν αντίστοιχος πίνακας με βάση τα 27,6 kPa.

Σύνοψη: (ενδεικτική) 27,6 kPa (περίπου 4 psi) για R-134a (όπως και για R-12)· για R-22 και R-502 το όριο είναι 41,4 kPa (≈ 6 psi). Σε αυτήν προστίθεται η υδροστατική πτώση 11,2 kPa/m ανόδου, και η συνολική μείωση πίεσης πρέπει να καλύπτεται από την υπόψυξη για να μην υπάρξει flashing· ταχύτητα ≤ 1,8 m/s.

Κριτήρια αξιολόγησης:

27,6 kPa (≈ 4 psi).

Ερώτηση 21 — Υδροστατική πτώση πίεσης σε ανοδική γραμμή υγρού

Ερώτηση: Πόση είναι η υδροστατική πτώση πίεσης σε κατακόρυφη γραμμή υγρού με ροή προς τα επάνω;

Απάντηση:

Σε κατακόρυφη γραμμή υγρού με ροή προς τα επάνω, εκτός από τις τριβές, η πίεση μειώνεται και λόγω του βάρους της στήλης του υγρού που πρέπει να ανυψωθεί (υδροστατική πίεση \(\Delta p = \rho g h\)). Για τα συνήθη ψυκτικά υγρά (πυκνότητα ≈ 1.100-1.200 kg/m³) η υδροστατική πτώση πίεσης υπολογίζεται σε 11,2 kPa για κάθε μέτρο ανόδου (11,2 kPa/m) (σελ. 508) — π.χ. R-22 στους 40 °C: ρ ≈ 1.130 kg/m³ → 1.130 × 9,81 × 1 ≈ 11,1 kPa/m. Έτσι, αν η εκτονωτική βαλβίδα βρίσκεται 5 m ψηλότερα από τον συμπυκνωτή/δοχείο υγρού, η υδροστατική πτώση είναι 5 × 11,2 = 56 kPa — δηλαδή μεγαλύτερη και από το επιτρεπόμενο όριο τριβών (41,4 kPa για R-22)· γι' αυτό η μείωση πίεσης στη γραμμή υγρού = πτώση πίεσης τριβών + υδροστατική πτώση και πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό της απαιτούμενης υπόψυξης, ώστε το υγρό να μη φτάνει στην εκτονωτική με μερική εξάτμιση (flashing). Παράδειγμα βιβλίου: 41 kPa τριβές + 56 kPa υδροστατική = 97 kPa → από 1.534 kPa (40 °C) σε 1.437 kPa (37,3 °C) → ελάχιστη υπόψυξη 2,7 °C. (Αντίστροφα, σε καθοδική γραμμή υγρού η υδροστατική στήλη αυξάνει την πίεση στην εκτονωτική — ευνοϊκό.)

Σύνοψη: (ενδεικτική) 11,2 kPa για κάθε μέτρο ανόδου (11,2 kPa/m) — το βάρος της στήλης υγρού ψυκτικού (ρ·g·h). Π.χ. 5 m → 56 kPa. Προστίθεται στην πτώση πίεσης από τριβές (μείωση πίεσης = τριβές + υδροστατική) και καθορίζει την απαιτούμενη υπόψυξη για αποφυγή flashing (παράδειγμα: 41 + 56 = 97 kPa → 2,7 °C).

Κριτήρια αξιολόγησης:

11,2 kPa/m ανόδου.

Ερώτηση 22 — Γιατί η ταχύτητα του υγρού ≤ 1,8 m/s

Ερώτηση: Γιατί η ταχύτητα του υγρού δεν πρέπει να ξεπερνά τα 1,8 m/s;

Απάντηση:

Η ταχύτητα ροής του υγρού ψυκτικού στη γραμμή υγρού δεν πρέπει να ξεπερνά τα 1,8 m/s, γιατί ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτή την τιμή είναι δυνατόν να προκαλέσουν υδραυλικά πλήγματα, λόγω ύπαρξης διατάξεων που κλείνουν απότομα τη ροή, όπως οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες (σολενοειδείς — π.χ. στο pump-down, στους θαλάμους) (σελ. 508-509, 515). Υδραυλικό πλήγμα («χτύπημα των σωλήνων», water hammer) λέγεται το κύμα πίεσης που δημιουργείται σε έναν σωλήνα που διαρρέεται από υγρό, όταν σταματήσει απότομα η ροή του: η κινητική ενέργεια της στήλης του (ασυμπίεστου) υγρού μετατρέπεται ακαριαία σε πίεση — η υπερπίεση είναι ανάλογη με την ταχύτητα (\(\Delta p = \rho \, c \, v\), όπου c η ταχύτητα του ήχου στο υγρό ≈ 1.000 m/s· για 1,8 m/s ήδη ≈ 20 bar) — και η ανάκλαση του κύματος δημιουργεί ένα χτύπημα· κατά το πλήγμα η πίεση ανεβαίνει πολύ ψηλά και μπορεί να προκληθούν σημαντικές βλάβες στη σωλήνωση, μέχρι και ολοκληρωτική διάρρηξη, ζημιές σε βαλβίδες, ρακόρ, υαλοδείκτες, εκτονωτικές, καθώς και θόρυβος-κραδασμοί. Επειδή η ένταση αυξάνει με την ταχύτητα, περιορίζοντας την ταχύτητα σε ≤ 1,8 m/s (με κατάλληλη επιλογή διαμέτρου, σε συνάρτηση με το μήκος) το πλήγμα κρατείται σε ανεκτά επίπεδα· ο πίν. 9-13 έχει συνταχθεί για μέγιστη ταχύτητα 1,8 m/s. Το υδραυλικό πλήγμα από υψηλή ταχύτητα είναι υδροδυναμική αστοχία που οφείλεται σε αδυναμία της μελέτης-σχεδιασμού. Στη γραμμή υγρού δεν χρειάζεται μεγάλη ταχύτητα, αφού το λάδι διαλύεται στο υγρό (δεν υπάρχει ελάχιστο όριο για μεταφορά λαδιού — μόνο ≤ 0,5/1,5 m/s κατά πίν. 9-1).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Γιατί μεγαλύτερες ταχύτητες προκαλούν υδραυλικά πλήγματα («χτύπημα σωλήνων») όταν διατάξεις όπως οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες κλείνουν απότομα τη ροή: η κινητική ενέργεια της στήλης υγρού μετατρέπεται σε κύμα πίεσης, που με την ανάκλασή του ανεβάζει πολύ ψηλά την πίεση και μπορεί να προκαλέσει σοβαρές βλάβες έως διάρρηξη της σωλήνωσης, θόρυβο και κραδασμούς. Η ένταση αυξάνει με την ταχύτητα, γι' αυτό η διάμετρος επιλέγεται ώστε v ≤ 1,8 m/s (αδυναμία μελέτης αν όχι).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Υδραυλικό πλήγμα από απότομο κλείσιμο βαλβίδων.

Ερώτηση 23 — Με τι ισούται η μείωση πίεσης στη γραμμή υγρού

Ερώτηση: Με τι ισούται η μείωση της πίεσης στη γραμμή υγρού;

Απάντηση:

Η μείωση της πίεσης στη γραμμή υγρού (από τον συμπυκνωτή/δοχείο υγρού μέχρι την εκτονωτική βαλβίδα) είναι ίση με το άθροισμα της πτώσης πίεσης λόγω τριβών, συν την υδροστατική πίεση λόγω διαφοράς ύψους (όπου υπάρχει) (σελ. 509): \(\Delta p_{\text{ολ}} = \Delta p_{\text{τριβών}} + \Delta p_{\text{υδροστ}}\). α) Πτώση πίεσης λόγω τριβών: στα τοιχώματα των σωλήνων (ανάλογη με το μήκος και το τετράγωνο της ταχύτητας) και στα εξαρτήματα της γραμμής (βάνες, ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, φίλτρο-αφυγραντήρας, υαλοδείκτης, καμπύλες — μέσω ισοδύναμου μήκους)· δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 27,6 kPa (R-12/R-134a) ή 41,4 kPa (R-22/R-502). β) Υδροστατική πτώση πίεσης: όταν η εκτονωτική βρίσκεται ψηλότερα από τον συμπυκνωτή (ροή προς τα πάνω), 11,2 kPa για κάθε μέτρο ανόδου· αν η ροή είναι προς τα κάτω, η υδροστατική στήλη προστίθεται στην πίεση (αρνητική «πτώση»). Σημασία: λόγω της μείωσης αυτής, η πίεση στην είσοδο της εκτονωτικής είναι μικρότερη από την πίεση συμπύκνωσης· αν πέσει κάτω από την πίεση κορεσμού που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του υγρού, εμφανίζεται μερική εξάτμιση (flashing) — αστάθεια της εκτονωτικής και του κύκλου. Γι' αυτό απαιτείται υπόψυξη τουλάχιστον ίση με τη διαφορά θερμοκρασίας κορεσμού που αντιστοιχεί στη συνολική μείωση πίεσης. Παράδειγμα βιβλίου (R-22, 40 °C): τριβές 41 kPa + υδροστατική 5 m × 11,2 = 56 kPa → ολική μείωση 97 kPa → πίεση στην εκτονωτική 1.534,1 − 97 ≈ 1.437 kPa → θ κορεσμού 37,3 °C → ελάχιστη υπόψυξη 40 − 37,3 = 2,7 °C.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με το άθροισμα της πτώσης πίεσης λόγω τριβών (σωλήνες + εξαρτήματα, όριο 27,6/41,4 kPa) συν την υδροστατική πτώση πίεσης λόγω υψομετρικής διαφοράς σε ανοδική ροή (11,2 kPa/m), όπου υπάρχει. Η συνολική μείωση καθορίζει την πίεση στην εκτονωτική και άρα την απαιτούμενη υπόψυξη για αποφυγή flashing (παράδειγμα: 41 + 56 = 97 kPa).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τριβές + υδροστατική (11,2 kPa/m).

Ερώτηση 24 — Γιατί μπορεί να έχουμε μερική εξάτμιση στη γραμμή υγρού

Ερώτηση: Για ποιο λόγο είναι δυνατόν να έχουμε μερική εξάτμιση του ψυκτικού ρευστού σε μια γραμμή υγρού;

Απάντηση:

Το υγρό ψυκτικό φεύγει από τον συμπυκνωτή ως κορεσμένο (ή ελαφρά υπόψυκτο) υγρό στην πίεση συμπύκνωσης. Καθώς ρέει προς την εκτονωτική βαλβίδα, η πίεσή του μειώνεται κατά το άθροισμα της πτώσης πίεσης από τριβές (σωλήνες, βάνες, φίλτρο, ηλεκτρομαγνητική, υαλοδείκτης) και της υδροστατικής πτώσης όταν η γραμμή ανεβαίνει (11,2 kPa/m) (σελ. 509). Σε κάθε ψυκτικό, σε κάθε πίεση αντιστοιχεί μια θερμοκρασία κορεσμού· αν η πίεση πέσει κάτω από την πίεση κορεσμού που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία που έχει το υγρό, το υγρό βρίσκεται πλέον «υπέρθερμο» ως προς τη νέα πίεση και ένα μέρος του εξατμίζεται ακαριαία (flash gas — μερική εξάτμιση, flashing) για να ψυχθεί το υπόλοιπο στη νέα θερμοκρασία κορεσμού — π.χ. R-22 στους 40 °C με πίεση 1.534 kPa: αν η πίεση πέσει στα 1.437 kPa (θ κορεσμού 37,3 °C) χωρίς υπόψυξη, μέρος του υγρού ατμοποιείται. Το φαινόμενο εντείνεται με μεγάλα μήκη, πολλά εξαρτήματα, μικρές διαμέτρους (υψηλή ταχύτητα), μεγάλες ανοδικές υψομετρικές διαφορές και θέρμανση της γραμμής από το περιβάλλον (μη μονωμένη γραμμή σε ζεστό χώρο/ήλιο). Γιατί είναι ανεπιθύμητο: οι φυσαλίδες ατμού μειώνουν την παροχή μάζας μέσα από την εκτονωτική (ο ατμός καταλαμβάνει πολύ μεγαλύτερο όγκο), προκαλούν αστάθεια στη λειτουργία της εκτονωτικής βαλβίδας (hunting) και του ψυκτικού κύκλου γενικότερα, μειώνουν την ψυκτική ικανότητα, δίνουν φυσαλίδες στον υαλοδείκτη και θόρυβο. Αντιμετώπιση: υπόψυξη του υγρού (στο τελευταίο τμήμα του συμπυκνωτή, 3-10 °C) τόση ώστε στη μειωμένη πίεση το ψυκτικό να παραμένει υγρό, καθώς και σωστή διαστασιολόγηση (Δp ≤ 27,6/41,4 kPa) και μόνωση της γραμμής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Γιατί κατά μήκος της γραμμής η πίεση του υγρού μειώνεται (τριβές σε σωλήνες-εξαρτήματα + υδροστατική πτώση 11,2 kPa/m σε ανοδικά τμήματα)· αν πέσει κάτω από την πίεση κορεσμού που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του υγρού, μέρος του εξατμίζεται ακαριαία (flash gas) — ιδίως σε μεγάλα μήκη, μικρές διαμέτρους, μεγάλες ανόδους ή θέρμανση της γραμμής. Το flashing προκαλεί αστάθεια της εκτονωτικής και του κύκλου, μείωση απόδοσης· αποφεύγεται με υπόψυξη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πτώση πίεσης κάτω από την πίεση κορεσμού.

Ερώτηση 25 — Αντιμετώπιση της μερικής εξάτμισης στη γραμμή υγρού

Ερώτηση: Με τι τρόπο αντιμετωπίζεται το πρόβλημα της μερικής εξάτμισης στη γραμμή υγρού μιας ψυκτικής εγκατάστασης;

Απάντηση:

Η λύση στο πρόβλημα της μερικής εξάτμισης (flashing) είναι η μείωση της θερμοκρασίας του υγρού ψυκτικού — δηλαδή η υπόψυξη (subcooling) — τόσο ώστε, στη μειωμένη πίεση (λόγω των απωλειών τριβών και υδροστατικής), το ψυκτικό να παραμένει υγρό (σελ. 509). Το υγρό ψύχεται κάτω από τη θερμοκρασία κορεσμού που αντιστοιχεί στην πίεση συμπύκνωσης, έτσι ώστε ακόμη και όταν η πίεσή του πέσει στην είσοδο της εκτονωτικής, η θερμοκρασία του να είναι χαμηλότερη ή ίση με τη θερμοκρασία κορεσμού της νέας πίεσης — οπότε δεν σχηματίζεται ατμός. Πού/πώς: η υπόψυξη γίνεται στο τελευταίο τμήμα του συμπυκνωτή (ειδικό τμήμα υπόψυξης — οι σύγχρονοι συμπυκνωτές υποψύχουν το υγρό από 3 έως 10 °C), και συμπληρωματικά με εναλλάκτη υγρού-αναρρόφησης (το ψυχρό αέριο αναρρόφησης ψύχει το υγρό — κεφ. 7), με δοχείο υγρού υποψυγμένο ή με ξεχωριστό υποψύκτη (νερού/μηχανικό) σε μεγάλες εγκαταστάσεις. Απαιτούμενη υπόψυξη: υπολογίζεται από τη συνολική μείωση πίεσης της γραμμής (τριβές + υδροστατική): P εκτονωτικής = P συμπύκνωσης − ΔP ολ → θερμοκρασία κορεσμού στη νέα πίεση → υπόψυξη = θ συμπ − θ κορ (παράδειγμα: 2,7 °C). Συμπληρωματικά μέτρα που μειώνουν το πρόβλημα στη ρίζα του: σωστή διαστασιολόγηση της γραμμής υγρού (Δp ≤ 27,6/41,4 kPa, ταχύτητα ≤ 1,8 m/s — μεγαλύτερη διάμετρος, λιγότερα εξαρτήματα, καθαρό φίλτρο), αποφυγή μεγάλων ανοδικών στηλών, μόνωση της γραμμής υγρού όταν περνά από θερμούς χώρους/ήλιο, και επαρκές φορτίο ψυκτικού (έλεγχος υαλοδείκτη).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με υπόψυξη του υγρού ψυκτικού — μείωση της θερμοκρασίας του τόσο ώστε, στη μειωμένη πίεση λόγω απωλειών (τριβές + υδροστατική), να παραμένει υγρό. Γίνεται στο τελευταίο τμήμα του συμπυκνωτή (3-10 °C στους σύγχρονους) ή/και με εναλλάκτη υγρού-αναρρόφησης· η απαιτούμενη τιμή υπολογίζεται από τη συνολική μείωση πίεσης (π.χ. 2,7 °C). Συμπληρωματικά: σωστή διαστασιολόγηση (Δp, ≤ 1,8 m/s), αποφυγή μεγάλων ανόδων, μόνωση της γραμμής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Υπόψυξη (3-10 °C στον συμπυκνωτή).

Ερώτηση 26 — Πώς υπολογίζεται η απαιτούμενη υπόψυξη

Ερώτηση: Πώς υπολογίζεται η απαιτούμενη υπόψυξη σε μία ψυκτική εγκατάσταση;

Απάντηση:

Η απαιτούμενη (ελάχιστη) υπόψυξη υπολογίζεται (σελ. 509) ώστε το υγρό να φτάνει στην εκτονωτική βαλβίδα χωρίς μερική εξάτμιση, με τα εξής βήματα: 1. Υπολογίζουμε την πτώση πίεσης λόγω τριβών της γραμμής υγρού (από τη διαστασιολόγηση — ισοδύναμο μήκος, πίνακες· ≤ 27,6/41,4 kPa). 2. Υπολογίζουμε την υδροστατική πτώση πίεσης: υψομετρική διαφορά ανόδου (m) × 11,2 kPa/m. 3. Αθροίζουμε → ολική μείωση πίεσης στη γραμμή. 4. Από τον πίνακα ιδιοτήτων κορεσμού του ψυκτικού βρίσκουμε την πίεση συμπύκνωσης που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία συμπύκνωσης. 5. Πίεση στην εκτονωτική = πίεση συμπύκνωσης − ολική μείωση πίεσης. 6. Από τον πίνακα βρίσκουμε τη θερμοκρασία κορεσμού που αντιστοιχεί στην πίεση της εκτονωτικής. 7. Ελάχιστη απαιτούμενη υπόψυξη = θερμοκρασία συμπύκνωσης − θερμοκρασία κορεσμού στην εκτονωτική. Παράδειγμα βιβλίου (R-22, κλιματισμός): θερμοκρασία συμπύκνωσης 40 °C, γραμμή υγρού υπολογισμένη για Δp 41 kPa, υψομετρική διαφορά συμπυκνωτή-εκτονωτικής 5 m.

Βήμα	Υπολογισμός	Αποτέλεσμα
Πτώση πίεσης τριβών	δεδομένη	41 kPa
Υδροστατική πτώση	5 m × 11,2 kPa/m	56 kPa
Ολική πτώση πίεσης	41 + 56	97 kPa
Πίεση συμπύκνωσης R-22 στους 40 °C	πίνακας	1.534,1 kPa
Πίεση στην εκτονωτική	1.534,1 − 97	1.437,1 kPa
Θερμοκρασία κορεσμού στα 1.437 kPa	πίνακας	37,3 °C
Ελάχιστη υπόψυξη	40 − 37,3	2,7 °C

(Το βιβλίο γράφει 1.531,1 − 97 = 1.434,1 kPa — τυπογραφικό· με 1.534,1 προκύπτει 1.437,1 kPa, η θερμοκρασία κορεσμού ≈ 37,3 °C και το αποτέλεσμα 2,7 °C είναι το ίδιο.) Επειδή οι σύγχρονοι συμπυκνωτές υποψύχουν 3-10 °C, η απαίτηση καλύπτεται· σε μεγαλύτερες ανόδους ή μήκη θα χρειαζόταν μεγαλύτερη υπόψυξη (ή εναλλάκτης υγρού-αναρρόφησης). Στην πράξη προστίθεται ένα περιθώριο ασφαλείας (θέρμανση της γραμμής από το περιβάλλον).

Σύνοψη: Βήματα: Δp τριβών γραμμής υγρού + υδροστατική πτώση (ύψος × 11,2 kPa/m) = ολική μείωση πίεσης· από πίνακα κορεσμού η πίεση συμπύκνωσης· πίεση στην εκτονωτική = P συμπ − ολική μείωση· θερμοκρασία κορεσμού στη νέα πίεση· υπόψυξη = θ συμπ − θ κορ. Παράδειγμα R-22/40 °C: 41 + 5 × 11,2 = 97 kPa → 1.534 − 97 = 1.437 kPa → 37,3 °C → ελάχιστη υπόψυξη 40 − 37,3 = 2,7 °C (καλύπτεται από τα 3-10 °C των συμπυκνωτών).

Κριτήρια αξιολόγησης:

ΔP ολ → P εκτον. → θ κορ → υπόψυξη = θ συμπ − θ κορ.

Ερώτηση 27 — Πού γίνεται η υπόψυξη του υγρού

Ερώτηση: Πού γίνεται η υπόψυξη του υγρού ψυκτικού ρευστού;

Απάντηση:

Η υπόψυξη του υγρού ψυκτικού μέσου γίνεται στο τελευταίο τμήμα του συμπυκνωτή (σελ. 509 — «όπως συζητήσαμε στο αντίστοιχο κεφάλαιο», κεφ. 3): αφού ο ατμός αποϋπερθερμανθεί (πρώτο τμήμα) και συμπυκνωθεί πλήρως (κύριο τμήμα, σταθερή θερμοκρασία συμπύκνωσης), το κορεσμένο υγρό συνεχίζει να ρέει στις τελευταίες σειρές σωλήνων/κυκλώματα του συμπυκνωτή (τμήμα υπόψυξης — subcooling circuit), όπου, σε επαφή με τον ψυχρότερο αέρα (αερόψυκτοι — ο αέρας εισόδου) ή το ψυχρότερο νερό (υδρόψυκτοι — το νερό εισόδου, σε αντιρροή) ψύχεται κάτω από τη θερμοκρασία κορεσμού της πίεσης συμπύκνωσης. Οι σύγχρονοι συμπυκνωτές έχουν τη δυνατότητα να υποψύχουν το υγρό από 3 έως και 10 °C. Η υπόψυξη αυτή αντισταθμίζει τη μείωση πίεσης της γραμμής υγρού (τριβές + υδροστατική) και εμποδίζει τη μερική εξάτμιση πριν από την εκτονωτική, ενώ αυξάνει και την ψυκτική ικανότητα (μεγαλύτερη ωφέλιμη ενθαλπία εξάτμισης — μικρότερο flash gas στην εκτόνωση). Συμπληρωματικά η υπόψυξη μπορεί να γίνει/αυξηθεί: στο δοχείο υγρού (αν είναι σε ψυχρό χώρο), στον εναλλάκτη θερμότητας υγρού-αναρρόφησης (κεφ. 7 — το ψυχρό αέριο αναρρόφησης υποψύχει το υγρό και ταυτόχρονα υπερθερμαίνεται), σε ξεχωριστό υποψύκτη νερού ή σε μηχανικό υποψύκτη (economizer) σε μεγάλες/χαμηλών θερμοκρασιών εγκαταστάσεις, καθώς και με μόνωση της γραμμής υγρού για να διατηρείται η υπόψυξη μέχρι την εκτονωτική.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο τελευταίο τμήμα του συμπυκνωτή (τμήμα υπόψυξης): μετά την πλήρη συμπύκνωση, το υγρό στις τελευταίες σειρές σωλήνων ψύχεται από τον ψυχρότερο εισερχόμενο αέρα ή νερό κάτω από τη θερμοκρασία κορεσμού — οι σύγχρονοι συμπυκνωτές υποψύχουν 3 έως 10 °C. Συμπληρωματικά στο δοχείο υγρού, στον εναλλάκτη υγρού-αναρρόφησης ή σε ξεχωριστό υποψύκτη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τελευταίο τμήμα συμπυκνωτή (3-10 °C).

Ερώτηση 28 — Τρόποι ελέγχου στεγανότητας μιας σύνδεσης

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους ελέγχεται η στεγανότητα μίας σύνδεσης;

Απάντηση:

Μετά την ολοκλήρωση κάθε τμήματος (δικτύου) σωλήνωσης γίνεται έλεγχος στεγανότητας (σελ. 513-514, περίληψη 518): ταπώνονται τα άκρα και η γραμμή γεμίζεται με αέριο άζωτο (ξηρό, αδρανές — ποτέ αέρα/οξυγόνο) σε πίεση 20 % μεγαλύτερη από τη μέγιστη πίεση λειτουργίας του δικτύου· κατόπιν ελέγχονται όλες οι συνδέσεις (κολλήσεις, ρακόρ, φλάντζες, βαλβίδες) σε δύο στάδια: 1. Με την ακοή (προκαταρκτικός έλεγχος): αν υπάρχει σημαντική διαρροή αζώτου, γίνεται αντιληπτή από το χαρακτηριστικό σφύριγμα — προϋπόθεση να μην υπάρχει θόρυβος στον χώρο· είναι έλεγχος πρόχειρος, εντοπίζει μόνο τις μεγάλες διαρροές. 2. Με σαπουνάδα (κανονικός έλεγχος): μετά τον ακουστικό έλεγχο και την αποκατάσταση τυχόν διαρροών, απλώνεται σε όλες τις συνδέσεις διάλυμα σαπουνιού με προσθήκη γλυκερίνης (για σταθερότερες φυσαλίδες) ή έτοιμο διάλυμα του εμπορίου· αν υπάρχει διαφυγή αζώτου, σχηματίζονται φυσαλίδες στο σημείο εκείνο· μετά τον εντοπισμό και την αποκατάσταση των διαρροών γίνεται απόπλυση των συνδέσεων και καθαρισμός των υπολειμμάτων σαπουνάδας (διαβρωτικά). Παρακολουθείται επίσης το μανόμετρο για πτώση πίεσης σε βάθος χρόνου (24 h, με διόρθωση θερμοκρασίας). 3. Στη συνέχεια γίνεται εκφύσηση (φύσιγμα) του δικτύου με άζωτο ≥ 10 λεπτά για απομάκρυνση υπολειμμάτων αποξειδωτικού, σκόνης και ακαθαρσιών, και, εφόσον η σωλήνωση αποδειχθεί στεγανή, πλήρωση με ψυκτικό μέσο (ολόκληρο το δίκτυο) και επανάληψη του ελέγχου στεγανότητας με ειδικούς ανιχνευτές διαρροών ψυκτικού (ηλεκτρονικοί, λυχνία Halide, υπεριώδης — κεφ. 8).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με πλήρωση της γραμμής με αέριο άζωτο σε πίεση 20 % πάνω από τη μέγιστη πίεση λειτουργίας και έλεγχο όλων των συνδέσεων: 1) προκαταρκτικά με την ακοή (σφύριγμα — μόνο μεγάλες διαρροές, χωρίς θόρυβο)· 2) κανονικά με σαπουνάδα (διάλυμα σαπουνιού + γλυκερίνη ή έτοιμο διάλυμα — φυσαλίδες στο σημείο διαρροής, μετά απόπλυση). Ακολουθούν φύσιγμα με άζωτο ≥ 10 min, πλήρωση με ψυκτικό και επανέλεγχος με ανιχνευτές διαρροών ψυκτικού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Άζωτο +20 %: ακοή, σαπουνάδα· μετά ανιχνευτές.

Ερώτηση 29 — Αιτίες υδροδυναμικής αστοχίας· ευθύνη κατασκευαστή

Ερώτηση: Ποιες είναι οι αιτίες υδροδυναμικής αστοχίας και ποιες οφείλονται στον κατασκευαστή της σωλήνωσης;

Απάντηση:

Υδροδυναμικές αστοχίες (σελ. 514-515) είναι τα σφάλματα που συνεπάγονται μη επιθυμητές συνθήκες ροής: αντί για ομαλή ροή με σταθερή ή ομαλά μεταβαλλόμενη ταχύτητα, εμφανίζονται αποκολλήσεις (δίνες, στροβιλισμοί), υπερβολικές αντιστάσεις ή/και στραγγαλισμοί. Αιτίες — δύο κατηγορίες: Α) Κακός σχεδιασμός-μορφοποίηση του δικτύου — άμεση ευθύνη του μηχανικού που σχεδίασε και καθοδήγησε επιτόπου το έργο: λάθος διάμετροι/ταχύτητες, ακατάλληλη χάραξη, και ειδικά το υδραυλικό πλήγμα στη γραμμή υγρού (ταχύτητα > 1,8 m/s με απότομο κλείσιμο οργάνων), που «οφείλεται σε αδυναμία της μελέτης-σχεδιασμού». Β) Κακή εφαρμογή — ευθύνη του κατασκευαστή/τεχνίτη της σωλήνωσης, συχνά από αμέλεια, ανοργανωσιά ή άγνοια: 1. χρησιμοποιούνται γωνίες αντί για ανοιχτές καμπύλες, χωρίς λόγο (π.χ. στενότητα χώρου)· 2. γίνονται διακλαδώσεις «φυτευτές», δηλαδή χωρίς τυποποιημένα εξαρτήματα (ταφ) αλλά με κομμάτια σωλήνα· 3. χρησιμοποιούνται συστολές τύπου «Αμερικής» αντί τύπου «Αγγλίας» (μπουκάλα)· 4. κάμπτονται σωλήνες χωρίς τα ειδικά εργαλεία (πρέσες, καλούπια, ελατήρια), οπότε χάνεται η κυκλική μορφή του σωλήνα και η λεία επιφάνεια του τοιχώματος· 5. εφαρμόζονται ακατάλληλα αποφρακτικά όργανα (σύρτες ή επιστόμια αντί για σφαιρικούς διακόπτες ροής, σφαιρικοί διακόπτες μειωμένης διατομής αντί ολικού περάσματος). Σε ορισμένες περιπτώσεις επιβάλλεται η χρήση διαφορετικών εξαρτημάτων από το κριτήριο «ομαλής ροής» — αυτό είναι επιλογή και ευθύνη του μελετητή, ο οποίος λαμβάνει υπόψη την ανωμαλία· ο τεχνίτης πρέπει να ακολουθεί πιστά τις οδηγίες της μελέτης και κάθε απόκλιση να τη γνωστοποιεί στον υπεύθυνο μηχανικό. Συνέπειες: σπατάλη στην εγκατάσταση (μεγαλύτερες αντλίες/συμπιεστές), σπατάλη ενέργειας, φθορές, θόρυβος (ο ασυνήθιστος θόρυβος ροής προδίδει την αστοχία) και κραδασμοί.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Υδροδυναμική αστοχία = μη ομαλή ροή (δίνες, στροβιλισμοί, υπερβολικές αντιστάσεις, στραγγαλισμοί, υδραυλικό πλήγμα). Αιτίες: κακός σχεδιασμός (ευθύνη μηχανικού — π.χ. υδραυλικό πλήγμα από ταχύτητα > 1,8 m/s) και κακή εφαρμογή από τον κατασκευαστή: γωνίες αντί ανοιχτών καμπυλών, «φυτευτές» διακλαδώσεις χωρίς ταφ, συστολές «Αμερικής» αντί «Αγγλίας» (μπουκάλα), κάμψη χωρίς ειδικά εργαλεία (παραμόρφωση διατομής), ακατάλληλα αποφρακτικά όργανα (σύρτες/επιστόμια, σφαιρικοί μειωμένης διατομής). Συνέπειες: σπατάλη ενέργειας, φθορές, θόρυβος, κραδασμοί.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Γωνίες, φυτευτές, Αμερικής, κάμψη, σύρτες — τεχνίτης.

Ερώτηση 30 — Μηχανικές αστοχίες σωλήνωσης

Ερώτηση: Τι είναι οι μηχανικές αστοχίες σε μία σωλήνωση;

Απάντηση:

Μηχανικές αστοχίες (σελ. 516, περίληψη 518) είναι οι βλάβες της σωλήνωσης που οφείλονται σε ταλαντώσεις των σωλήνων (και σε συστολοδιαστολές), οι οποίες είναι δυνατό να προκαλέσουν ρωγμές ή και σπάσιμο (ιδίως στις κολλήσεις, στα ρακόρ και στα σημεία στήριξης — κόπωση υλικού) και άρα διαρροές ψυκτικού. Προέλευση των ταλαντώσεων: από τους κραδασμούς του συμπιεστή (ιδίως παλινδρομικού — παλμοί πίεσης στην κατάθλιψη/αναρρόφηση και μηχανικές δονήσεις) και των ανεμιστήρων (συμπυκνωτή, εξατμιστή), που μεταδίδονται στο δίκτυο· είναι πιο σημαντικές όταν το δίκτυο είναι εκτεταμένο και η διάμετρος των σωλήνων μεγάλη (> 1"), οπότε οι μάζες και τα μήκη ταλάντωσης είναι μεγαλύτερα. Άλλη αιτία: η μη πρόβλεψη της εκτόνωσης των συστολοδιαστολών — οι σωλήνες αλλάζουν μήκος με τη θερμοκρασία (γραμμή κατάθλιψης θερμή, αναρρόφηση ψυχρή), και αν είναι άκαμπτα στερεωμένοι χωρίς δυνατότητα κίνησης αναπτύσσονται τάσεις που οδηγούν σε παραμόρφωση/ρωγμές. Περιορισμός: α) σωστή στήριξη των σωλήνων (κατάλληλα στηρίγματα σε σωστές αποστάσεις, ελαστικά παρεμβύσματα), που πρέπει να συνδυάζει τη στιβαρότητα της κατασκευής με τη δυνατότητα συστολοδιαστολής (ολισθαίνοντα στηρίγματα, βρόχοι/καμπύλες εκτόνωσης)· β) χρήση ειδικών αντικραδασμικών τεμαχίων (εύκαμπτοι μεταλλικοί σωλήνες/αντιδονητικά) στις συνδέσεις του συμπιεστή, ειδικά όταν είναι παλινδρομικός, και αντικραδασμικές βάσεις στον συμπιεστή/ανεμιστήρες· γ) αποφυγή συντονισμού (αλλαγή μήκους τμημάτων/στηρίξεων), σιγαστήρας στην κατάθλιψη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Βλάβες (ρωγμές ή σπάσιμο σωλήνων/συνδέσεων) που οφείλονται σε ταλαντώσεις των σωλήνων από τους κραδασμούς του συμπιεστή (ιδίως παλινδρομικού) και των ανεμιστήρων — σημαντικότερες σε εκτεταμένα δίκτυα με διαμέτρους > 1" — καθώς και στη μη πρόβλεψη εκτόνωσης των συστολοδιαστολών. Περιορίζονται με σωστή στήριξη (στιβαρή αλλά με δυνατότητα συστολοδιαστολής) και αντικραδασμικά τεμάχια στις συνδέσεις του συμπιεστή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ταλαντώσεις (συμπιεστής, ανεμιστήρες, > 1") → ρωγμές.

Ερώτηση 31 — Προστασία χαλκοσωλήνα από καυσαέρια μαζούτ σε ταράτσα

Ερώτηση: Πώς προφυλάσσουμε μία χαλκοσωλήνα από χημική διάβρωση όταν πρέπει να τοποθετηθεί σε μία ταράτσα που υπάρχουν καυσαέρια από μαζούτ;

Απάντηση:

Το πρόβλημα (σελ. 516): τα καυσαέρια των λεβητοστασίων πετρελαίου (μαζούτ αλλά και Diesel) περιέχουν θειούχες ενώσεις (SO₂/SO₃ από το θείο του καυσίμου, που με την υγρασία δίνουν θειώδες/θειικό οξύ), οι οποίες προσβάλλουν και αποσαθρώνουν τον χαλκό — χημικοτεχνική αστοχία που εμφανίζεται στις σωληνώσεις που τοποθετούνται στις ταράτσες κτιρίων όταν δεν τηρούνται οι αποστάσεις ασφαλείας από τις καπνοδόχους ή δεν προστατεύονται κατάλληλα οι χαλκοσωλήνες που εκτίθενται στα καυσαέρια. Μέτρα προφύλαξης: 1. Τήρηση αποστάσεων ασφαλείας από την καπνοδόχο: χάραξη της σωλήνωσης μακριά από το στόμιο και από τη διεύθυνση διασποράς των καυσαερίων (λαμβάνοντας υπόψη τους επικρατούντες ανέμους), όσο το δυνατόν στην προσήνεμη πλευρά και χαμηλά· ενδεχομένως προέκταση/ανύψωση της καπνοδόχου ώστε τα καυσαέρια να απομακρύνονται. 2. Κατάλληλη προστασία (θωράκιση) των χαλκοσωλήνων: α) θερμομόνωση κλειστών κυψελών (Armaflex) με εξωτερικό προστατευτικό περίβλημα (μανδύας αλουμινίου/γαλβανισμένης λαμαρίνας ή ανθεκτικό στην UV και στα οξέα πλαστικό κάλυμμα), ώστε ο χαλκός να μην έρχεται σε επαφή με την ατμόσφαιρα των καυσαερίων και την υγρασία· β) επάλειψη/επίστρωση των γυμνών τμημάτων και των συνδέσεων με αντιδιαβρωτικά βερνίκια ή ταινίες (εποξειδικά, PVC ταινία), ή χρήση επενδυμένων (πλαστικοποιημένων) χαλκοσωλήνων· γ) τοποθέτηση των σωλήνων μέσα σε κλειστό κανάλι/σχάρα με κάλυμμα (μεταλλικό ή πλαστικό), σφραγισμένο, που λειτουργεί ως ασπίδα έναντι των καυσαερίων και της βροχής· δ) σε ακραίες περιπτώσεις χρήση ανοξείδωτου ή χαλυβδοσωλήνα στο εκτεθειμένο τμήμα, με σωστή σύνδεση (ορειχάλκινο εξάρτημα Cu-Fe για αποφυγή γαλβανικής διάβρωσης). 3. Περιοδική επιθεώρηση των εκτεθειμένων τμημάτων (πρασίνισμα-αποσάθρωση χαλκού) και αποκατάσταση της προστασίας. Γενικά, η αντιμετώπιση στηρίζεται στην απομάκρυνση από την πηγή και στη φυσική απομόνωση του χαλκού από το διαβρωτικό περιβάλλον.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τηρούμε αποστάσεις ασφαλείας από την καπνοδόχο (χάραξη μακριά από τη διασπορά των καυσαερίων, τυχόν ανύψωση καπνοδόχου) και προστατεύουμε κατάλληλα τους χαλκοσωλήνες ώστε να μην εκτίθενται στα θειούχα καυσαέρια: μόνωση κλειστών κυψελών με εξωτερικό μανδύα αλουμινίου/λαμαρίνας ή ανθεκτικό κάλυμμα, αντιδιαβρωτική επάλειψη ή ταινία στα γυμνά τμήματα και τις συνδέσεις (ή επενδυμένοι χαλκοσωλήνες), κλειστό κανάλι με κάλυμμα, ενδεχομένως ανοξείδωτος σωλήνας στο εκτεθειμένο τμήμα· περιοδική επιθεώρηση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αποστάσεις από καπνοδόχο + μόνωση/μανδύας/επάλειψη.

Προηγούμενο Στοιχείο

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο