Strona dla uczniów technikum

 

Strona główna

Galeria Mapa strony Historia Kontakt PSBiG Filmy  

Technik urządzeń i systemów energetyki odnawialnej

 

     Vademecum energetyki odnawialnej

Energia wód płynących Energia słoneczna Energia geotermalna Energia wiatru
Pompy ciepła Biomasa Biogaz Energia oceanów
Ustawy i rozporządzenia
Jesteś: Vademecum odnawialnych źródeł energii→Pompy ciepłaObsługa pomp ciepłaSerwis pomp ciepła

11.8 Serwis pomp ciepła  

11.8.1 Problemy w pracy pomp ciepła

11.8.2 Serwis sprężarek

11.8.3 Napełnianie i odpowietrzanie czynnika w dolnym źródle ciepła

11.8.4 Sterowniki do pomp ciepła

11.8.5 Uruchamianie i regulacja pomp ciepła (ustawianie krzywej grzania, krzywa odszraniania, itd.)

11.8.6 Stany awaryjne pomp ciepła i metody ich usuwania

11.8.7 Warunki gwarancji pomp ciepła

11.8.8 Okresowe przeglądy pomp ciepła

 

11.8.1 Problemy w pracy pomp ciepła

 

Pompy ciepła są bardzo nowoczesnymi i zautomatyzowanymi urządzeniami. Przy prawidłowym zaprojektowaniu i eksploatacji nie generują żadnych dodatkowych kosztów, przyczyniając się do znacznego obniżenia rachunków za ogrzewanie czy przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Z uwagi na rosnącą popularność i zmieniające się przepisy odnośnie energochłonności budynków, zaczynają być jednak niesłusznie traktowane jako swoiste remedium na wszystkie związane z tym wymagania. Dobór pomp, jako podstawowego źródła ciepła w budynku zaczyna być standardem, a ich sprzedaż przypomina w wielu przypadkach marketing sieciowy, a nie logiczne rozwiązanie. Należy pamiętać, że pompy ciepła są urządzeniami relatywnie drogimi i ich projektowanie, jak i montaż nie może być prowadzony przez osoby przypadkowe. Decyzja o zakupie pompy powinna mieć też swój rachunek ekonomiczny, z symulacją kosztów wytwarzania energii w ciągu najbliższych lat. Poniżej o podstawowych problemach w pracy pomp ciepła popełnianych zarówno na etapie projektowania jak i eksploatacji.

 

Błędy na etapie projektowania systemu

 

1. Błędne wyliczenie OZC (ogólnego zapotrzebowania na ciepło w budynku).

To bardzo częsty błąd projektanta, który przy obliczaniu zapotrzebowania kieruje sie danymi zawartymi tylko w projekcie technicznym budynku, bez przeprowadzenia wywiadu z użytkownikiem. Budynek nie musi wcale odzwierciedlać założeń projektowych. Przy realizacji inwestycji występuje często pewna dowolność odnośnie zastosowanych materiałów i technologii. Zmiany dotyczą np. okien, drzwi zewnętrznych, czy nawet grubości zastosowanej izolacji. Przy wyliczaniu zapotrzebowania na ciepłą wodę wywiad jest wręcz niezbędny, bowiem jej zużycie zależy często od przyzwyczajeń mieszkańców. Generalnie przy błędnym wyliczeniu zapotrzebowania na ciepło dochodzi do niedowymiarowania lub przewymiarowania pompy ciepła.

 

2. Niedowymiarowanie pompy ciepła.

Dobór za małej pompy, nie będącej w stanie pokryć zapotrzebowania na ciepło, będzie szybko odczuwalny w postaci większych rachunków. Użytkownik budynku będzie zmuszony korzystać z dodatkowego źródła ciepła w celu dogrzania pomieszczeń. Mała pompa ciepła, to z pewnością mniejszy jednorazowy kosztu jej zakupu. Wielu klientów może nawet zachęcać projektanta do takiego rozwiązania, licząc na "chwilowe" oszczędności. Należy wtedy przeprowadzić dokładna symulację kosztów w ciągu najbliższych lat. Takie pozorne oszczędzanie szybko może zwrócić się przeciwko nam. Zwracam uwagę, że potencjalnym klientem pompy ciepła jest właściciel budynku energooszczędnego w którym tradycyjne źródła ciepła, typu kominek czy kocioł na biomasę nie mają racji bytu. Do pomp projektuje się ogrzewania podłogowe, zamiennikiem źródła ciepła może być tutaj co najwyżej kocioł gazowy lub dogrzewanie elektryczne farelkami. Inwestowanie w dodatkowy kocioł to poważny wydatek, dogrzewanie prądem - to już ekstrawagancja. Po kilku latach możemy zapomnieć o oszczędnościach.

 

3. Przewymiarowana pompa ciepła.

Sytuacja odwrotna do opisanej. Projektant dobiera zbyt dużą pompę ciepła, nie biorąc pod uwagę np. wymiany okien w budynku. Duża pompa pracuje niestabilnie, często potrafi nawet nie dogrzać budynku (kuriozum), w wyniku zadziałania sterownika. Dlaczego tak się dzieje? Pompy mają swoją charakterystykę pracy (krzywą sprawności) w której mogą się poruszać.  Przy obliczeniowej temperaturze zewnętrznej np. -20C, (na taką oblicza się zapotrzebowanie na ciepło), pompa przewymiarowana będzie pracować prawidłowo, ale z obniżoną mocą. Zapotrzebowanie budynku wyniesie np. 7kW, a pompa ma 10kW mocy nominalnej. Jeśli konstrukcja pompy na to pozwala ( posiada sprężarkę o modulowanej mocy), to pompa samoistnie dopasuje wtedy moc do zapotrzebowania na ciepło. Jednak tak niskie temperatury występują rzadko. Przez większą część sezonu grzewczego temperatura może być znacznie wyższa i pompa będzie musiała dalej obniżać swoją moc. Przy wzroście temperatury powyżej zera przewymiarowana pompa może tak dalece przesunąć charakterystykę pracy, że sterownik zdecyduje o jej wyłączeniu. Zwykle przewymiarowane pompy w pewnym zakresie temperatur przechodzą w pracę impulsową (załączają się i wyłączają co kilka minut), co prowadzi do ich szybszego zużycia.

 

4. Źle dobrane dolne źródło ciepła

W instalacjach z pompami ciepła wszystkie trzy elementy systemu - pompa ciepła, dolne źródło ciepła i górne źródło ciepła, muszą ściśle do siebie pasować. Przewymiarowane dolne źródło ciepła nie jest jeszcze wielkim problemem. Po prostu nasza inwestycja wolniej się zwróci, ale pompa będzie pracować prawidłowo. Znacznie gorzej jest niedowymiarować dolne źródło. Wielu inwestorów słysząc koszty wykonania np. odwiertów i zapuszczenia sond gruntowych łapie się za głowy i próbuje szukać oszczędności - nic bardziej mylnego! Zbyt małe dolne źródło ciepło, lub źle doszacowana jego moc przez projektanta powoduje, że czynnik krążący w obiegu sprężarki nie ma możliwości całkowitego odparowania (problem ten omówiłem szerzej w serwisie sprężarek). Powracający do sprężarki czynnik musi być zawsze w postaci gazowej,  przy braku jego odparowania czynnik wraca w postaci ciekłej, ma niskie ciśnienie  i kontroler pompy ciepła (presostat niskiego ciśnienia) ją wyłączy. W sytuacjach skrajnych, może nawet dojść do "zalania" sprężarki ciekłym czynnikiem i jej uszkodzenia. To oczywiście zjawiska sporadyczne, znacznie częściej źle dobrane dolne źródło ciepła w pierwszej fazie obniży sprawność pompy ciepła, pompa nie będzie po prostu mogła pobrać z dolnego źródła wystarczającej ilości energii. Temperatura dolnego źródła powracająca do  pompy będzie niższa niż projektowana, dla kompensacji mocy pompa wydłuży więc swoją pracę, co z kolei spowoduje większy pobór prądu (wyższe rachunki). Jeszcze innym problemem w przypadku dolnego źródła ciepła w postaci wymiennika gruntowego jest stopniowa utrata jego zdolności odtwarzania ciepła. Wysoko obciążony wymiennik gruntowy ulega wtedy stopniowemu wychłodzeniu, aż do całkowitego zamrożenia. Sytuacja taka może unieruchomić pompę na wiele dni.

Skąd się biorą takie błędy? Z nieodpowiedniego oszacowania wydajności cieplnej gruntu, braku znajomości budowy geologicznej kolejnych jego warstw (sondy gruntowe), niedoszacowania wilgotności, itp.

 

 

5. Źle dobrane górne źródło ciepła.

należy przez to rozumieć źle zaprojektowany odbiornik ciepła od pompy. Odbiornikiem może być ogrzewanie podłogowe (dla pompy pracującej w układzie c.o.) lub zasobnik ciepłej wody. Najwięcej błędów pojawia się w doborze zasobnika, przy czym błędna może być nie tylko jego objętość ale też sama budowa. Zasobniki w instalacjach z pompami ciepła powinny być do nich dedykowane. Musimy pamiętać, że pompa ciepła pracuje na znacznie niższych parametrach niż kocioł, temperatura na zasilaniu nie przekracza z reguły 50C. Powoduje to konieczność stosowania wymienników o dużej powierzchni wymiany ciepła. Po stronie centralnego ogrzewania należy projektować ogrzewania akumulacyjne, zdolne do odbioru energii przez wiele godzin, jak: ogrzewania podłogowe, ścienne, sufitowe. Podłączanie pompy ciepła pod grzejniki jest tutaj dużym błędem. Grzejniki nie będą w stanie zapewnić wystarczającej mocy zdolnej do ogrzania pomieszczeń. Grzejnik sprzedawany w sklepie o mocy nominalnej 1000W, posiada ją dla parametrów zasilania 75/65C, przy parametrach obniżonych do 55/45C moc spada do 500W, przy jeszcze niższych 50/40 moc grzejnika nie przekracza 350W. Dla zapewnienia wystarczającej ilości energii grzejniki musiałyby być co najmniej 2x większe.

 

Błędy montażowe

 

Jest ich bardzo wiele, dlatego poniżej skupimy się tylko nad tymi najbardziej popularnymi.

 

Zapowietrzona instalacja dolnego źródła ciepła.

Powodem jest najczęściej nieodpowiednie odpowietrzanie w czasie napełnianie kolektora gruntowego. Do napełniania należy wykorzystywać specjalne urządzenia napełniające z pompą napełniającą. Ręczne wlewanie glikolu sprzyja powstawaniu dużych ilości pęcherzy powietrza. Ich usuwanie z instalacji dolnego źródła ciepła trwa potem miesiącami. Powietrze w instalacji powoduje stały spadek ciśnienia i obniżanie się w naczyniu wyrównawczym poziomu czynnika. Należy go wtedy uzupełnić (przy prawidłowej pracy naczynie wyrównawcze powinno być wypełnione co najmniej w 1/3 wysokości).

 

Błędne wykonanie kolektora gruntowego

Wyróżnić tutaj można cały szereg błędów popełnianych przez wykonawców, jak:

- umieszczenie kolektora poziomego na zbyt małej głębokości, lub w gruncie antropogenicznym (zmienionym przez działalność właściciela działki), skutkiem czego kolektor zostaje odsłonięty przez długotrwałe opady deszczu i narażony na przemarzanie 

- błędnie wykonane uszczelnienie sondy gruntowej. zalecane jest tutaj stosowanie metody betonowania podwodnego. zalewanie otworu sondy od góry nie zapewnia odpowiedniego odpowietrzenia mieszanki betonowej

- zbyt gęste rozmieszczenie w gruncie sond pionowych, sondy wzajemnie wpływają na siebie przyspieszając proces wychłodzenia gruntu

- zbyt odległe położenie sond lub wymiennika gruntowego od pompy ciepła (duże straty ciśnienia wymagające zastosowania większych pomp obiegowych)

 

Wadliwie wykonane uzbrojenie instalacji kolektora gruntowego

Sondy pionowe, kolektory poziome wykonywane są często jako układy złożone wyposażone w wiele osobnych obiegów. Dla prawidłowej pracy, napełniania jak i późniejszego serwisu obiegi takie powinny być zrównoważone hydraulicznie, posiadać osobne zawory odcinające i odpowietrzenia.

 

Zastosowanie w obiegu dolnego źródła niewłaściwej cieczy

Kolektory gruntowe (zwane też solankowymi) napełniamy zwykle roztworem glikolu propylenowego. Producenci zalecają tutaj stosowanie roztworów o stężeniu 25-33%. Kupując koncentrat glikolu należy go w odpowiednim stopniu rozcieńczyć. Jak wyliczyć prawidłowe proporcje wody w stosunku do glikolu? Możemy tutaj zastosować wzór:

 

                                                  Gl = Wl x (A/B)      [litry]

gdzie:

Gl - ilość glikolu w postaci koncentratu

Wl - ilość roztworu w litrach

A - stężenie zalecane w %

B - stężenie koncentratu %

 

Przykład: Chcemy uzyskać 250 litrów roztworu o zawartości 30% glikolu, stosując koncentrat o zawartości 99,5%.

Obliczenia:

                                                    Gl = 250 x (30/99,5) ≈ 75 litrów koncentratu

                                                    250-75 = 175 litrów wody

 

UWAGA - do rozcieńczania glikolu należy użyć wody miękkiej, najlepiej zdemineralizowanej, tak jak do chłodnicy. Woda wodociągowa zawiera zawsze dużą ilość soli mineralnych i tlenu.

 

 

Hałas podczas pracy

Jeśli nie jest spowodowany przez uszkodzona sprężarkę, to może mieć przyczynę w nieprawidłowym podłączaniu pompy ciepła do instalacji grzewczej. Należy zawsze stosować tutaj połączenia elastyczne nie przenoszące wibracji na instalację.

 

Błędnie odprowadzane skropliny z powietrznej pompy ciepła.

Parownik powietrznej pompy ciepła powinien być umieszczany w przestrzeni swobodnej w pewnej odległości od ściany budynku. Nawet w takim wykonaniu raz na jakiś czas wymagane jest tzw. odszranianie parownika. Załączana jest wtedy specjalna grzałka która podgrzewa parownik topiąc gromadzący się na nim szron. Przy oszranianiu z parownika kapie woda która powinna być usuwana do kanalizacji. Jeśli tego nie zrobimy, kapiąca woda może zawilgacać ścianę zewnętrzna, powodować wykwity na murach, itp. W zimie kapiący parownik powoduje oblodzenie stanowiąc zagrożenie dla pieszych (jednostki zewnętrzne nad ciągami komunikacyjnymi).

 

Błędy eksploatacyjne

 

 Niewłaściwa eksploatacja terenu ponad wymiennikiem gruntowym

Teren ponad wymiennikiem gruntowym nie powinien być pokryty utwardzoną nawierzchnią, zalesiony lub przeznaczony pod uprawy. Powinien być on wystawiony na swobodne oddziaływanie promieniowani słonecznych, co sprzyja jego regeneracji. Poważnym błędem jest przykrywanie takiego gruntu kostką brukową, płytami chodnikowymi, betonem, asfaltem lub inną powierzchnią blokującą wnikanie promieni słonecznych, ponieważ może to utrudnić regenerację gruntu, czyli spowodować jego zbytnie wychłodzenie.

 

Ustawienie zbyt wysokiej krzywej grzewczej

Podczas pierwszego uruchomienia obowiązkiem serwisanta jest ustawienie krzywej grzewczej na sterowniku pompy (przy sterowaniu w funkcji regulatora pogodowego). Krzywą ustala się według wzoru (zob. regulacja krzywej grzewczej). Często użytkownicy po zaznajomieniu się z funkcjami sterownika samodzielnie zmieniają kąt nachylenia krzywej. Ustawienie zbyt wysokiego numeru krzywej (dużego pochylenia) powoduje przegrzanie budynku, szczególnie w zimie przy niskiej temperaturze. Pociąga też za sobą znaczny wzrost zużycie energii do napędu sprężarki o nawet kilkadziesiąt procent. 

  Brak okresowych kontroli cieczy roboczych

Ciecze robocze  roztwory glikolu) należy poddawać okresowej kontroli, podczas której sprawdza się m.in. stężenie jonów wodorowych (pH), rezerwę alkaliczną oraz gęstość roztworu. Jest to konieczne, ponieważ podczas eksploatacji ciecze robocze mogą ulegać destrukcji będącej efektem różnorakich przemian chemicznych. Kontrola pH jest szczególnie wskazana w pompach ciepła nie posiadających tzw. wziernika, w których nie ma możliwości wizualnego sprawdzenia stanu cieczy roboczej. 

Brak lub złe uzupełnianie ubytków cieczy roboczych

W przypadku wystąpienia ubytków cieczy roboczej należy je uzupełnić, aby zapewnić prawidłowość działania instalacji. Uzupełnienie takie musi być jednak wykonane prawidłowo. Jeżeli ciecz roboczą stanowi wodny roztwór glikolu nie wolno jej niedoboru uzupełniać wodą, ponieważ spowoduje to zmniejszenie stężenia glikolu w roztworze, co zaskutkuje obniżeniem temperatury krzepnięcia cieczy roboczej i zwiększy prawdopodobieństwo jej zamarznięcia. Konieczność uzupełnienia cieczy roboczej może wystąpić przy stwierdzeniu:

- powietrza w cieczy na wzierniku

- zadziałanie presostatu niskiego ciśnienia

Zawyżone rachunki w pierwszym okresie używania systemu
Często w nowobudowanych obiektach odczuwalne są wyjątkowo wysokie koszty eksploatacji pompy
ciepła w pierwszym sezonie lub pierwszych dwóch sezonach użytkowania. Często traktowane jest to
przez inwestorów jako błąd , chociaż nim nie jest. Należy bowiem pamiętać o tym, że nowy budynek
zawiera wiele tzw. wilgoci technicznej- wody będącej składnikiem betonu, zapraw, tynków, itp.,
przez co ogrzewanie w pierwszym sezonie grzewczym ma za zadanie również usunięcie tej wilgoci.
Powoduje to wzrost zapotrzebowania budynku na ciepło dostarczane przez system pompy ciepła,
przez co rachunki za elektryczność są w tym okresie wyższe niż w okresach późniejszych. Należy
jednak pamiętać, że problem ten dotyczy wszystkich systemów grzewczych, nie tylko pompy ciepła, a
więc błędem jest traktowanie tego jako nieprawidłowość.

 

 

11.8.2 Serwis sprężarek

11.8.2.1 Problemy w pracy sprężarek

11.8.2.2.Oleje do chłodzenia i ich wymiana

11.8.2.3 Zasady montażu przewodów dla prawidłowego smarowania

 

 

Kiedy sprężarka pracuje prawidłowo, a kiedy nie? Czy można to rozpoznać lub zmierzyć? Czy sprężarka może ulec uszkodzeniu i jakie są tego przyczyny?

Każda pompa ciepła w momencie zakupu jest na gwarancji producenta. Wszelkie uszkodzenia na etapie montażu wynikają z winy instalatora, znacznie rzadziej są spowodowane defektem sprzętu. Jeśli pompa jest na gwarancji - nie próbujmy w żadnym wypadku na własną rękę naprawiać jakichkolwiek uszkodzeń, serwis pozostawmy specjalistom. Pamiętajmy jednak, że warunkiem udzielenia gwarancji jest przestrzeganie zasad obsługi i konserwacji urządzenia przewidzianych w instrukcji. Należy się z nią zapoznać.

 

Uszkodzenia sprężarek w pompach ciepła mogą mieć generalnie  przyczyny mechaniczne lub elektryczne.

11.8.2.1.1 Przyczyny mechaniczne

1. Zatarcie sprężarki - wynika najczęściej z niedostatecznej ilości oleju, braku oleju lub jego złej jakości. Każda sprężarka wymaga smarowania, dlatego olej dostarczany jest do nich fabrycznie. Sprężarki rotacyjne i spiralne posiadają miskę olejową (rys.)

 

Rys. Sprężarka inwerterowa Sanyo. U dołu widoczna misa olejowa.

 

Olej w sprężarkach w czasie pracy miesza się z czynnikiem chłodniczym, dlatego jego skład musi być odpowiedni, aby nie powodował zmian w jakości samego czynnika. tak naprawdę każda firma ma własne dedykowane do danego modelu sprężarki i czynnika chłodniczego rodzaje oleju. Użycie innych gatunków może spowodować utratę gwarancji.

Dlaczego w instalacji sprężarkowej brakuje oleju? Przyczyn może być kilka, np.:

- zbyt rozległa instalacja

- zbyt mała ilość oleju w sprężarce

- błędy serwisu po wykonaniu okresowych napraw, wymian, itp.

Zbyt rozległa instalacja - olej w czasie pracy sprężarki łączy się z czynnikiem chłodniczym i krąży wraz z nim po całej instalacji.  Przy małych instalacjach ilość oleju przedostająca się poza sprężarkę jest na tyle mała, że nie grozi to jej uszkodzeniem (olej zalewany jest zwykle fabrycznie z pewnym nadmiarem). Przy rozległej instalacji czas powrotu oleju do sprężarki, może być zbyt długi, dlatego zaleca się instalować za sprężarką, a przed skraplaczem odolejacz. Powoduje on szybki powrót oleju do misy olejowej. Za odolejaczem należy dodatkowo zastosować zawór zwrotny, aby  wyeliminować całkowicie ryzyko zalania odolejacza ciekłym czynnikiem ze skraplacza. Pamiętajmy aby odolejacz po zamontowaniu wstępnie zalać olejem.

 

Błędy serwisowe - często przy wymianie lub uzupełnianiu czynnika chłodniczego serwisanci nie biorą pod uwagę, że wraz z płynem usuwają z obiegu także część oleju.

Fot. Wygląd sprężarki ślimakowej po utracie oleju i smarowaniu przy użyciu samego czynnika roboczego.

 

Wykrycie podczas wycieku utraty oleju jest dość łatwe. Olej widoczny jest zawsze w postaci tłustych zacieków.

 

2. zalanie sprężarki olejem

 

Odwrotną sytuacją do braku oleju smarującego, jest jego nadmiar powodujący niebezpieczeństwo zalania sprężarki olejem. Przyczyna jest na ogół błąd instalacji polegający na zaleganiu oleju w poszczególnych jej częściach. Nie spływanie oleju do misy olejowej powoduje częstsze jego dolewanie, aż dochodzi do zjawiska przekroczenia ilości krytycznej i nagłego zassania bardzo dużej ilości oleju. Olej zalega w tzw. pułapkach olejowych (niepotrzebnych zasyfonowaniach) zbyt dużej średnicy przewodach, przewymiarowanych parownikach itp. Ogólnie wydzielanie oleju z czynnika roboczego zachodzi przy zbyt małej prędkości  jego przepływu. Pamiętajmy, że przy wymianie oleju na nowy należy go zawsze tyle dolać do instalacji ile zostało z niej spuszczone. przy wymianie sprężarki na nową należy pamiętać, że nowa będzie zawsze całkowicie zalana olejem. Trzeba więc sprawdzić, czy czasem w naszej instalacji nie został olej z poprzedniej sprężarki. Może się bowiem okazać, że mamy go teraz stanowczo za dużo. Przy remoncie sprężarek i spuszczeniu z nich oleju bez uprzedniego pomiaru objętości, możemy jego ilość odczytać na tabliczce znamionowej sprężarki. Ale UWAGA! - ze sprężarki nigdy nie da się spuścić oleju w całości. Przy jego dolewaniu należy odjąć od ilości fabrycznej około 10% objętości.

 

3. Zalanie sprężarki ciekłym czynnikiem.

Sprężarka dla prawidłowej pracy powinna zasysać tylko pary czynnika roboczego. Przy prawidłowym montażu zaworu rozprężnego oraz odpowiednio dużym dolnym źródle ciepła (parowniku), cały czynnik roboczy powinien zdążyć odparować przed dotarciem do sprężarki. Przy zbyt małym parowniku, lub zbyt małej ilości ciepła w dolnym źródle, w parowniku zaczyna zalegać czynnik w postaci ciekłej i przy załączeniu sprężarki zostaje zassany i może  prowadzić do jej zalania. Czynnik w postaci ciekłej jest bardzo groźny dla sprężarki. Już przy niewielkich ilościach zalega w karterze sprężarki mieszając się z olejem i powodując jego pienienie. W większej ilości może całkowicie uszkodzić sprężarkę. Pamiętajmy, że ciecze są nieściśliwe. Próba ich sprężenia prowadzi do bardzo dużego wzrostu ciśnienia mogącego mechanicznie uszkodzić delikatne elementy sprężarki.

Po czym poznać że sprężarka jest zalewana ciekłym czynnikiem? Najczęściej po oszronieniu jej korpusu

 

 

Fot. Oszroniona sprężarka

 

4. Zanieczyszczona instalacja

 

To na szczęście coraz rzadszy  przypadek jednak wciąż występuje, dlatego musimy go omówić. 

Problem zanieczyszczenia wnętrza sprężarki opiłkami miedzianymi spowodowany jest stosowaniem nieodpowiednich narzędzi przez monterów i serwisantów. Przecinanie rurek   istniejącej instalacji celem jej serwisu, czy nawet podłączanie nowej powinno być wykonywane wyłącznie obcinakami kółkowymi. Używanie do tego celu brzeszczotów powoduje zanieczyszczenie wnętrza przewodów opiłkami miedzianymi, które będą potem krążyć w instalacji i osadzać się na wewnętrznych elementach. Opiłki mogą prowadzić do zapychania filtrów jak i uszkodzeń elektrycznych sprężarki.

 

Przyczyny elektryczne

 

5. Złe podłączenie elektryczne sprężarki.

Pompy ciepła (tym samym sprężarki) wykonywane są jako urządzenia jednofazowe i trójfazowe. Urządzenia jednofazowe nie nastręczają problemów z podłączeniem. Inaczej jest z trójfazowymi, nieumiejętne podpięcie do sieci elektrycznej i zamiana faz powoduje błędne obroty sprężarki. Nie zauważenie w porę tej sytuacji powoduje stopniowe zniszczenie sprężarki. fachowiec zwykle rozpozna błędne podłączenie po dźwięku sprężarki. Dla pewności można przeprowadzić pomiary ciśnienia po stronie ssawnej i tłocznej, przy prawidłowej pracy po stronie tłocznej jest bardzo wyraźny skok ciśnienia.

 

6. Uszkodzenie silnika sprężarki przez kwas.

 

Problem kwasu w instalacjach sprężarkowych pomp ciepła jest wynikiem błędnych prac serwisowych po wyciekach czynnika chłodniczego lub przy wymianie samego oleju. Kwas powstaje w wyniku kontaktu oleju estrowego z powietrzem, a dokładniej z wilgocią zawartą w tym powietrzu. Olej estrowy jest higroskopijny, a więc bardzo pochłania wilgoć. Należy zatem chronić olej przed wilgocią w czasie jego przechowywania i napełniania instalacji. Po napełnieniu sprężarki i układu olejem jak najszybciej usuwamy z niego powietrze.  Do tego celu należy używać tylko i wyłącznie obojętnych i suchych gazów, najczęściej w tej roli stosowany jest azot.  Dokładnie osuszamy instalację chłodniczą przez wytworzenie próżni i odparowanie w tych warunkach resztek wody. 

 

Inny przyczyny uszkodzenia sprężarek

 

7. Zbyt częste załączanie sprężarki.

 

Błędny dobór pompy ciepła (np. zbyt mały zasobnik ciepłej wody) do naszej instalacji może powodować bardzo częste załączania sprężarki. Przy każdym załączaniu sprężarka pobiera bardzo duży prąd rozruchowy co powoduje jej przegrzewanie (przegrzewa się uzwojenie silnika). maksymalna zalecana ilość startów sprężarki w ciągu godziny nie powinna przekraczać 6 cykli. Daje  to średnio 5 minut  pracy i tyle samo minut odpoczynku. Przy krótszych przerwach sprężarka nie zdąży się wychłodzić i może dojść do przepalenia uzwojenia. Tak naprawdę praca sprężarki powinna być nieprzerwana przez kilka godzin. Najlepiej w nocy w czasie II taryfy.

 

8. Błędne lub niestabilne napięcie.

Kupując pompę ciepła niewiadomego pochodzenia lub na zagranicznych portalach sprawdźmy zawsze jej elektryczne parametry pracy. W wielu krajach napięcie urządzeń jest zupełnie inne niż w Polsce (np. w USA 115V). Podłączenie do sieci sprężarki pracującej na innym napięciu może ją bardzo szybko spalić. Zdarza się też że nasza sieć podlega dużym wahaniom napięcia (bliskie położenie siłowni wiatrowych, zakład spawalniczy w pobliżu działki, remonty sieci). Ponadnormatywne skoki napięcia mogą prowadzić do przegrzewania się uzwojenia silnika, a w skrajnych przypadkach do stopienia izolacji. 

 

11.8.2.2 Oleje do chłodzenia sprężarek

 

 Oleje stosowane do smarowania sprężarek w urządzeniach chłodniczych pompach ciepła i klimatyzatorach powinny się charakteryzować następującymi cechami:

• czystość chemiczna i mechaniczna
• dobra smarność, lepkość i płynność w wysokich i niskich temperaturach,
• wysoka stabilność termiczna i chemiczna w całym zakresie parametrów pracy urządzenia (niskie temperatury krzepnięcia i mętnienia, wysokie temperatury zapłonu i rozkładu)
• brak negatywnego oddziaływania na materiały konstrukcyjne urządzenia i czynniki chłodnicze,
• dobra mieszalność z czynnikami chłodniczymi,
• niska higroskopijność

O czystości środka smarnego tuż po wyprodukowaniu świadczą przede wszystkim jego barwa i przezroczystość. Mętnienie i ciemnienie oleju świadczy o obecności zanieczyszczeń mechanicznych (kurz, produkty reakcji chemicznych, itd.). Olej do sprężarek ziębniczych powinien zawierać jak najmniej żywic, asfaltów, popiołu, parafin i koksu. O stopniu rafinacji oleju świadczy jego liczba kwasowa (wskaźnik kwasowości, liczba neutralizacji). Liczba ta ma szczególne znaczenie dla sprężarek hermetycznych i półhermetycznych. Przeprowadzone w ostatnich latach badania wykazały jakie wartości koncentracji kwasów mogą doprowadzić do uszkodzenia uzwojenia silnika sprężarki.

Smarność, lepkość i płynność to parametry gwarantujące zapewnienie trwałego filmu olejowego na powierzchniach trących oraz zachowanie warunków powrotu oleju do sprężarki. W instalacjach chłodniczych stosuje się oleje o wartości współczynnika lepkości kinematycznej od 22 do 100 mm2/s. Zbyt duża lepkość powoduje znaczne zwiększenie tarcia, zbyt mała zaś może spowodować zacieranie się ruchowych części sprężarki. Dlatego należy pamiętać o tym, że wraz z obniżaniem się temperatury odparowania powinien być stosowany olej o coraz niższej wartości współczynnika lepkości kinematycznej. Niska temperatura krzepnięcia i mętnienia to kolejne cechy charakterystyczne, które powinien spełniać olej do instalacji chłodniczych. W niskich temperaturach wytrącają się cząsteczki parafiny utrudniając powrót oleju do sprężarki, zatykają się przewody olejowe i elementy rozprężne (szczególnie narażone są rurki kapilarne). Spełnienie warunku zapewnienia odpowiednio niskiej temperatury krzepnięcia oleju jest niezbędne ze względu na to, że w niskotemperaturowej części urządzenia ziębniczego, szczególnie w parowaczu, następowałoby osadzanie się oleju na ściankach aparatów. Utrudniałoby to w znacznym stopniu wymianę ciepła między czynnikiem chłodniczym a otoczeniem i praktycznie uniemożliwiało odprowadzanie oleju z tych aparatów. W instalacjach chłodniczych nie występuje bezpośrednie niebezpieczeństwo zapłonu oleju, jednak po przekroczeniu temperatury rozkładu termicznego następuje rozkład oleju i uwolnienie z niego substancji lotnych, co negatywnie odbija się na smarności. Przy długotrwałym przekroczeniu temperatury rozkładu oleju oraz jednoczesnej obecności powietrza, w instalacji następuje zgubna dla instalacji karbonizacja oleju. Niska higroskopijność oleju to kolejna z cech jaką powinien charakteryzować się olej chłodniczy. Obecność wody w instalacji chłodniczej – poza wszystkimi zgubnymi konsekwencjami dla instalacji – pogarsza właściwości smarne oleju, przyczynia się do tworzenia kwasów powodujących korozję urządzenia i platerowanie miedzią gorących części sprężarki. Biorąc pod uwagę tylko własności smarne oleju, jego nierozpuszczalność w czynniku chłodniczym byłaby niezwykle pożądana, gdyż nie występowałoby wówczas zjawisko spieniania środka smarnego w skrzyni korbowej przy obniżaniu ciśnienia oraz problemy ze zmianą jego lepkości. Z kolei w celu umożliwienia powrotu oleju do sprężarki, zdolność oleju do wytworzenia roztworów z ziębnikiem w pełnym zakresie temperatur roboczych instalacji jest niewątpliwą zaletą. Należy jednak pamiętać o fakcie występowania obszarów ograniczonej mieszalności (obszary rozwarstwienia) [1,4]. Są to przedziały temperatur, w których mieszanina rozwarstwia się na ziębnik i olej. Znajomość obszarów ograniczonej mieszalności (tzw. luk mieszalności) jest niezwykle istotna również z punktu widzenia odprowadzania oleju z parowacza. Dlatego odpowiedni dobór oleju do ziębnika ma znaczenie kluczowe. Ilość rozpuszczonego w oleju czynnika chłodniczego wpływa m.in. na:
• przepływ roztworu ziębnik-olej w przewodzie ssawnym (skuteczność odprowadzania oleju do sprężarki),
• własności smarne mieszaniny oleju i ziębnika w skrzyni korbowej (lepkość),
• spienianie się oleju w skrzyni korbowej przy obniżaniu panującego w niej ciśnienia (faza rozruchu sprężarki).
 

Rodzaje olejów

. Rodzaj zastosowanego oleju związany jest  ściśle zarówno z konstrukcją sprężarki, jak również z zakresem temperatur i ciśnień jej pracy, ale przede wszystkim zależy od rodzaju zastosowanego czynnika chłodniczego. Oleje chłodnicze podzielić można ze względu na: klasę lepkości, przeznaczenie i skład chemiczny.
Norma ISO 3448 wyróżnia następujące klasy lepkości olejów: 2, 3, 5, 7,10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220,320, 460, 680, 1000, 1500, gdzie liczby te odpowiadają nominalnej lepkości kinematycznej środka smarnego (wyrażonej w mm2/s) w temperaturze 40°C. Podział olejów chłodniczych ze względu na przeznaczenie (zgodnie z normą DIN 51 503-1):

KAA – oleje nierozpuszczalne w amoniaku,
KAB – oleje rozpuszczalne w amoniaku,
KC –oleje dla czynników z grup CFC i HCFC,
KD – oleje dla czynników z grup FC i HFC,
KE – oleje do współpracy z węglowodorami.
Litera W oznacza zawartość dodatków. Z uwagi na skład chemiczny wyróżnia się oleje roślinne, zwierzęce, mineralne i syntetyczne, przy czym dwie pierwsze grupy nie mają praktycznego zastosowania w urządzeniach chłodniczych. Oleje stosowane w technice chłodniczej i klimatyzacyjnej podzielić można na:
• oleje mineralne,
• oleje syntetyczne,
• oleje półsyntetyczne (mieszanina olejów mineralnych i syntetycznych).
Oleje mineralne powstają z przerobu ropy naftowej na drodze jej destylacji i rafinacji. Rozróżnia się oleje parafinowe i naftenowe. Oleje parafinowe – ze względu na dużą lepkość w wyższych temperaturach – używane są przede wszystkim do turbosprężarek. Do współpracy z tradycyjnymi czynnikami chłodniczymi stosuje się oleje naftenowe. Najczęściej stosowane z ziębnikami R 12, R 22, R 502, R 717, przy czym R 12 ma nieograniczoną zdolność rozpuszczania się w oleju mineralnym. Ziębniki R 22 i R 502 mają tę zdolność ograniczoną, toteż korzystnie jest dobrać olej o niskiej temperaturze krytycznej. Stosowane mogą być również do instalacji z R 290 i R 600a.
Oleje syntetyczne – konieczność wprowadzania ziębników bezchlorkowych wymusiła na producentach opracowanie odpowiednich do nich olejów syntetycznych wytwarzanych na bazie węglowodorów. W grupie tej wyróżnić można: alkilobenzeny, polialfaoleiny, poliglikole, poliestry kwasu krzemowego, oleje estrowe i inne.
Polialfaoleiny (PAO) są olejami o własnościach zbliżonych do własności olejów mineralnych. Z uwagi na korzystną lepkość w wyższych temperaturach najczęściej stosowane są do smarowania sprężarek w układach kaskadowych i w sprężarkach śrubowych pomp ciepła mocno obciążonych termicznie i mechanicznie. Ich wadą jest powodowanie kruchości niektórych uszczelnień oraz fakt, iż są silnie higroskopijne. Zastosowanie np. dla R 600a. Niektóre oleje polialfaoleinowe posiadają zdolność do tworzenia roztworów z R 717.
Oleje silikonowe – często stosowane w układach kaskadowych w zakresie temperatur od –140oC do –70oC. Posiadają wystarczającą rozpuszczalność w czynnikach chlorowcopochodnych i nie są agresywne w stosunku do materiałów stosowanych w technice chłodniczej i klimatyzacyjnej.
Alkilobenzeny (AB) – charakteryzują się bardzo dobrą rozpuszczalnością w czynnikach chlorowcopochodnych oraz w amoniaku R 717. Wykazują niewielką zdolność do spieniania przy rozruchu sprężarki. Najczęściej stosowane są z ziębnikami R 402A i B, R 401A, B i C, R 409A, R 408A.
Polialkiloglikole (PAG) – przede wszystkim stosowane do instalacji z czynnikiem R134a, jak również mogą być używane w instalacjach amoniakalnych R717. Dość powszechnie stosowane w sprężarkach klimatyzatorów samochodowych z R 134a. Odznaczają się niewielką utratą lepkości przy nasyceniu czynnikiem chłodniczym, dobrymi własnościami w niskich temperaturach oraz wysoką stabilnością termiczną. Najistotniejszą wadą jest ich higroskopijność, co stwarza szereg trudności przy montażu, wymaga bardzo dużej czystości instalacji i kultury technicznej.
Oleje estrowe (PŚ) – nowe bezchlorkowe czynniki chłodnicze praktycznienie mieszają się z tradycyjnymi olejami mineralnymi, dlatego opracowano środki smarne tworzone na bazie estrów, które wykazują dobrą rozpuszczalność z tymi płynami roboczymi. W niskich temperaturach oleje te posiadają obszary ograniczonej rozpuszczalności, których wpływ na prawidłowe funkcjonowanie urządzenia jest jednak niewielki. Oleje estrowe charakteryzują się również wysoką stabilnością termiczną oraz brakiem negatywnego oddziaływania na stosowane w instalacjach chłodniczych i klimatyzacyjnych materiały konstrukcyjne i uszczelniające. Stosowane są najczęściej z takimi ziębnikami jak R 134a, R 404A, R 507, R 23, R 401A, B i C. Poważną wadą tych środków smarnych jest wysoka zdolność pochłaniania wody, co utrudnia ich stosowanie. W związku z wycofywaniem z użycia freonów oraz problemów jakie przysparza czynnik R 134a, znaczna część producentów chłodniczych i klimatyzacyjnych urządzeń domowych oraz handlowych już obecnie opiera się na czynnikach naturalnych. Szczególnie przydatne okazały się w tych zastosowaniach takie czynniki jak propan i izobutan. Przewiduje się stosowanie tych czynników jako zamienniki dla freonu R 12 (propan) oraz R 22 (izobutan) głównie w domowych i handlowych chłodziarkach i zamrażarkach, w klimatyzatorach (w tym pojazdowych) oraz w pompach ciepła .W instalacjach pracujących z propanem jako czynnikiem chłodniczym zaleca się stosowanie olejów mineralnych o podwyższonej lepkości w stosunku do olejów współpracujących dotychczas z freonami. Z kolei izobutan, podobnie jak wycofywany z użycia czynnik R 12, posiada zdolność dotworzenia roztworów z olejami mineralnymi. Z uwagi na bardzo dobrą rozpuszczalność zaleca się wykorzystanie lejów o wysokiej klasie lepkości. Odpowiednie do sprężarek pracujących z izobutanem są też oleje alkilobenzenowe (AB) i półsyntetyczne środki smarne sporządzone na bazie olejów mineralnych i olejów AB, oleje polialfaoleinowe (POA) oraz poliestrowe (PŚ). Izobutan może współpracować również z niektórymi olejami poliglikolowymi (PAG), jest natomiast niekompatybilny z olejami silikonowymi

11.8.2.3 Zasady montażu przewodów dla prawidłowego smarowania sprężarki.

 

Przy  pompach ciepła pośredniego odparowania wszystkie przewody pomiędzy parownikiem i skraplaczem, a sprężarką wykonane są fabrycznie. Zadaniem montera jest tylko podłączenie wyjść do dolnego i górnego źródła ciepła, które nie podlegają niniejszym przepisom. Przy pompach z bezpośrednim odparowaniem lub pompach typu split sprężarka i parownik są rozdzielone i muszą być prawidłowo połączone. Należy tutaj pamiętać o wymaganiach dotyczących smarowania sprężarki i problemie porywania oleju smarowego przez czynnik roboczy. Przy prawidłowym montażu przewodów olej powraca do sprężarki i nie ma problemu z jego brakiem czy nadmiarem.

Montaż przewodów miedzianych

Wszelkie łuki należy wykonywać z gotowych kształtek lub giąć rury przy użyciu specjalnych przyrządów (giętarek). Rurociągi należy prowadzić poziomo lub pionowo z wyjątkiem miejsc w których konieczne są pochylenia.

Rys Przykład prowadzenia przewodów między sprężarką a parownikiem i skraplaczem.

 

Przewody tłoczne poziome za sprężarką powinny mieć pochylenie rzędu 2-3%, aby wytrącający się na ich ściankach olej mógł spływać swobodnie spływać. Pochylenie należy wykonać od sprężarki w kierunku syfonu. Prędkość pary w przewodach powinna wynosić:

- 8-12m/s w przewodach poziomych

- 10-15 m/s w przewodach pionowych

Przewód pionowy  dla zapewnienia odpowiedniej prędkości przepływu przy sprężarkach o modulowanej mocy należy wykonać jako podwójny. Przy małym przepływie pary czynnika będą płynąć do skraplacza tylko obejściem (duży przewód będzie zamknięty przez syfon), przy dużym zostaną wykorzystane oba przewody. Rozwiązanie takie zapobiega zbyt małej prędkości przepływu jak i zbyt dużemu dławieniu przy pełnej mocy sprężarki, aby nie powodować wykraplania się czynnika już w samych przewodach.

Rurociągi ssawne - wykonuje sie o takich średnicach aby zapewnić prędkość przepływu czynnika rzędu 4m/s. Za miejscem zamontowania czujnika termostatycznego zaworu rozprężnego wykonuje się płytki syfon w którym gromadzą się olej i czynnik chłodniczy w postaci cieczy. Mieszanina ta porywana jest przesz sprężarkę okresowo po wypełnieniu się syfonu, co zapobiega brakowi powrotu oleju do sprężarki. Przy dużych różnicach wysokości między sprężarką a parownikiem (sprężarka umieszczona nad parownikiem), syfon taki wykonuje sie średnio co 3-4m. Poziome rurociągi ssawne prowadzi się ze spadkiem w kierunku sprężarki

 

Rys. Zasady prowadzenia rurociągów ssawnych.

 

 

     

Testy
Egzamin zawodowy
Materiały do zajęć
Ciekawe linki

 

 

 

 Internetowe liczniki