Пример расчет диаметра труб кондиционирования vrv. Организация трасс медных трубопроводов для систем кондиционирования. Использование номограмм для подбора диаметров труб

С целью определения мощности VRF-систем, номенклатуры внутренних и наружных блоков, а также других параметров системы кондиционирования (типоразмеры фреоновых трубопроводов, рефнетов, коллекторов, тройников и др.) проводится расчет VRF-системы.

Расчет выполняется на стадии проектирования и может быть произведен как вручную, так и с помощью специального программного обеспечения.

Всегда готовы помочь и ждем вашего обращения. Оставьте контакты и мы перезвоним для консультации.

Цель расчета VRF

Целью расчета VRF является:

1. подбор внутренних блоков мультизональной системы кондиционирования (определение холодильной мощности и модели)
2. моделирование сети трубопроводов, её проверка на условия работоспособности VRF-системы (общая длина трассы, длина до самого удаленного блока и т.д.)
3. определение диаметров фреоновых трубопроводов на всех участках (магистрального трубопровода, исходящего из наружного блока, труб между рефнетами и коллекторами, труб, подходящих ко внутренним блокам и др.)
4. определение типоразмеров рефнетов, коллекторов и тройников
5. подбор наружных блоков мультизональной системы кондиционирования (определение холодильной мощности и модели)
6. выбор способа управления мультизональной системой кондиционирования и подбор соответствующего оборудования.

Отметим, что данный список составлен в последовательности его исполнения. При этом может показаться странным, что подбор внутренних блоков производится в самом начале, а наружных - практически в самом конце. Действительно - это так. Дело в том, что для определения наружного блока недостаточно просто просуммировать холодопроизводительности внутренних блоков. Типоразмер наружного блока зависит и от длины трубопроводов, расположения рефнетов и др.

Расчет VRF вручную

Расчет VRF вручную производится с помощью документации производителя. Для каждой конкретной мультизональной системы кондиционирования следует пользоваться строго «родной» технической документацией.

Проверка геометрии системы

При ручном расчете обязательно необходимо тщательно проверять геометрию системы на предмет её соответствия различным ограничениям (см. рис. 1).

Рисунок 1. Схема определения различных длин и перепадов высоты трубопроводов фреонового контура, которые требуют проверки при проектировании VRF-системы. Перечень ограничений на примеремультизональной системы кондиционирования IMSкомпании IGC приведен ниже в таблице 1

Таблица 1. Ограничения по длине и перепаду высот в мультизональных системах IMS от IGC

Подбор диаметров трубопроводов

После проверки всех длин и перепадов высот приступают к расчету диаметров трубопроводов.

Расчет производится также на основе таблиц, и диаметры трубопроводов выбираются исходя из мощности всех кондиционеров, которые будут подключены к данной трубе (независимо от того, напрямую или посредством рефнетов). Пример такой таблицы приведен ниже:

Таблица 2. Расчет диаметров фреоновых трубопроводов и выбор моделей рефнетов в мультизональных системах IMS от IGC

Отметим, что для магистральной трубы используется отдельная таблица. Также отдельная таблица используется и для определения диаметров трубопроводов, идущих от рефнета ко внутреннему блоку.

Подбор рефнетов и коллекторов

После расчета диаметров трубопроводов выполняют подборрефнетов и коллекторов. Выбор рефнетов также зависит от мощности подключенных внутренних блоков или от диаметра трубопровода, на который он устанавливается. В случае мультизональных систем IMS компании IGC данная таблица совмещена с таблицей выбора диаметров трубопроводов (см. табл. 2).

Наконец, после проверки ограничений VRF-систем, выбора диаметров трубопроводов и моделей рефнетов и тройников расчет можно считать оконченным.

Расчет VRF с помощью программы

Для удобства выполнения расчетов VRF-систем практически все производители создают собственное программное обеспечение, позволяющее в автоматическом режиме подобрать все параметры системы кондиционирования и проверить её на ограничения.

В этом случае от пользователя потребуется только прорисовать схему системы: выбрать необходимые внутренние блоки и указать длину каждого из участков фреоновой трассы. Все последующие действия программа выполнит самостоятельно.

В случае ошибок или несоответствий ограничениям, программа выдаст сообщение. Если же всё в порядке, то итогом работы программы будет спецификация всех элементов системы.

Вопрос снижения мощности внутренних блоков

При расчете VRFс помощью программы часто оказывается, что программа указывает мощность внутренних блоков ниже, чем номинальная. Действительно, этот факт имеет место быть: в зависимости от длины участков трасс, перепадов высот, комбинации внутренних и наружных блоков и других параметров реальная холодопроизводительность внутренних блоков будет изменяться.

Поэтому при проектировании мультизональных систем кондиционирования следует учитывать возможное изменение (снижение) мощности блоков и учитывать в расчетах не номинальную, а фактическую холодопроизводительность.

Маслоподъемные и маслозапорные петли (ловушки) на газовой трубе, когда испаритель выше компрессорно-конденсаторного блока (ККБ).

Маслоподъемные и маслозапорные петли (ловушки) на газовой трубе, когда испаритель ниже компрессорно-конденсаторного блока (ККБ).

Расчетное количество хладагента необходимого для заправки холодильной системы ККБ (М общ. ) определяется по следующей формуле:

М общ. = М ккб + М исп. + М тр. ;

где М ккб (кг) - масса хладагента приходящаяся на ККБ (определяется по таблице 2), М исп. - масса хладагента приходящаяся на испаритель (определяется по формуле ), М тр. - масса хладагента приходящаяся на трубопровод (определяется по формуле ).

Таблица 2. Масса хладагента приходящаяся на ККБ, кг

Массу хладагента приходящуюся на испаритель (в один контур) можно рассчитать по упрощенной формуле:

М исп. = V исп. х 0,316 ÷ n ;

где V исп. (л) - внутренний объем испарителя (объем среды), который указывается в техническом описании на вентиляционную установку в разделе охладителя или на шильде, n - количество контуров испарителя. Этой формулой можно пользоваться при одинаковых производительностях контуров испарителя. В случае нескольких контуров с разными производительностями вместо « ÷ n » нужно заменить на « х доля производительности контура », например для контура с 30% произво дительностью будет « х 0,3 ».

Массу хладагента приходящуюся на трубопровод (в один контур) можно рассчитать по следующей формуле:

М тр. = М тр.ж х L тр.ж + М тр.вс х L тр.вс ;

где М тр.ж и М тр.вс (кг) – массы хладагента приходящиеся на 1 метр трубы жидкостной и трубы всасывания соответственно (определяется по таблице 3), L тр.ж и L тр.вс (м) – длины труб жидкости и всасывания. Если по какой-либо обоснованной причине диаметры фактически смонтированных трубопроводов не соответствуют рекомендуемым, то при расчете необходимо выбирать значение массы хладагента для фактических диаметров. В случае несоответствия фактических диаметров трубопровода рекомендуемым, производитель и поставщик снимают с себя гарантийные обязательства.

Таблица 3. Масса хладагента приходящаяся на 1 метр трубы, кг

ПРИМЕР

Необходимо рассчитать количество заправляемого хладагента систему состоящую из двухконтурного испарителя, двух ККБ EUROPA LE 25, с длинами труб ККБ1 жидкость 14 м, ККБ1 всасывание 14,5 м, ККБ2 жидкость 19,5 м, ККБ2 всасывание 20,5 м, внутренний объем испарителя 2,89 л.

М общ.1 = М ккб1 + М исп.1 + М тр.1 =

= 4,4 + (V исп.

= 4,4 + (2,89 х 0,316 ÷ 2) + (0,182 х 14 + 0,045 х 14,5) = 8,06 кг

М общ .2 = М ккб 2 + М исп .2 + М тр .2 =

= 4,4 + (V исп. х 0,316 ÷ количество контуров испарителя) + М тр.ж х L тр.ж + М тр.вс х L тр.вс =

= 4,4 + (2,89 х 0,316 ÷ 2) + (0,182 х 19,5 + 0,074 х 20,5) = 9,92 кг

Специалисты компании Аиркат Климатехник подберут наиболее эффективную схему холодоснабжения и оперативно посчитают стоимость. В цену также могут быть включены: проектирование, монтажные и пусконаладочные работы. За консультацией Вы можете обратиться в любой из филиалов и представительств компании.

Небольшой мануал по прокладке трасс фреонопровода и дренажа. С подробностями и небольшими хитростями. Все они родились и пришли с , и я очень надеюсь, значительно упростят работы по монтажу систем вентиляции и кондиционирования.

Любой монтаж кондиционера (в нашем случае самый распространенный вариант- сплит система) начинается с прокладки медных трубок для циркуляции фреона. В зависимости от модели кондиционера и его мощности (по параметрам охлаждения, в КВт), медные трубки имеют разный диаметр. При этом трубка, предназначенная для газообразного фреона, имеет бОльший диаметр, а трубка жидкостного фреона, соответственно, меньший. Так как мы имеем дело с медью, всегда надо помнить, что это материал очень нежный и легко деформируемый. Поэтому работы по прокладке трасс необходимо выполнять только квалифицированному персоналу и очень осторожно. Дело в том, что повреждение медных труб может вызвать утечку фреона и, как следствие, выход из строя всей системы кондиционирования в целом. Осложняется это тем, что фреон не обладает ярко выраженным запахом и понять, где конкретно происходит утечка, можно только с помощью специального прибора- течеискателя.

Итак, начинаются монтажные работы с разматывания бухты медной трубки. Она имеют стандартную длину- 15 метров.

Важно. Медные трубки бывают двух видов: отожжённые и нет. Отожженные поставляются в бухтах и легко гнуться, не отожжённые поставляются хлыстами и имеют жёсткую структуру.

Если нам повезло, и расстояние между внутренним и наружным блоком меньше 15 метров, работа будет заключаться только в прокладке одной бухты (каждого диаметра). Если же расстояние превышает этот метраж, то медные трубки необходимо спаивать между собой.

После того, как необходимая длина медной трубки размотана из бухты, лишнее надо отрезать. Делается это с помощью специального трубореза, так как он при отрезании трубы не оставляет металлической крошки, которая может попасть во внутрь системы. А это недопустимо. На моей практике встречались такие которые перекусывали трубки кусачками и даже отрезали болгаркой! Вследствие такого монтажа, кондиционер проживет пару тройку месяцев и компрессор сломается «по непонятным причинам».

Важно. После того, как медная трубка отрезана в подходящий размер, ее необходимо закрыть специальными пластиковыми заглушками или просто заклеить сантехническим скотчем.

Настало время для изолирования медных трасс. Для этих целей используется специальная изоляция на основе вспененного каучука. Она выпускается хлыстами по два метра и различается типоразмерами под каждый конкретный диаметр медной трубки. Во время натягивания изоляции на трубу необходимо внимательно следить за тем, чтобы не порвать ее. Между собой хлысты после плотного примыкания друг к другу склеиваются при помощи скотча. Чаще всего используют серый сантехнический скотч. Далее, подготовленная таким образом пара медных трубок (жидкостная и газовая), монтируется в обслуживаемом помещении. Обычно, трассы проходят в межпотолочном пространстве (между бетонным перекрытием и подшивным потолком). Так же в составе магистрали фреонопровода проходит кабель межблочного соединения. Он связывает в единое целое внутренний и внешний блок. При креплении трасс к бетонному перекрытию наибольшее распространение получила перфолента. Ее нарезают небольшими кусками и притягивают трубки для надежной фиксации.

Важно. Не допускается чрезмерное усилие при фиксации перфолентой, так как это может привести к деформации достаточно пластичной и мягкой медной трубки. А также очень сильно сжатая изоляция теряет свои теплоизоляционные свойства и в таких местах возможно появление конденсата.

В прокладке медных трасс фреонопровода самым сложным местом является прохождение отверстий в стенах, особенно в толстых монолитных. При этом достаточно капризная изоляция обычно рвется, а это недопустимо т.к. места трубок, где ее нет, обмерзают. Чтобы избежать этого, прибегают к, своего рода, «армированию» изоляции. Для этого по всей длине трубки (которая будет проходить по отверстию), прямо поверх изоляции проклеивают сантехническим плотным скотчем, который и берет на себя основной «удар».

Вот, собственно, и все. Монтаж медных трасс фреонопровода завершен. Теперь осталось только внимательно проверить целостность изоляции и общий вид самих трасс.

Масло в фреоновой цепи

Масло в фреоновой системе необходимо для смазки компрессора. Оно постоянно уходит из компрессора - циркулирует во фреоновом контуре вместе с фреоном. Если по какой-либо причине масло не вернется в компрессор, КМ будет смазываться недостаточно. Масло растворяется в жидком фреоне, но не растворяется в парообразном. По трубопроводам движется:

• после компрессора — перегретый пар фреона + масляный туман;
• после испарителя — перегретый пар фреона + масляная пленка на стенках и масло в капельном виде;
• после конденсатора — жидкий фреон с растворенным в нём маслом.

Поэтому на паровых линиях может возникнуть проблема задержки масла. Решить её может соблюдение достаточной скорости движения пара в трубопроводах, необходимого уклона труб, установка маслоподъемных петель.

Испаритель ниже.

а) Маслосъёмные петли должны находиться на интервале каждые 6 метров на восходящих трубопроводах для облегчения возврата масла в компрессор;

б) Сделать собирающий приямок на всасывающей линии после ТРВ;

Испаритель выше.

а) На выходе из испарителя установить гидрозатвор выше испарителя для предотвращения дренажа жидкости в компрессор во время стоянки машины.

б) Сделать собирающий приямок на всасывающей линии после испарителя для сбора жидкого хладагента, который может накопиться в течение стоянки. Когда компрессор снова включится, хладагент будет быстро испаряться: желательно сделать приямок вдалеке от чувствительного элемента ТРВ, чтобы избежать воздействия этого явления на работу ТРВ.

в) На горизонтальных участках нагнетательного трубопровода уклон в 1% по ходу движения фреона для облегчения движения масла в правильном направлении.

Конденсатор ниже.

Никакие специальные меры предосторожности в этой ситуации принимать не надо.

Если конденсатор ниже чем КИБ, то высота подъема не должна превышать 5 метров. Однако если КИБ и система в целом не лучшего качества, то жидкий фреон может испытывать затруднения в подъеме и при меньших перепадах высот.

а) Желательно установить запорный вентиль на входном патрубке конденсатора для исключения перетекания жидкого фреона в компрессор после отключения холодильной машины. Такое может произойти, если конденсатор расположен в окружающей среде с температурой выше, чем температура компрессора.

б) На горизонтальных участках нагнетательного трубопровода уклон в 1% по ходу движения фреона для облегчения движения масла в правильном направлении

Конденсатор выше.

а) Для исключения перетока жидкого хладона из КД в КМ при остановке холодильной машины установить вентиль перед КД.

б) Маслоподъёмные петли должны находиться на интервале каждые 6 метров на восходящих трубопроводах, для облегчения возврата масла в компрессор;

в) На горизонтальных участках нагнетательного трубопровода уклон в 1% для облегчения движения масла в правильном направлении.

Работа маслоподъёмной петли.

Когда уровень масла достигнет верхней стенки трубки, масло протолкнется дальше в сторону компрессора.

Расчёт фреонопроводов.

Масло растворяется в жидком фреоне, поэтому можно поддерживать скорость в жидкостных трубопроводах небольшой — 0,15-0,5м/с, что обеспечит малое гидравлическое сопротивление движению. Увеличение сопротивления приводит к потере холодопроизводительности.

Масло не растворяется в парообразном фреоне, поэтому требуется поддерживать скорость в паровых трубопроводах значительной, чтобы масло переносилось паром. При движении часть масла покрывает стенки трубопровода — эта плёнка также перемещается паром высокой скорости. Скорость на стороне нагнетания компрессора 10-18м/с. Скорость на стороне всасывания компрессора 8-15м/с.

На горизонтальных участках очень длинных трубопроводов допускается уменьшать скорость до 6м/с.

Пример:

Исходные данные:

Хладагент R410a.
Требуемая холодопроизводительность 50кВт=50кДж/с
Температура кипения 5°С, температура конденсации 40°С
Перегрев 10°С, переохлаждение 0°С

Решение для всасывающего трубопровода:

1. Удельная холодопроизводительность испарителя равна q и=Н1-Н4=440-270=170кДж/кг

2. Массовый расход фреона

m =50кВт/ 170кДж/кг= 0,289кг/с

3. Удельный объем парообразного фреона на стороне всасывания

v вс = 1/33,67кг/м³= 0,0297м³/кг

4.Объемный расход парообразного фреона на стороне всасывания

Q = v вс * m

Q =0,0297м³/кг х 0,289кг/с =0,00858м³/с

5.Внутренний диаметр трубопровода

Из стандартных медных фреоновых трубопроводов выбираем трубу с наружным диаметром 41,27мм (1 5/8"), или 34,92мм (1 3/8").

Наружный диаметр трубопроводов часто выбирается в соответствии с таблицами, приводимыми в «Инструкции по монтажу». При составлении таких таблиц учтены необходимые для переноса масла скорости движения пара.

Расчёт объёма заправки фреона

Упрощённо расчет массы заправки хладагента производится по формуле, учитывающей объём жидкостных магистралей. Этой простой формулой паровые магистрали не учитываются, поскольку объём, занимаемый паром, очень мал:

Мзапр = P х.а. * (0,4 х V исп + К g * V рес + V ж.м.), кг,

P х.а. - плотность насыщенной жидкости (фреон) РR410a = 1,15 кг/дм³ (при температуре 5°С);

V исп - внутренний объём воздухоохладителя (воздухоохладителей), дм³;

V рес - внутренний объём ресивера холодильного агрегата, дм³;

V ж.м.- внутренний объём жидкостных магистралей, дм³;

К g — коэффициент, учитывающий схему монтажа конденсатора:

К g=0,3 для компрессорно-конденсаторных агрегатов без гидравлического регулятора давления конденсации;
К g=0,4 при использовании гидравлического регулятора давления конденсации (монтаж агрегата на улице или исполнение с выносным конденсатором).

Акаев Константин Евгеньевич
Кандидат технических наук СПб Университет пищевых и низкотемпературных технологий

При проектировании холодильных установок бывает необходимость разместить испарительно-компрессорный агрегат на первом этаже или в подвале, а конденсатор воздушного охлаждения - на кровле здания. В таких случаях необходимо уделять особое внимание правильному выбору диаметра и конфигурации нагнетательного трубопровода, обеспечивающих циркуляцию смазочного масла в системе.

Во фреоновых холодильных установках, в отличие от аммиачных установок, смазочное масло растворяется во фреоне, уносится с нагнетаемыми парами из компрессора и может накапливаться в различных местах трубопроводной системы. Чтобы масло, уходящее из компрессора, поднималось по нагнетательному трубопроводу в конденсатор, на горизонтальном участке трубопровода перед переходом к вертикальному участку устанавливают петлю-сифон, в котором скапливается масло. Размер петли в горизонтальном направлении должен быть минимальным. Обычно ее изготовляют из отводов, изогнутых под углом 90°. Пары фреона, проходящие через сифон, "раздробляют" скопившееся там масло и уносят его вверх по трубопроводу.

В холодильных установках с постоянной (нерегулируемой) холодопроизводительностью скорость движения фреона в трубе не меняется. В таких установках, если высота вертикального участка 2,5 м или меньше, сифон можно не устанавливать. При высоте больше 2,5 м предусматривают установку сифона в начале стояка и дополнительные сифоны (маслоподъемные петли) через каждые 5-7 м, а горизонтальный участок трубопровода монтируют с уклоном в сторону вертикального стояка.

Диаметр нагнетательного трубопровода, определяют по формуле:

Где: V= G/ρ - объемный расход фреона, м 3 /с; ρ, кг/м 3 - плотность фреона; G - массовый расход фреона (кг/с) - G А =Q 0 /(i 1"" +i 4) , величину которого определяют c помощью диаграммы i-lg p для используемого в установке фреона при известных (заданных) холодопроизводительности (Q 0 ), температуре испарения (t o ) и температуре конденсации (t k ).

Если холодильный компрессор оснащен системой регулирования холодопроизводительности (например, от 100% до 25%), то при ее уменьшении и, следовательно, уменьшении расхода и скорости фреона в восходящем нагнетательном трубопроводе до минимального значения (8 м/с), подъем масла прекратится. Поэтому в холодильных установках с регулируемой производительностью компрессора, восходящий участок трубопровода (стояк) выполняют из двух параллельных ветвей (рис.1).

Схема холодильной установки

При максимальной производительности установки пары фреона и масло поднимаются по обоим трубопроводам. При минимальной производительности и, следовательно, скорости движения фреона в основной ветви (Б ) масло скапливается в сифоне, препятствуя движению фреона по этому трубопроводу. В этом случае подъем фреона и масла будет осуществляться только по трубопроводу А .

Расчет нагнетательного спаренного трубопровода начинают с определения диаметра этого трубопровода. Так как для него известны холодопроизводительность (например, 0,25·Q км) и требуемая скорость паров фреона (8 м/с), то требуемый диаметр трубопровода определяют по формуле (1), после чего по каталогу медных трубопроводов подбирают трубу, диаметр которой наиболее близок к значению, полученному расчетным путем.

Диаметр трубопровода основной ветви d Б определяют из условия, что при максимальной производительности установки, когда фреон поднимается по обеим параллельным ветвям, гидравлические потери в ветвях одинаковы:

G А + G Б = G км (2)

Δр А = Δр Б (3)

Где: λ - коэффициент гидравлического трения; ζ - коэффициент местных потерь.

Из рис. 1 видно, что длины участков, количество и характер местных сопротивлений в обеих ветвях примерно одинаковы. Поэтому

Откуда

Пример решения задачи определения диаметров нагнетательных трубопроводов холодильной машины.

Определить диаметры нагнетательных трубопроводов холодильной машины для охлаждения воды в системе кондиционирования воздуха, с учетом следующих исходных данных:

холодильная нагрузка.........................................................320 кВт;

• диапазон регулирования производительности.....................100-25 %;

• холодильный агент..............................................................R 410A;

• температура кипения...........................................................t o = 5 °C;

• температура конденсации....................................................t k = 45 °C.

Размеры и конфигурация трубопроводов приведены на рис.1.

p (для фреона R 410A) представлена на рис. 1.

Параметры фреона R410A в узловых точках цикла приведены в таблице 1.

Схема холодильного цикла в диаграмме i-lg p (для фреона R404A)

Таблица 1

Решение.

Определение диаметров трубопроводов начинаем с трубопровода А , для которого известно, что скорость фреона в нем должна быть не менее 6 м/с, а расход фреона должен быть минимальным, т.е., при Q 0 = 0,25·Qкм = 0,25 х 320 = 80 кВт .

1) удельная холодопроизводительность при температуре кипения t 0 =5 °С :

q 0 = 289 - 131 = 158 кДж/кг ;

2) общий массовый расход фреона в трубопроводах (в нагнетательном патрубке компрессора):

G км = Q o ,км /q 0 = 320/158 = 2,025 кг/с;

3) массовый расход фреона в трубопроводе А :

G A = 0,25 х 2,025 = 0,506 кг/с.

Определяем диаметр трубопровода А :

В 1954 году, по возвращении в Москву, поступил на работу в "МРМК холодильного оборудования". Затем трудовая деятельность была продолжена во Всесоюзном научно-исследовательском холодильном институте (ВНИХИ) в качестве старшего научного сотрудника.

В 1970 году защитил диссертацию и получил степень кандидата технических наук.

В дальнейшем работал в проектных организациях по направлению, связанному с проектированием холодильных установок и систем кондиционирования воздуха, параллельно преподавал и занимался переводом технической литературы с английского языка.

Полученный опыт был заложен в основу популярного учебного пособия - "Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха", 3-е издание которого вышло в свет в 1989 году.

На сегодняшний день Борис Константинович продолжает успешно консультировать и выполняет работы по проектированию (в среде ACAD), холодильных установок и систем кондиционирования воздуха, а также оказывает услуги по переводу технической литературы и текстов с английского языка по тематике: холодильные установки и системы кондиционирования воздуха.

Лицам и организациям, заинтересованным в сотрудничестве, лично, с Явнелем Б.К., просим направлять запросы на .

Спасибо.