Aalborg Universitet. Køleanlæg og Varmepumper Hyldgård, Carl Erik. Publication date: Document Version Tidlig version også kaldet pre-print

Transkript

1 Aaborg Universitet Køeanæg og Varmepumper Hydgård, Car Erik Pubication date: 1993 Document Version Tidig version også kadet pre-print Link to pubication from Aaborg University Citation for pubished version (APA): Hydgård, C-E. (1993). Køeanæg og Varmepumper. Aaborg: Institut for Bygningsteknik, Aaborg Universitetscenter. Genera rights Copyright and mora rights for the pubications made accessibe in the pubic porta are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing pubications that users recognise and abide by the ega requirements associated with these rights.? Users may downoad and print one copy of any pubication from the pubic porta for the purpose of private study or research.? You may not further distribute the materia or use it for any profit-making activity or commercia gain? You may freey distribute the URL identifying the pubication in the pubic porta? Take down poicy If you beieve that this document breaches copyright pease contact us at vbn@aub.aau.dk providing detais, and we wi remove access to the work immediatey and investigate your caim. Downoaded from vbn.aau.dk on: december 15, 2017

2 KØLEANLÆG OG VARMEPUMPER c. E. Hydgård INSTITUTTET FOR BYGNINGSTEKNIK AALBORG UNIVERSITETSCENTER Apri, 1993

3 ' INDHOLDSFORTEGNELSE Indedning Side. Det tennadynamiske grundag 1.1. Modeprocessen Effektfaktorer og virkningsgrader 5 2. Køemider De mest anvendte køemider Sikkerhed Termodynamiske egenskaber Mijøhensyn Materiaeaggressivitet Fugtforhod Forhod ti smøreoie Kompressorer Stempekompressorer Hermetiske stempekompressorer Reguering af stempekompressorer Skruekompressorer Reguering af skruekompressorer Centrifugakompressorer Reguering af centrifugakompressorer Eektromotorer Den trefasede asynkronmotor Asynkronmotorens moment og strømforbrug Asynkronmotorens tikobing ti nettet Start af asynkronmotoren Asynkronmotorens virkningsgrad Reguering af asynkronmotorens omdrejningsta Kondensatorer Den uftkøede kondensator Den vandkøede kondensator Fordampningskondensatoren Økonomiske temperaturdifferenser for kondensatorer 51

4 12. Afrimning Stistandsafrimning V armdampafrimning E afrimning Start og stop af afrimning O ietibager ø ring Oiemedrivning Oietibageføring fra oversvømmede fordampere Varmepumper Kondenseringsvarmen Højtryksdampens overhedningsvarme Absorptionskøeanæg Store absorptionskøeanæg Små absorptionskøeanæg Vand som kudebærende medium Sænkning af vands frysepunkt Føgevirkninger af tisætningsstoffer Anægsudformning Opdeing af reservemuigheder Pacering af anæg Offentige forskrifter Kasseinddeing af okaer De vigtigste reger 109 Litteratur 110

5 6. Fordampere Luftkøere V æskekøer, tør fordampning V æskekøer, oversvømmet fordamper Økonomiske temperaturdifferenser for fordampere Ekspansionsventier Den termostatiske ekspansionsventi Indreguering af den termostatiske ekspansionsventi Niveaureguering i oversvømmet fordamper Hjæpe- og sikkerbedsudstyr Oieudskiere Skuegas Tørrefitre Smudsfitre Afspærringsventier V armeurveksere Pressostater Sikkerhedsventier Regueringsudstyr Reguering af fordamperens ydese Reguering af kondensatorydesen Begrænsning af kompressorens startsugetryk Dimensionering Dimensionering af fordamperen Dimensionering af kompressoren Dimensionering af kondensatoren Dimensionering af ekspansionsventien Rørdimensionering TotriDSkompression Totfinskompressorer Totfinskompression med meemkøer 80

6 Indedning Køeanæg og Varmepumper er beregnet ti undervisning af ingeniørstuderende på AUCs byggesektors 6. semester. Der er agt særig vægt på anvendesen af køeanæg ti ventiationsanæg og på udnyttese af kondensatorvarmen. Da bogen er en første indføring i emnet, er der agt vægt på principper i anæggene, mens mange detajer er udeadt. Mange praktiske øsninger, som køemontører ska kende, er igeedes udeadt, mens der er agt vægt på vigtige dimensioneringsforudsætninger og hovedprincipper i anægsudformninger og system vag. Teksten er rettet ti af Bodi Jensen, tegninger er rettet ti eer udført af Ingrid Christensen. Aaborg, den 13. apri 1993 Car Erik Hydgård ektor, akademiingeniør

7 . Det termodynamiske grundag Den grundæggende videnskab for processer med energiomformning og dermed også for varmepumpetekniske procesberegninger er termodynamikken. Derfor må det være på sin pads ti indedning at repetere de grundæggende begreber. Begrebet energi er i sig sev vanskeigt at definere og dermed også vanskeigt at forstå. Men en af energiformerne, vi umiddebart kan acceptere, er mekanisk arbejde. arbejde = kraft vej J= N m Et system siges at besidde energi, hvis. det er i stand ti at udføre et arbejde ved en eer anden proces, hvor systemet veksevirker med omgiveserne. Systemets energi kan have føgende tre former: indre energi E, kinetisk energi a J eer J/kg Potentie energi I;, ~oi=e,+e.+i;, Udføres et arbejde af et system på omgiveserne vi ~ formindskes, men det afhænger af processen, hvoredes energiformindskesen fordeer sig på E,, E. og J;,. Ska et system udføre et arbejde W, vi dets tab i tota energiindhod ~E,o næsten atid bive større end W, idet der i regeen tabes en energi Q i form af varme ti omgiveserne ved processen. Termodynamikkens første hovedsætning siger, at energi ikke kan forsvinde dvs. ~~o= w+ Q Et systems eer stofs tistand kan beskrives ved føgende tistandsstørreser: P Pa = N/m 2 T C eer K v m 3 /kg trykket temperaturen specifikt voumen e, J/kg specifik indre energi Denne indre energi e, udtrykker den energi, der er bundet i moekyernes indbyrdes bevægeser, og som især afhænger af temperaturen. Ti beskrivese af termodynamiske processer er det i stedet for e, mere praktisk at anvende tistandsstørreserne:

8 2 h J/kg = ej + p v entapi s J/kg K entropi I varmepumpeprocesser vi der være et arbejdsmedium (køemidde), som gennemgår en kredsproces, hvor tistandene undervejs kan udtrykkes ved tistandsstørreserne. Generet gæder for enfaseområderne, ren væske eer ren damp, at i et stort variationsområde kan en tistandsstørrese udtrykkes som funktion af to andre fx v = funk. (p, T) eer h = funk. (p, v) Det betyder, at ae tistandsstørreser i disse områder er bestemt, hvis bot to af dem er fastagt. For edb-beregninger af kredsprocesser er det nødvendigt at kende anaytiske funktionsudtryk for de termodynamiske størreser. Da disse udtryk er reativt kompicerede, vi de ikke egne sig ti manuee beregninger, hvorfor man i stedet anvender et tistandsdiagram. Tistandsdiagrammet er en grafisk fremstiing af det anvendte køemiddes termodynamiske egenskaber. I diagrammet kan sammenhørende værdier for p = tryk, T = temperatur, v = specifikt voumen, H = entapi og s = entropi afæses. Den form for tistandsdiagram, der anvendes ti beregning af varmepumpekredsprocesser, er næsten udeukkende h- og p diagrammet som vist i figur.. og P bar r, T2 T3 T4 T s T6.... ~ ~',;:,(;' / ~q... <..OQ ~... ~~':!r s, voeske Væske damp isoterm,... T 1 T 2 T 3 T 4 T s T 6 Figur 1.1. h- og p-diagram, principskitse entapi kj/kg h

9 3 I diagrammet er indtegnet grænsekurven, der adskier områderne for ren væske, væske + damp og overhedet damp. I området for overhedet damp er indtegnet kurver for konstant specifikt voumen v m 3 /kg og konstant entropi s kj/kg. Grænsekurven meem væske + damp og overhedet damp kades øvre grænsekurve eer mætningskurven. Tistandene angs øvre grænsekurve er også angivet i en damptryktabe for det aktuee køemidde Modeprocessen På figur 1.2 er vist princippet i en kredsproces. Processen er forenket for at bive mere overskueig. og P Keaevand ~ ~~ ~ c... > III c o 'iii c a. III.x w Fordamper o o o o o o o o odo 0 ooo o h Figur 1.2. Varmepumpekredsprocessen, principskitse. På figur 1.2 er processerne: 1-2: Kompression (tryk-. og temperaturstigning) 2-3: Overhedning fjernes -kondensering -underkøing 3-4: Ekspansion 4-5: Fordampning 5-1: Overhedning i fordamper og sugerør Den i figur 1.2 viste principskitse er ikke den normae måde at iustrere en kredsproces på, men ska bot tjene ti en ettere forståese af de i kredsprocessen indgående deprocesser.

10 4 Normat vises kredsprocessens komponenter ved hjæp af signaturer fra Dansk Standard 106.4, som fx figur 1.3 angiver. I figur 1.4 er vist et h- og p-diagram svarende ti figur 1.3, men den viste kredsproces er en forenking og ideaisering af den virkeige proces i et varmepumpeanæg. I en virkeig proces vi trykfadet i trykrør, kondensator, fordamper og sugeedning have en vis indfydese, om end denne er ringe for et vedimensioneret varmepumpeanæg. Ideaiseringen afkompressionsprocessen er den avorigste forenking, der ska behandes i det føgende. V ed beregninger er det dog sædvanigt at anvende den i figur 1.4 viste kredsproces som beregningsgrundag. I det føgende vi den forenkede proces bive kadt modeprocessen. Sugeedning Fordamper Kompressor ~~ Kondensator<' ~v:nd Ekspansionsventi Væskeedning Figur 1.3. Modeprocessens hovedkompon:enter. og p Receiver T2 Pc ~~~--~ ~~ P e ~ ~ 4 i. i i ' Figur 1.4. Mode proces. h3= h4 hs h6 h h h 2

11 5 På figur. 4 er: 1-2: Isentropisk kompression 2-3: Køing af damp, kondensering og underkøing af væske 3-4: Ekspansion 4-5: Fordampning 5-6: Overhedning i fordamper 6-1: Overhedning i sugeedning og eventuet i varmevekser Modeprocessen er fastagt, når føgende størreser er givne: Kondenseringstrykket Pc eer kondenseringstemperaturen Te Fordampningstrykket p.. eer fordampningstemperaturen T.. Underkøingen å T u~: Overhedningen å T ob forudsat at trykfad i trykrør, kondensator, fordamper og sugeedning antages at være forsvindende Effektfaktorer og virkningsgrader For modeprocessen kan defineres en teoretisk effektfaktor:!j.ht h6 - h4 eth k = = ' åhkomp. h2 - h (køeformå) åhc h 2 - h 3 eth v = = ' åhkomp. h2 - h (varmeformå) Er køemiddestrømmen = m(kg/s), må føgende gæde: Fordampereffekten ~.. = m(h6-14) (kw) Kondensatoreffekten ~c = m(h2- h3) (kw) Det isentropiske kompressorarbejde wk.i. = m(h2- h1) (kw) hvor det isentropiske kompressorarbejde er den effekt, der kræves ti en reversibe, adiabatisk kompression fra punkt ti 2. Men en kompression kan i virkeigheden adrig være reversibe og adiabatisk. På figur 1.5 er vist, hvoredes en norma kompression ser ud.

12 6 Er det virkeige arbejde, der ska udføres på kompressorakseen Wk,. defineres den isentropiske virkningsgrad for kompressionen som: - wk,is - m(h2 - h) 1'ts-W - W: 1 1 De virkeige effektfaktorer for et varmepumpeanæg vi derfor bive: t h6 - h4 = n, t tit 1 = Tts h - h e '' s 2 (køeformå) e = ' t h2 - h3 e,t v = 'ts h - h v s 2 (varmeformå) og P P z p T h Figur 1.5. Kompressionsprocesser. På figur 1.5 er: 1-2: Isentropisk kompression 1-2': Irreversibe adiabatisk kompression 1-2": Irreversibe kompression med køing af kompressoren

13 7 Bortset fra føromtate tryktab og derti uønsket varmeveksing med omgiveserne. Ofte benyttes i stedet Carnoteffektfaktorer og Carnotvirkningsgrader. Derfor ska disse størreser også anføres her. eck. = Te Te - Te (køeformå) Te ec,v = T - Te c (varmeformå) Også her benyttes en virkningsgrad for at komme ti de praktiske effektfaktorer. Denne virkningsgrad benævnes Carnotvirkningsgraden 17c Såedes er: e = 11 Te e c k = 11 c T - T k c c e (køeformå) Te ev :: T'c ec,v = T'c T - Te c (varmeformå) Eksempe 1.1 Et køeanæg med R22 har føgende driftstistand: Fordampningstemperatur: Overhedning i fordamper: Overhedning i at: Kondenseringstemperatur: Underkøing: -30 C O C 20 C 40 C 20 C a. Beregn den teoretiske effektfaktor etb for anægget. b. Beregn Carnoteffektfaktorer ec for anægget. c. Beregn den praktiske effektaktor for anægget, hvis den isentropiske virkningsgrad YJ,.. = 0,6 og Carnotvirkningsgraden YJc = 0,52.

14 8 I praksis er der desværre fere tab end de hidti beskrevne, som bevirker en avere effektfaktor end ventet for anægget. På figur 6 ses en teoretisk proces som tidigere beskrevet og et eksempe på, hvordan den tisvarende praktiske proces kan se ud, når trykfadet over ekspansionsventien forudsættes at være den samme, og når de øvrige tryktab for tydeighedens skyd overdrives. og P ø -Teoretisk proces -- Praktisk proces ~ ~h Figur 1.6. Eksempe på teoretisk og praktisk proces. I den praktiske proces vi der ske føgende med start i punkt : Under ekspansionen Vi ekspansionsventien og de tisuttede rør modtage nogen varme fra omgiveserne, hvis fordampningstemperaturen er avere end omgivese.stemperaturen, hvorved punkt 2 rykker idt ti højre. I fordamperen vi der være et ie trykfad, hvorved trykket i sugeedningen ti kompressorer biver idt avere. I seve kompressoren vi der desuden uanset kompressortype atid være et tryktab i indsugningen. For eksempe for en stempekompressor vi der nødvendigvis være et trykfad over sugeventierne, der jo er fjederbeastede, og som kræver et vist ie trykfad for at åbne. Under sugeaget vi der desuden være. acceeråtions- og strømningstab især gennem. sugeventierne. Herved biver punkt 3 forskudt yderigere nedad. Under kompressionen vi køemiddedampene i begyndesen bive opvarmet af kompressoren, hvorved processen rykker mod højre i diagrammet. Mod sutningen af kompressionen vi dampene omvendt bive afkøet af kompressoren, hvorfor kompressionsprocessen biver omtrent som vist. Men når de komprimerede dampe ska forade kompressoren, kan et ie trykfad gennem trykventierne ikke undgås, hvorfor punkt 4 igger som vist. I kondensatoren vi der igesom i fordamperen være et mindre trykfad, hvorfor kondenseringen biver svagt hædende som vist.

15 9 Ae disse tryktab m.m. vi bevirke, at den praktiske effektfaktor biver avere end beregnet, idet kompressorarbejdet vi stige og fordamperydesen fade i forhod ti den teoretiske proces. Hvis man derfor ikke under dimensioneringen af et anæg sørger for, at tryktabene i rør, ventier og andre komponenter biver ave i forhod ti trykkene i anægget, vi den praktiske effektfaktor fade. Eksempe 1.2 I eksempe. er der ikke regnet med tryk tab i rør, kondensator, fordamper m.v. H vor mange % vie det isentropiske kompressionsarbejde stige i et R22-anæg, når der som det er sædvane regnes med føgende tryktab: i fordamper i sugeedning i starttrykreguator i trykedning i kondensator O, bar O, bar 0,14 bar 0,1 bar O, bar V ed et praktisk varmepumpeanæg ska man desuden huske at tage motorvirkningsgrader og at hjæpeudstyr fx cirkuationsp~mper, ventiatorer osv. med i beregningerne. Og om de enkete bidrag ska medregnes eer ikke afhænger af, om formået er køing eer opvarmning. På figur. 7 ses et eksempe på et varmepumpeanæg, hvor jordvarme benyttes ti at opvarme uft. Jordsange ~We ' ' ~ Figur. 7. Jord tiuft varmepumpe. Med de på figur. 7 angivne tiførte effekter vi den praktiske effektfaktor bive e= We+Wt+Wv p,v W: + W + W + W. k p V div idet der med W civ tænkes på styringsudstyr, måeudstyr m.v.

16 10 2. Køemider Afgørende for, om et stof egner sig som køemidde, er især dets termodynamiske egenskaber og bandt disse i særdeeshed damptrykket ved de temperaturer, der biver aktuee i anægget. Normat må der hest ikke være undertryk i forhod ti atmosfæren noget sted i anægget, idet en utæthed så er meget vanskeig at spore, og indtrængende uft og vanddamp vi sætte anægget ud af drift. Det aveste tryk i et anæg forekommer normat i fordamperen. På højtryksiden i et anæg ønskes der på den anden side ikke at for høje tryk, da disse vi medføre dyrere rør og andre komponenter. Men også andre faktorer kan være afgørende for, om et stof egner sig som køemidde. Sikkerheden, mijøhensyn, aggresivitet over for anægsdee, forhod ti vand og smøreoie er faktorer, der kan være afgørende for vag af køemidde. 2.1 De mest anvendte køemider Et af de mest kendte køemider er ammoniak, NH 3 Ammoniak har en ang række termodynamiske og andre fordee, men har den uempe, at det er giftigt. Derfor biver det mest anvendt i idt større anæg, hvor der kan være god kontro med eventuee udsip. Andre traditiqnee køemider er stoffer, der er afedt af kubrinterne methan CH. og ethan C 2 H 6 ved substitution af brintatomer med haogenerne four og chor. Disse stoffer betegnes derfor også som haogenkøemider eer CFC gasser. Der findes mere end en snes af disse stoffer, men her ska kun medtages de for køeanæg og varmepumper mest anvendte. Efter ISO standard betegnes køemiderne med et R efterfugt af tre cifre. Første ciffer angiver antaet af kustofatomer -, andet ciffer anta hydrogenatomer + og tredie ciffer antaet af fouratomer. Et nu på første pads skrives ikke, hvorfor de køemider der er afedt af methan CH. kun får et tocifret nummer. Antaet af choratomer angives ikke direkte, men føger af at summen af hydrogen-, four- og choratomer ska svare ti det oprindeige anta af hydrogenatomer. I tabe 2. 1 er angivet de mest anvendte køemider og deres vigtigste termodynamiske egenskaber.

17 11 Køe- Kemisk Kemisk Moe- Koge- Fryse- Kritisk Ab s. midde navn forme ky- punkt punkt ab so- dampnr. vægt ved ut tryk bar tryk ved 40 c c bar c R 12 Di chor- CC2F2 120,9-29, ,2 9,58 difourmethan R 22 Chordi- CHC1F 2 86,5-40, ,3 15,5 fourmethan R 113 Trichor- C2C3F3 187,4 47, , 0,78 trifourmethan R 114 Di chor- C2C2F 170,9 3, ,8 3,34 tetrafourethan bar R 134a Tetra- CF 3 CH 2 F 102, O fourethan NH3 Ammoni- NHJ 17-33,3-77, ,5 ak Tabe 2.1 De mest anvendte køemiders fysiske egenskaber Foruden de rene stoffer benyttes også bandinger af køemider, der kan danne azeotropiske bandinger, det vi sige bandinger der ikke ændrer sammensætning undervej s i køeanægget Bandingskøemider nummereres fortøbende begyndende med 500. De tidigere mest anvendte køemider har været ammoniak, R2, R22, R3, R4 og bandinger. Men efter opdagesen af haogenkøemidernes nedbrydning af ozonaget i atmosfæren er det nye køernidde R 134a fremkommet, og fere vi givet bive udviket ti aføsning af de ozonnedbrydende køemider. 2.2 Sikkerhed Haogenkøemiderne er het ugiftige og kan normat ikke ugtes. De er også ubrændbare og atså heer ikke eksposive uanset bandingsforhod med it. Derfor kan køeanæg, der anvender freonkøemider, udføres med meget ringe risiko for mennesker og dyr. Kun hvis køemiddefydningen i anægget, det vi sige den totae mængde køemidde der er påfydt anægget, giver fare for fortrængning af iten i tistødende rum ved en pudseig opstået stor utæthed, er der risiko for kvæning. Derfor er der sat grænser for, hvor store anæggene må

18 12 være, når de anbringes i beboede rum, i kæderrum og i særskite bygninger. Kun i een henseende kan haogenkøemiderne medføre en risiko for forgiftning. Ved brug af åben id kan fammen spate køemiderne, så der dannes frit chor, fosgen, chorbrinter og fourbrinter. Derfor må køemontører ikke ryge. Ammoniak er et meget giftigt stof. En koncentration på 0,5 voumenprocent kan være dødeig på få minutter. Hedigvis er det sådan, at ammoniak kan ugtes ved angt avere koncentrationer, så at forgiftning normat kan undgås. Men netop den stærke karakteristiske ugt kan så ti gengæd give anedning ti panikreaktioner, hvis ammoniakken sipper ud i okaer med mange mennesker. Ammoniak kan sammen med uft i visse koncentrationer danne en eksposiv banding. Herti kræves dog angt højere koncentration af ammoniak end hvad der er farigt for mennesker, og der kræves høje temperaturer for at spate ammoniakken i kvækstof og brint. Når ammoniak trods sin giftighed anvendes i stor udstrækning ti køeanæg især i industrien, ti køeformå i sagterier køehuse m.v., skydes det ammoniakkens fremragende termodynamiske og andre egenskaber sammenignet med andre køemider. Desuden er ammoniak meget biigt sammenignet med andre køemider, men dette er normat ikke afgørende for vag af køemidde. 2.3 Termodynamiske egenskaber Den vigtigste termodynamiske egenskab ved køemider er damptrykket ved de temperaturer, der anvendes i et køe- eer varmepumpeanæg.. Som tidigere nævnt ønsker man ikke undert:r)'k i forhod ti den omgivende atmosfære noget sted i anægget, fordi en ie utæthed så vi medføre indsivning af fugtig uft. Luften vi kraftigt reducere anæggets effektfaktor. og uftens indhod af vanddamp vi efter at have mættet anæggets tørreftre urskies og fryse i ekspansionsventien med det resutat, at anægget stoppes het. På den anden side er det heer ikke ønskeigt med at for høje tryk i anægget, da dette medfører dyrere konstruktioner. De fordampnings- og kondenseringstemperaturer anægget ska køre med har derfor en væsentig indfydese på vaget af køeanæg. På figur 2.1 ses damptrykkurver for forskeige køemider. Af damptrykkurverne fremgår, hvike køemider man hest ska væge ti fryseformå og køeformå m.v., når man ønsker overtryk overat i anægget, d.v.s. mindst bar. Det ses, at ammoniak, R 12, R22 og det nye R134a er veegnet ti de feste køe- og fryseformå ud fra en trykvurdering aene. Men andre forhod kan gøre sig gædende og bive afgørende for vag af køemidde, herom føger mere senere under de føgende afsnit. En anden vigtig termodynamisk faktor ved et køemidde er fordampningsvarmen. Denne kan for eksempe være angivet i kj/kg og vi afhænge af temperaturen. Men da kompressoren normat er den dyreste de af et køe- eer varmepumpeanæg, og da en given kompressor indsuger et vist voumen pr. tidsenhed, er kompressorstørresen og dermed prisen direkte afbængig af den såkadte voumetriske kudeydese. Denne er ig fordamperydesen i kj /kg det med det specifikke voumen i kompressorens indsugningstistand måt i m 3 /kg. Den

19 13 ~ o...0 _y_ >--. L -+-' Q_ E o v / / /_ / // /,f"_ L / / / /"/ h /: /,./ / / / L / ~ / / _# / ~ ~ / ~ ;/ / v / / / /_ / / v / / / / / v / ~ v V" ~ ~ v / v _...v / / NH 3 R 22 R 134a R 12 R 11 4 R 113 / 1/ o 20 Tempe ratur i C Figur 2.1 Damptryk for køernider specifikke kudeydese vi dermed afhænge af kondenseringstemperaturen, underafkøing, overhedning m.m. Ses der bort herfra og tages i stedet fordampningsvarmen ved en given temperatur det med det specifikke voumen for mættet damp, d.v.s. ved den øvre grænsekurve ved samme temperatur, fås kurver som vist i figur 2.2. Som det fremgår af figur 2.2 har ammoniak og R 22 en meget høj voumetrisk kudeydese, hvorfor disse køemider normat anvendes tiidt større køeanæg. R 12 har en noget avere kudeydese og ~vendes derfor ti små anæg som køeskabe og hjemmefrysere, hvor kompressoren er vanskeig at fremstie mindre. R 12 vi i de kommende år bive erstattet af R 134a på grund af den ozonnedbrydende virkning for R 12. R 113 og R114 ses at have en meget av voumetrisk kudeydese, hviket gør disse køemider uegnede ti stempekompressoranæg. De er da også udviket ti anvendese især i centrifugakompressoranæg, hvor det kan være vanskeigt at fremstie kompressorerne tistrækkeigt små. Desuden betyder disse køemiders store moekyvægt i forhod ti f. eks. ammoniak, som fremgår af tabe 2.1, at hvor ammoniak skue komprimeres i 6-8 trin, vi man kunne nøjes med 1-2 kompressortrin for R 113 og R114. Dette er så stor en forde, at man ser stort på, at der er undertryk i en de af sådanne anæg, hviket ses af figur 2.1.

20 NH3 ~ E " ~ r ~~~--~ R 22 Q) en Q) u ~4000 u ::J _y R 134a R 12 _y_ en b 2000 ~ Q) E ~ J R 114 ::) o > O~io 20 ' ' ' ' ' ' ' ' ' ',., i i i i : i i R o Fordampningstemperatur i C Figur 2.2 V oumetrisk kudeydese for køemider I biag er vedagt h-ogp diagrammer og damptabeer for forskeige køemider. 2.4 Mijøhensyn I september 1987 underskrev 46 nationer den såkadte "Montrea Protoko". Dette skete under "United Nations Environment Programme." Montrea Protokoen har ti formå at gennemføre foranstatninger ti bevarese af stratasfærens ozonag gennem begrænsning af produktion og forbrug af chorfourcarbons (CFC). Som foreøbige må fastægger Montrea Protokoen føgende maksimae beastning af ozonaget: Medio 1989: Medio 1993: Medio 1998: som 1986 niveau 80% af 1986 niveau 50% af 1986 niveau Protokoen omfatter R11, R 12, R 113, R 114, R115 samt haoneme 1211, 1301 og 2402.

21 15 Den indbyrdes reguering af mængderne af de impicerede stoffer ska ske på baggrund af deres reative indfydese på ozonaget, det såkadte Ozone Depeting Potentia (ODP). Noge eksemper herpå er: Køemidde ODP R R R3? R 114? R R 134a o NH3 o Montrea protokoen vi sandsynigvis bive strammet op tidsmæssigt ved nye internationae aftaer, og kan naturigvis også strammes ved de nødvendige nationae bestemmeser. I Danmark har mijøministeren ved en bekendtgørese nr. 28 af 19. januar 1990 forbudt anvendese af R 11, R 12, R 113, R 114 og R 115 ved fremstiing af nye anæg. For at give tid ti udviking og omstiing ti nye køemider er der givet dispensation ti. februar 1998 for køeanæg og varmepumpers vedkommende, mens f. eks. de nævnte stoffer ikke må anvendes som drivmider i spraydåser efter. februar En række andre tidsfrister for andre anvendeser kan ses i cirkuæret. Andre ande har fastsat andre. nationae bestemmeser. Sverige har sat sidste frist for anvendese ti I Tyskand er der, så vidt det vides nu, vedtaget en ov, der forbyder anvendese i køeanæg med køemiddefydning over 0.5 kg efter. januar Den tyske ov omfatter oven i købet bestemmese om, at R 22 ikke må anvendes i fydningsmængde over 5 kg pr. køeanæg instaeret efter. januar 1992, mens totaforbud indtræder. januar De nationae bestemmeser har medført en hektisk aktivitet i køemiddeindustrien for at finde nye køemider ti aføsning af de ozonnedbrydende mider. Inden nye mider tages i brug, vi man sevsagt gerne sikre sig bedst muigt mod nye ubehageige overraskeser i fremtiden. Ud over ozonnedbrydningseffekten ægges der også vægt på drivhuseffekten, hvor f. eks. R134a har GWP=0.26 sammenignet med R 12 med GWP=3.1. Det bemærkes, at ammoniak ikke har nogen kendt negativ virkning på mijøet, og at man næppe heer i fremtiden vi finde nogen, da ammoniak findes i stor udstrækning i naturen i forvejen. Da huer i ozonaget er bevet stedse hyppigere, og da de negative virkninger heraf viser sig mere og mere tydeigt, kan det forventes, at de internationae aftaer og de nationae bestemmeser biver strammet, efterhånden som udviking af erstatningsstoffer gør det muigt. 2.5 Materiaeaggresivitet Haogenkøemiderne angriber ingen af de ti køeanæg normat anvendte metaer som stå, støbejern, kobber, messing og auminium. Men hvad angår pakningsmateriaer er der grund

22 16 ti at væge med omhu. Haogenkøemiderne er nemig gode opøsningsmider og angriber de feste former for gummi. I noge tifæde sker der en kvæning af gummiet d.v.s. en angsom omdannese hvorved gummiet biver hårdt og revner, i noge tifæde vi gummi simpethen opøses. Generet er haogenkøemider med højt fourindhod mindst aggressive, mens et stort indhod af brint og choratomer i køemidet gør det mere aggresivt. Der findes pakningsmateriaer, der er egnede ti de forskeige haogenkøemider, f. eks. kan kobberpakninger atid bruges i ae haogenanæg, men også visse pastmateriaer er brugbare. Ammoniak i forbindese med idt vand angriber auminium, kobber, messing og andre kobberegeringer. Disse metaer kan derfor ikke bruges i ammoniakkøeanæg. I stedet anvendes stå og støbejern ti ammoniakanæg. Hvad angår pakninger kan gummi anvendes, men derimod sevsagt ikke pakninger af auminium, kobber eer kobberegeringer. 2.6 Fugtforhod Ammoniak og vand kan bandes i ae forhod. Det betyder, at små mængder fugt i ammoniakanæg ikke voder probemer direkte. Af hensyn ti fugtens påvirkning på smøreoien i systemet vi man aigeve sørge for at få så små fugtmængder som muigt ind i anægget, når dette opbygges, igesom tørrefitre indsættes ti at fjerne den sidste rest af fugt. Haogenkøemiderne kan kun opøse meget idt vand. Desuden afhænger den opøseige vandmængde af temperaturen, som det fremgår af figur 2.3, hvor vandopøseigheden for noge haogenkøemider er vist. Af figur 2.3 ses, at vandopøseigheden er ie for R 22 og R 134a, men meget ie for R 12: Det fremgår også, at vandopøseigheden er mindst ved ave temperaturer. Dette betyder, at hvis der er mere vand i anægget end det der svarer ti vandopøseigheden ved den avest forekommende temperatur, så vi den overskydende vandmængde ud skies ved denne temperatur, og det vi normat være i ekspansionsventien, hvor vandet vi fryse ti is, hvis temperaturen er mindre end O C. Resutatet vi atså være et anægsstop. Værre end denne form for anægsstop er dog, at fugtighed i køemiddedampen ved de temperaturer, der fmdes i kompressoren, kan forårsage en nedbrydning af køemidet og smøreoien, så der dannes aggresive forbindeser. Disse er særigt farige for hermetiske kompressorer, hvor køemiddedampen har fri adgang ti de varme motorvikinger. Der kan så foregå en korrosion af isoationsakken på vikingerne, som efterhånden kortsuttes. Dette er særigt ubehageigt, fordi man normat ikke opdager det. Motoren kører nemig videre, som om intet var gat, den trækker bare efterhånden mere og mere strøm indti en termosikring eier motorværnet stopper den. Men da motorværn og termosikringer nødvendigvis må være stiet en he de højere end den normae driftstistand for at anægget kan startes op, er der ikke noget ti hinder for, at motoren f.eks. kan trække det dobbete af den normae driftsstrøm uden det opdages. Det kan derfor være en god ting at udstyre en kompressormotor med et ampere- eer wattmeter, så man har muighed for en gang imeem at teste forbruget. Når der anvendes haogenkøemider er det derfor uhyre vigtigt, at anægget er grundigt tørret, før køemidet sættes på. Desuden monteres atid tørrefitre, der kan fjerne den sidste

23 ~--~----r---~---r ~--~--~ en ~1sooi---~--~---t i---J~--p;~ en E -o Q)...c 1000 en Q) (f) (S), O.. o -o c o > soo~---+--~r---~~~--~ ~---4 o... j,,..,,.,j,,,,i,,+...,,,,j o Te m peratu r Figur 2.3 Vandopøseighed for noge haogenkøemider fugtighed. I tørrefitrene kan der desuden være et skuegas, som røber, hvis der senere trænger fugt ind i anægget, som overstiger tørrefitrets kapacitet Forhod ti smøreoie I anæg med stempe- og skruekompressorer kommer køemidet i nærkontakt med smøreoien. Derfor kan det ikke forhindres, at der føres små mængder smøreoie med rundt i anægget. Køemidets forhod ti smøreoien er atså af væsentig betydning både for vag af smøreoie og for anægsudformningen. Ammoniak giver de mindste probemer med smøreoien, fordi ammoniak kun opøses i meget små mængder i smøreoie, hviket betyder at oiens viscositet og smørende egenskaber ikke påvirkes nævneværdigt. En oieudskier i trykrøret vi kunne tibagehode angt det meste oie, og den smue, der transporteres med ud i anægget vi same sig på bunden af fordamper, kondensator og receiver, da oien er tungere end ammoniak-væsken. Herfra kan den m~ passende meemrum f. eks. 4 gange om året aftappes, eer den kan føres tibage ti kompressoren ved automatisk oietibageføring, som omtaes senere. c

24 18 Haogenkøemiderne er ae i større eer mindre grad opøseige i smøreoie. R 12 er fudt gensidig opøseig i smøreoien ved ae temperaturer, mens fx R 22 kun i begrænset omfang er opøseig i oie ved ave temperaturer. At der opøses en de køemidde i smøreoien betyder, at oiens viskositet nedsættes, hviket der må tages hensyn ti ved vaget af smøreoie. Den mængde køemidde, der opøses i oien, afhænger af trykket og temperaturen. Jo højere tryk og jo avere temperatur des mere køemidde vi der opøses. Hvis køemidet i stempekompressorer indsuges gennem krumtaphuset, hviket er normat, kan der opstå startprobemer i kodt vejr. Under stistand, hvor trykket i krumtaphuset stiger og temperaturen fader, vi der gå forhodsvis meget køemidde i opøsning i oien. Ved starten fader trykket meget hurtigt i krumtaphuset, en de af køemidet koger ud og medfører en opskumning af oien, så at oiepumpen, der sidder i bunden af krumtaphuset, ikke kan få fat i oievæske og oietrykket svigter. Dette fænomen forhindres normat ved at pacere en eektrisk varmepatron i oiesum pen, der så startes i kodt vejr 24 timer før opstart af anægget. Haogenkøemidernes opøseighed i oien medfører, at der transporteres en de oie ud i anægget, sev om der anvendes oieudskier i trykrøret efter kompressoren. Da opøseigheden er mindst ved de ave tryk i fordamperen, vi oien normat urskies her. Dette viangsomt nedsætte varmeovergangen i fordamperen, såedes at anæggets ydese og effektfaktor efterhånden fader, og ti sidst vi smøringen svigte i kompressoren, som derefter meget hurtigt brænder sammen, hvis ikke en oie-trykspressestat stopper anægget. Det er såedes meget vigtigt at arrangere en oietibageføring fra fordamperen ti kompressoren, hviket omtaes senere.

25 19 3. Kompressorer Ti køeanæg og varmepumper anvendes tre hovedtyper af kompressorer, nemig stempekompressorer, skruekompressorer og centrifugakompressorer. Stempekompressorer fremsties i størreser fra de het små ydeser, der kendes fra køeskabe og hjemmefrysere, og op ti køeeffekter på kw. Stempekompressorerne er normat de biigste ti små og middestore anæg op ti ca kw, hvor skruekompressorer og centrifugakompressorer biver konkurrencedygtige. Skruekompressorer fås med køeeffekter op ti ca kw. Centrifugakompressorer anvendes ti køeydeser het op ti 20.00() kw. 3.1 StennpeUkonnpressorer Den amindeige stempekompressor, der drives af en separat eektromotor, fremsties i encyindrede udgaver ti de små ydeser og i 2, 4, 6, 8, 12 og 16 cyindrede versioner ti de større køeydeser. Ved de fercyindrede kompressorer anbringes cyindrene atid parvis og ved de 4-16 cyindrede maskiner er cyinderparrene anbragt i V-, W eer VV form, fordi fremstiingen herved biver biigst. En fercyindret kompressor kan oven i købet være udført ti totrinskompression, hvor noge af cyindrene er mindre og anvendes ti højtrykstrin. Stempekompressoren med separat motor er en robust kompressor, der i princippet kan anvendes ti forskeige køemider, men den giver naturigvis ikke samme ydese med forskeige køemider. Kompressortypen anvendes især ti de idt større anæg, f. eks. køeanæg i skibe, ti køe- og frysehuse og ignende, hvor der ønskes ange driftstider. Når en sådan kompressor biver sidt i ejer og stemper m.v. kan den renoveres og derefter køre så godt som en ny i endnu mange år. I modsætning herti kan en hermetisk kompressor, som omtaes senere, godt have en ang evetid, men den kan ikke renoveres. Den separate motor giver muighed for at væge forskeige omdrejningsta, enten ved vag af motor med et ønsket omdrejningsta eer ved at overføre effekten med kieremtræk, hvor man så ved vaget af kieremskivernes størrese ret frit kan væge udveksingsforhodet meem motor og kompressor. Kieremtræk er dog i de senere år gået af mode ti køekompressorer, fordi et kieremtræk stjæer ca 5% af den overførte effekt, mens en direkte aksekobing er næsten tabsfri og næsten også vedigehodesesfri. På figur 3. 1 ses en principskitse af cyinderen ti en stempekompressor. Cyindertopstykket indehoder indstøbte kanaer for både suge- og tryksiden og under topstykket er der anbragt en pade, der indehoder suge- og trykventier. Ventierne er udført som ganske et fjederpåvirkede ventipader. Ventierne er normat ukkede, men ved et differenstryk over dem på ca. 0.1 bar overvindes fjederkraften og ventierne åbner. Det vi sige, at en stempekompressor af sig sev indretter sig på det aktuee trykforhod meem tryk- og sugesiden, den kan faktisk køre med ae trykforhod, men som det omtaes senere, bør den ikke køre med trykforhod over ca. 8. På føgende figurer gennemgås kompressorens arbejdscykus.

26 20 c,,,,j.y~~--~- F.t~.r. ;g : :tc~!i (.- 11, :.,...,. (Q /~\\ Sten:p 1 Cvi!na~: r G y i i r:t t:t V~t.: :1 Figur 3.1 Principskitse af cyinder ti stempekompressor Når stempet bevæges nedad, biver der undertryk i cyinderen i forhod ti sugetrykket, sugeventien åbner, og køemiddedampen strømmer ind i cyinderen. Stempets bevægese kades sugesaget Når stempet har nået sit nederste punkt ukker sugeventi- en som føge af fjederkraften. Stempets stiing kades nederste dødpunkt. Når stempet bevæges opad komprimeres køemiddedampen fra sugetrykket ti afgangstrykket Når stempet føres videre opad stiger trykket yderigere indti trykventien åbner. Denne de af stempets cykus kades kompressionen.

27 21 V ed stempets fortsatte opadgående bevægese strømmer den varme, komprimerede køemiddedamp ud gennem trykventien. Denne proces kades udstødning. Da stempet i sin øverste stiing ikke må ramme topstykket med ventier, men i praksis må stoppe noge få tiendedee mm herfra, biver en rest af dampen tibage i det såkadt skadeige rum. Stempets stiing kades øverste.dødpunkt. Den resterende køemiddedamp i det skadeige rum ska først ekspanderes ti sugetrykket og videre indti sugeventien åbner, før ny køemiddedamp kan indsuges under stempets bevægese nedad. Som det fremgår af ovenstående, vi det skadeige rums negative virkning øges med voksende trykforhod meem tryk- og sugeside, såedes at køemiddestrømmen fader. Der vi endda fmdes et trykforhod over hviket kompressoren set ikke når at åbne sugeventien, og køemiddestrømmen biver derfor ig nu. I praksis er det at taget i betragtning økonomisk at komprimere i to eer fere trin, når trykforhodet, som omtat tidigere, biver over ca. 8. På figur 3.2 ses en mindre tocyindret kompressor af en type, som for år tibage kunne ses i de små frysehuse, men som i størrese også passer ti såkadt kommerciee køeanæg, d.v.s. køe- eer fryseanæg ti supermarkeder m.v. Kompressoren drives via en kieremskive, og på krumtapakseen inden for kieremskiven ses aksetætningen, som nødvendigvis må være het tæt, idet køemidet suges gennem krumtaphuset. Er aksetætningen utæt, ækkes der køemidde ud i atmosfæren, og dette kan naturigvis ikke accepteres hverken af hensyn ti driften af anægget eer ti atmosfæren. Tidigere var der en de probemer med aksetætningeme, men nu anvendes kuringsaksetætninger, som er angt mere driftssikre.

28 22 Figur 3.2 Mindre tocyindret kompressor Den viste kompressor er idt specie derved, at sugeventierne er paceret på seve stempetoppen. V ed udskæringer i cyindervæggen og i de hue stemper er der forbindese fra krumtaphuset ti undersiden af stempetoppen, hvor køemidet så i sugesaget kan passere op gennem sugeventien ti cy- inderen. Trykventien er anbragt i topstykket i en venti pade, der er hodt ned mod cyindertoppen af en kraftig fjeder. Fjederen er så kraftig, at ventipaden biver iggende på cyindertoppen under norma drift, mens den giver efter, hvis der kommer et såkadt væskesag, d.v.s. at indsugningen ti kompressoren ved en fej biver i væske- i stedet for i dampform. Da køemiddevæske er næsten usammentrykkeig, og da den ikke vi kunne nå at undvige gennem trykventien hurtigt nok, vi et væskesag normat medføre et brud på stempestænger, krumtapakse med videre, hvis ikke en sådan siaing er foretaget. Væskesag høres som en meget kraftig metaisk bankeyd, som man ikke kan undgå at ægge mærke ti, og som atid bør undgås af hensyn ti kompressoren. På den i figur 3.2 viste kompressor foregår smøringen ved stænksmøring. Denne foregår bot ved, at pejstængerne nederst ender i en sags ske, der pasker ned i krumtaphusets oiesump ved hver omdrejning. En boring fra skeens inderside ti krumtapejet sørger for, at dette biver smurt, og der stænkes oie rundt i krumtaphuset, så at også hovedejer og cyindervæg-

29 23 ge biver smurt. Stemperne er nederst forsynet med en oiering, der stryger overskydende oie ned i krumtaphuset igen, så kun det nødvendige ganske tynde ag oie biver tibage på cyindervæggen. Ud over oieringen er stempet forsynet med en eer to stemperinge for at give en bedre tætning meem stempe og cyinder. I figur 3.3 og 3.4 er vist en større 8-cyindret kompressor. Denne type har udskifteige cyinderforinger, og sugeventierne er paceret i en ringformet udvidese i øverste ende af cyinderen. Trykventierne er anbragt i en meempade under topstykket, der også her hodes nede af kraftige fjedre, så at eventuee væskesag ikke ødeægger kompressoren. Figur 3.3 Tværsnit i 8-cyindret kompressor (Sabroe-Atas)

30 24 Figur 3.4 Længdesnit i 8-cyindret kompressor (Sabroe-Atas) Som det ses af ængdesnittet i figur 3.4 giver cyinderpaceringen i VV form, at i dette tifæde 4 pejstænger kan køre på samme sag på krumtapakseen, hviket giver en biigere krumtapakse, end hvis denne skue være udført med otte sag. De mange cyindre giver en bødere og mere støjsvag gang, end hvis man kun havde en cyinder. Smøringen af de større og moderne kompressorer er også idt mere avanceret, end den i figur 3.2 viste. På figur 3.4 ses på enden af krumtapakseen en oietrykpumpe, der har tigang gennem et oiefter paceret i bunden af krumtaphuset under overfaden for smøreoien. Afgangen fra oietrykpumpen er via borede kanaer gennem krumtapakseen ført ti ae ejer, så at disse biver smurt effektivt. På oiepumpens trykside er der en fjederbeastet overstrømningsventi, som åbner ved oietryk af en vis indstiet størrese og ader overskydende oie strømme ud i krumtaphuset, så et fast oietryk hodes. Nederst i krumtaphuset på figur 3.4 ses en eektrisk varmepatron, som tidigere er omtat.

31 Hermetiske stempekompressorer I hermetiske kompressorer sammenbygges kompressor og emotor i eet hus, som så gøres tæt udadti. Herved undgås aksetætningen, som er den sværeste at få tæt. Desuden opnås den forde, at emotoren omskyes direkte af køemiddedampene i indsugningstistand, så motoren biver effektivt køet. Varmen afgives ti køemidet, som så biver noget varmere end i en tisvarende ikke-hermetisk kompressor, men varmen ska så fjernes i kondensatoren. Med hermetiske kompressorer er der derfor ikke så store krav ti ventiation af maskinrummet, kompressoren er normat biigere og støjer ikke så meget. Men der er også uemper ved de hermetiske kompressorer. De er meget føsomme over for fugtighed i anægget, fordi vanddamp i forbindese med køemidet og smøreoien især ved høje temperaturer kan reagere med hinanden og danne stoffer, som er aggresive over for motorvikingernes isoeringsak Dette medfører, som omtat tidigere, en snigende kortsutning af motorens vikinger med større og større strømforbrug ti føge, indti motoren brænder sammen eer stoppes af motorværnet, hvis et sådant er indbygget. Probemet er især kendt fra de første mange varmepumper, der bev opstiet efter energikrisen i 70-erne, fordi varmepumper ofte komprimerer køemidet ti en højere temperatur end tifædet er ved køeanæg. Generet kan det siges, at motorvikingerne ikke må komme over en temperatur på 120 C, for i så fad sker der uanset fugt i anægget aigeve spatning af oien med korrosion af vikingsakken ti føge. Oien ska desuden være særig egnet ti temperaturerne i varmepumper. Hvis en hermetisk kompressor er brudt ned på grund af korrosion, ska man ikke bot skifte kompressoren, men på grund af de aggresive reaktionsprodukter, der er cirkueret rundt i anægget, er man nødt ti at tømme, rense og tørre anægget før påfydning af nyt køemidde. 3.3 Reguering af stempekompressorer Mindre stempekompressorers ydese kan regueres ved start og stop af kompressoren, hviket normat giver den mest energibesparende drift. Man kunne også tænke sig at reguere motorens omdrejningsta ved hjæp af en frekvensomformer, men da det nødvendige drejningsmoment ti kompressoren er næsten uafhængigt af omdrejningstaet, biver der probemer med emotorens køing ved ave omdrejningsta. Da frekvensomformere desuden er ret dyre i anskaffese og giver en de tab især ved ave omdrejningsta, anvendes denne reguering normat ikke ti stempekompressorer. Større stempekompressorer regueres også ved start og stop af motoren, men da hyppige start og stop af store motorer er uønskede, fordi de giver store spændingsfad på forsyningsnettet ved start, og da man normat ønsker en fmere reguering af ydesen, benyttes også andre metoder. En af metoderne er at anvende poomkobbebare motorer, som kan køre med to forskeige omdrejningsta. Motorerne omtaes i kapite 4, her ska bot bemærkes, at motorerne er en he de dyrere i anskaffese end amindeige motorer, og at regueringsmetoden derfor ikke er så amindeig.

32 26 Den amindeigste regueringsmetode for større, fercyindrede stempekompressorer er cyinderudkobing. Metoden består i, at indsugningsventierne ti cyindrene kan tvangsåbnes, så at køemiddedampene bot pumpes ud og ind gennem disse. IO den på figur 3. 3 og 3. 4 viste kompressor tvangsåbnes indsugningsventierne ved hjæp af stødstænger, der er fjederpåvirkede. Stødstængerne gøres inaktive ved hjæp af ringformede servostemper, der drives af kompressorens oietryk. Med ventier, der kan ukke for o ietrykket ti disse servostemper, kan man såedes forhindre, at de pågædende cyindre indkobes. Normat udkobes cyindrene parvis, så at en 8-cyindret kompressor kan køre på 2, 4, 6 eer 8 cyindre. Med metoden opnås oven i købet en et og eegant start af kompressoren, idet indsugningsventierne hodes åbne af fjedrene, indti oietrykket er opbygget, hviket normat varer noge få sekunder, og dette er tistrækkeigt ti, at motoren har fået kompressoren op på normat omdrejningsta. Styringen af cyinderudkobing kan naturigvis foregå manuet, men sker i dag normat automatisk. For eksempe kan servoventierne et styres ved hjæp af sugetrykket Da cyindrene udkobes parvis, kan en 8-cyindret stempekompressor kun regueres i trinene 25, 50, 75 og 100%. Gnidningsmodstanden i ejer, cyindre m.v. er stort set uændret ved cyinderudkobing, og der vi naturigvis også være et tab ved køemiddedampens passage ud og ind gennem indsugningsventien. Effektforbruget ved deast vi derfor ikke være proportionat med ydesen, som vist i figur !!R - O :J L...0 L. o ' ~ ()... w ,_ 7 - / - / / J ~ J o,r,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, o Kapacitet i ~ Figur 3. 5 Deastkarakteristik for 8- cyindret stempekompressor med og uden fordampningstrykreguator indsat meem fordamper og kompressor.

33 27 Deastkarakteristikken for en stempekompressor vi afuænge af, hvordan hee kredsprocessen i øvrigt regueres. Den på figur 3.5 skitserede trappeformede karakteristik med fordampningstrykreguator vi i princippet forekomme, når en sådan er indsat meem fordamper og kompressor for at give et jævnt fordampningstryk uanset kompressorens trinvise ændring af indsugningskapacitet Hvis der i sugeedningen meem fordamper og kompressor er så stort et voumen af køemiddedamp, at den trinvise ændring af indsugningskapacitet ved cyinderudkobingen kan tiades, og hvis kompressoren startes og stoppes i området meem O og 25% ast, vi deastkarakteristikken i princippet se ud som vist med den punkterede kurve på figur 3.5. På figur 3.6 er vist, hvoredes kapacitetsreguering ved cyinderudkobing for en stempekompressor kan foregå. Tandhjuspumpen, der drives af kompressorens krumtapakse, suger oie fra kompressorens oiesump og pumper denne ti et kammer ved krumtapakseens ene hovedeje, hvor trykket regueres ved hjæp af oietryksregueringsventien 3. Oietrykket kan afæses på manometeret 6, og som sikkerhed er systemet forsynet med differenstrykpressostaten 5, som måer oietrykket i forhod ti trykket i krumtaphuset, og som standser kompressoren, hvis oietrykket fader under en vis grænse. Oietrykpressostaten er forsynet med manue reset. Magnetventien 4 ukker for oietibageføringen fra oieudskieren 7, når kompressoren er stoppet. Smøreoien trykkes ti kompressorens ejer og fordees via gideventien 8 ti afastningsservocyindrene 9, som via en stangmekanisme og trykstifter kan øfte indsugningsventierne. Så ænge af- astningscyindrene 9 er under oietryk, vi indsugningsventierne i det tihørende cyinderpar arbejde normat, men bevæges stempet i gideventien 8 mod venstre vi afastningscyindrene afspærres fra trykoien og trykket vi udignes ti krumtaphuset.. Den i afastningscyindrene indbyggede skruefjeder vi bevæge stangmekanismen mod højre, så at trykstifterne øfter indsugningsventipaderne fra deres sæde, og-det pågædende cyinderpar udkobes. Antaet af virksomme cyinderpar kan såedes styres ved at bevæge skifteventien. Denne kan påvirkes af en eektrisk motor styret af en termostat eer pressostat, eer den kan styres af sugetrykket direkte, ved at der på gideren monteres et bægeement, der drives af sugetrykket

34 28 7 1t" - ~ ~ t '.Tandhjuspumpe efiter 3.0ietryksreguator 4.Magnetvent11 5.0ietrykspressostat 6.Differenstryksmanometer 7.0ieudskier 8.Skiftegider 9.Afastningscyinder O.Sugeventi med trykstift. Figur 3.6 Cyinderudkobingssystem for stempekompressor Ofte vi det være hensigtsmæssigt at væge fere stempekompressorer med cyinderudkobing. Herved opnås en opdeing i fere mindre trin og et mindre deastforbrug, når en eer fere kompressorer kan stoppes het. Desuden fås herved et system, som ikke nødvendigvis ska standses het under renovering af en kompressor,. idet det kan køre videre på de andre kompressorer under reparationen. Styringen af fere kompressorer med cyinderudkobing kan f. eks. foregå med et programværk som vist i figur 3. 7

35 29 F o 1 2 ~ ,e ', :t:=ff)m == :----E). 7 ~ Jrv 6 7. Pressostat 3. Programværk 5. Magnetventi for cyinder. 7. Kompressor, 3 cyindre 2. Reverserbar motor 4. Motorskab 6. Motor Figur 3. 7 Kapacitetsstyring med programværk Som vist i figur 3. 7 kan et eektrisk programstyringssystem bestå ef et programværk med en motordrevet knastakse, der sutter eer bryder en række eektriske kontakter i en vagt rækkeføge, når programværkets drivmotor kører. Programværket styres af en pressostat såedes, at det drejer den ene vej rundt, når trykket biver for avt, og den anden vej rundt, når trykket biver højt, mens det står ~tie, hvis.trykket er inden for de tiadte grænser. Programværkets kontakter er forbundet ti kompressorernes motorskabe og cyinderudkobingsmekanismer, idet skifteventien i figur 3.6 er erstattet med en magnetventi for hvert cyinderpar. På denne måde kan fere kompressorer startes op efter hinanden og de enkete kompressorer kan køre med reduceret kapacitet at efter behov. Et sådant system kan reguere over et stort beastningsområde. En ekstra forde ved systemet er, at det er et at ændre kompressorernes og cyindrenes startrækkeføge og dermed fordee siddet jævnt. På mindre kompressorer benyttes undertiden en biigere form for cyinderudkobing, hvor indsugningsventierne ikke øftes, men hvor tryksiden for den afastede cyinder ved hjæp af ventier forbindes ti sugesiden, samtidig med at tryksiden afspærres mod kondensatoren. Cyinderen ska såedes kun overvinde tryktabet i indsugnings- og trykventien, og effekttabet biver derfor ie i afastet tistand, men dog idt højere end i egentig cyinderudkobing.

36 Skruekompressorer Skruekompressoren bev i første omgang udviket som oiepumpe, men er senere bevet taget i brug som kompressor såve for uft og gasser som i køeteknisk sammenhæng. De bevægeige dee i en skruekompressor er meget få, ja faktisk findes der kun to rotorer og ingen frem- og tibagegående bevægeser. I figur 3.8 ses en principskitse af skruekompressoren. Figur 3.8 Principskitse af squekompressor De to.rotorer i skruekompressoren øber i et fæes rotorhus. Den ene rotor, den ~d te hanrotor, har skrueformede konvekse gænger, mens den såkadte hunrotor har skrueformede konkave gænger. De to rotorers gænger ska passe så godt sammen, at der skabes en tætning i den såkadte indgrebsinie imeem dem. De skrueformede hurum, der igger meem rotorerne og rotorhuset vi da successivt bive afspærret fra indsugningen, når gængerne går i indgreb, og bive transporteret mod den anden ende, hvor åbningen ti tryksiden sker. For at der ikke ska bive for store tab, ved at gas fra tryksiden strømmer tibage i rotoren i det øjebik, der åbnes ti tryksiden, er rotorerne i dag oftest fremstiet koniske, såedes at der er et fast indbygget trykforhod i skruekompressoren~ En skruekompressor kan dog udmærket. arbejde ved både højere og avere trykforhod. Hvis det faktiske trykforhod er avere end det indbyggede, vi der ske en overkompression før der åbnes for afgangssiden. Er det aktuee trykforhod mindre end det indbyggede, vi der ske en tibagestrømning, når der ukkes op ti tryksiden. I begge tifæde vi tabene øges, såedes at kompressoreffekten stiger i forhod ti det ydede kompressionsarbejde. Ti gengæd sipper man i en skruekompressor for tabene i ventier. Skruekompressorer giver st<:>rt set samme muigheder for frit vag af køemidde som stempekompressorer. En skruekompressor kører i dag normat med et omdrejningsta på 2900 o/m. For at skabe en god tætning meem rotorerne, sprøjtes der oie ind mod indgrebsinien. Den drivende rotor og den drevne rotor rører derfor ikke hinanden direkte, men er adskit af en ganske tynd

37 31 oiefim. Herved opnås en meget mere støjsvag gang, et avt sid på rotorer og hus og en effektiv køing af køemiddedampen, idet der i skruekompressoranæg normat instaeres en oiekøer. Da en skruekompressor har angt færre bevægeige dee end en stempekompressor, og da der næsten intet sid er på rotorer og hus på grund af den effektive smøring, er skruekompressoren næsten vedigehodesesfri. Seve kompressoren fyder ikke ret meget, men ti gengæd kræves der en effektiv og meget stor oieudskier på grund af den store mængde oie i den komprimerede køemiddedamp. Desuden kræves, som nævnt tidigere, en oiekøer. 3.5 Reguering af skruekompressorer En skruekompressors ydese kan regueres på en ganske særig måde fra 100% ned ti ca. O%. Dette opnås med en gider, der er indbygget i bunden af rotor huset, som ved aksie forskydning tiader en de af køemiddedampen at sippe tibage. ti sugesiden. Systemet er i princippet vist i figur ~r------, R~g u eringsventi Figur 3.9 Kapacitetsreguering af skruekompressorer I figur 3.9 ses princippet i kapacitetsregueringen af en skruekompressor, idet dog skiftegiderens position normat styres hydrauisk ved hjæp af kompressorens oietryk. Systemet giver en idee trinøs reguering, men desværre fås også en de tab ved deas t. I figur 3.10 ses et eksempe herpå.

38 ,------, r ~ 80 ~ - C7 :J L..D L. 60 o '+-..., 40..)(. v '+-- '+-- w Kapacitet i % Figur 3.10 Deastkarakteristik for skruekompressor. Trykforhodet er parameter 3.6 Centrifugakompressorer Centrigugakompressorer arbejder efter samme princip som centrifugapumper og centrifugaventiatorer. I en centrifugakompressor er der dog gjort mere ud af en strøminet udformning af skovhjuene for at opnå en god virkningsgrad. Periferihastigheden på skovhjuene er store for at opnå en tistrækkeig trykstigning pr. trin. Indsugningsgassen edes ind omkring navet på skovhjuet og acceereres i hjuet op ti en hastighed, der i noge kompressorer kan være het op ti 200 m/s. Fra skovhjuet øber gassen ud i radiadiffusoren, hvor gassen deceereres, såedes at det meste af det dynamiske tryk omdannes ti statisk trykstigning. Det trykforhod, der kan opnås i et trin, afhænger af periferihasigheden og dermed af omdrejningsta og diameter for skovhjuet samt af moekyvægten for køemiddedampen. Jo større moekyvægt et køemidde har des færre tryktrin kan anvendes. Derfor bruges der ikke ammoniak, som har en ie moekyvægt, ti centrifugakompressorer. Derimod er hidti anvendt især haogenkøemiderne R12, R113, R114 samt bandingskøemider, men i fremtiden må disse erstattes af ikke-ozonnedbrydende køemider.

39 33.:/ 3 9 ~ \(( /! 38 ""-, r! Figur 3.11 Hermetisk totrins centrifugakompressor På figur 3.11 ses en centrifugakompressor med to trin d.v.s. to skovhju kobet direkte på en eektromotors akse. Eektromotoren kører med et omdrejningsta på 2900 o/min. Der er her tae om en hermetisk kompressor, idet motor og kompressor er sammenbygget. Ganske vist er der en abyrintpakning ved 13, som sørger for at trykdampen ikke kommer ind i motorrummet, men motoren køes af køemiddedamp, der suges fra fordamperen via køekanaerne 8 af ventiatoren 9 og everes tibage ti indsugningen via ikke synige kanaer. Skovhjuet 37 er avtrykstrin, 18 er højtrykstrin. Afgangen fra spirahuset 31 edes ti indsugningen ti højtrykstrinnet via udvendige kanaer, der normat passerer en meemkøer undervejs. Centrifugakompressorer egner sig især ti de store voumenstrømme. Normat fås de ikke ti voumenstrømme mindre end ca. 0.5 m 3 /s ved indsugningstistanden. Ved mindre voumenstrømme vie kompressoren bive for ie, trykstigningen pr. trin for av og strømningstabene i kompressorhjuene for store. Ti uftkonditioneringsformå indgår centrifugakom -pressorerne i store kodtvandsaggregater, der fremsties i størreser fra ca. 150 ti kw.

40 34 Den direkte kobing af kompressor og motor som er vist i figur 3. I, har været det amindeigste gennem mange år. Men nu er det mere amindeigt, at geare omdrejningstaet for kompressoren op ved hjæp af et sæt tandhju meem motor- og kompressorakse, så at kompressorhjuet kan komme op på omdrejningsta i noge tifæde het op ti o/min. Herved opnås, at kompressionen normat ved køeanæg kan foregå i et trin i stedet for to, og dette giver en biigere kompressor. Centrifugakompressorer med gear fremsties oftest som hermetiske kompressorer, kun de største kompressorer udføres normat som ikkehennetiske kompressorer Reguering af centrifugakompressorer Da en.centrifugakompressor er en strømningsmaskine uden ventier af nogen art, kan den ikke regueres på samme måde som stempekompressorer og skruekompressorer. F. eks er det ikke rigtig muigt at reguere en centrifugakompressors ydese ved at ændre omdrejningstaet, fordi den ved reduceret omdrejningsta først og fremmest reduceres i trykhøjden, hviket ikke er ønskeigt, idet kondenseringstryk og fordampningstryk normat er nogenunde konstant i et anæg, mens det aene er køemiddestrømmen, der ønskes regueret. Men centrifugakompressoren har en anden regueringsmuighed, der oven i købet er bedre end de andre kompressortypers. På figur 3.11 ses i indsugningerne edeskove, der kan drejes, såedes at køemiddestrømmen i indsugningen kan gives mere eer mindre forrotation, hvorved skovhjuenes virkning kan reduceres. På figur 3.12 ses et eksempe på centrifugakompressorens ændrede karakteristikker, når edeskovene drejes. C &: &:.21 'i!.x... >... - /\~... Åbning af edeskove Voumenstrøm Figur 3.12 Karakteristik for centrifugakompressor med drejeige edeskove i indøbet. På figur 3.12 er indtegnet en såkadt pumpegrænse, som afskærer det område, hvor karakteristikkerne biver vandret eer måske endog fader ved fadende voumenstrøm. Dette område kan kompressoren godt køre med, men det giver en uhensigtsmæssig drift, idet kompressoren så at sige ikke "kan finde ud af" hviken voumenstrøm den ska evere. Der sker da momentant en tibagestrømning fra kondensatoren ti kompressoren, trykket - reduceres, kompressoren kan igen evere voumenstrøm og så videre. Fænomenet kendes også fra centrifugaventiatorer og centrifugapumper.

41 35 Regueringen af en centrifugakompressor ved drejning af edeskove, giver en meget fordeagtig deastkarakters tik med hensyn ti energiforbrug ved deas t. På figur 3.13 ses et eksempe herpå Ø 00 7Ø ~ - Q'6Ø :J L..0 5Ø L o 4-.;.J.:::s::. Q)..,_ '+w 4Ø 3Ø 2Ø 1Ø ø o 1o io 3b 40 so so 70 so go 1 oo K apacitet i % Figur 3.13 Deastkarakteristik for centrifugakompressor med edeskove i indøbet. Hurtigtroterende centrifugakompressorer har en vibrationsfri gang og et avt støjniveau. Den enke konstruktion giver en meget stor driftsikkerhed og en ang kompressorevetid.

42 36 4. Eektromotorer En kompressor kan naturigvis drives af forskeige motortyper. Normat drives kompressorer ef eektromotorer, men i de senere år er der også iværksat forsøgsanæg med varmepumper drevet af forbrændingsmotorer, hvor også spidvarmen fra forbrændingsmotoren udnyttes. Da eektromotoren er angt den mest amindeigt anvendte ti at drive kompressorer, hvad enten det er ti køeanæg eer varmepumper, ska veksestrømseektromotorer nærmere omtaes her. Motorerne biver ikke gennemgået i detajer, men der biver agt vægt på de egenskaber ved motorerne, der særigt betyder noget for deres anvendese ti kompressorer. 4.1 Den trefasede asynkronmotor Asynkronmotoren er angt den mest anvendte på grund af dens enke og robuste konstruktion. Asynkronmotoren kan kun køre på veksestrøm, og i princippet kun på tre faser (3x380 V), idet dog små motorer under ca. kw ved hjæp af en kondensator kan køre på en fase + O (220 V)..."..._:~',.,..--. Figur 4.1 Gennems~et asynkronmotor. A=statorhus, B=rotor, C=statorviking, D=ventiator, E og F=ejer. På figur 4. ses et eksempe på en mindre asynkronmotor. De eneste bevægeige dee i en sådan motor er akseen med rotor og ventiatorhju og de to ejer. De eneste siddee er de to ejer, derfor er en asynkronmotor næsten vedigehodesesfri. Som rege er ejerne forsynet med fedt fra ejefabrikken og afskærmet mod støv fra omgiveserne ved hjæp af tætningsringe, så motoren er vedigehodesesfri i mange år. Ved større motorer kan ejerne som rege smøres for eksempe en gang om året, hvorved evetiden forænges kendeigt. Rotoren i asynkronmotorer findes i to udformninger. Kortsutningsrotoren og den vikede rotor. Kortsutningsrotoren, som er vist i figur 4.2 består af tynde jernpader, der er stakket oven på hinanden i aksie retning. I jempaderne er der udstanset noter, som er udstøbt med massive kobberstave. I begge ender er kobberstavene i forbindese med kobberringe, såedes at man får en sags primitiv kortsuttet viking. En motor med kortsuttet rotor kades også en kortsutningsmotor

43 37 t-a b--j Figur 4.2 Kortsutningsrotor Het små motorer har endnu simpere rotorer, idet disse bot er støbt het i auminium. Denne ettere metode bruges kun ti små motorer, fordi en sådan rotor giver en dårigere virkningsgrad end rotoren med kobberstave, men dette betyder sevsagt ikke så meget ved små motorer. r s t Figur 4. 3 Viket rotor På figur 4. 3 ses en viket rotor. Denne rotortype bruges kun ti store motorer med startprobemer, hviket omtaes senere. Den vikede rotor har tre vikinger, der som rege er stjernekobede d.v.s. den ene ende af de tre vikinger er forbundet i et fæes punkt, den anden ende af vikingerne er ført ud ti hver sin sæbering af kobber. En sådan motor kades også en sæberingsmotor. Da virkemåden for de to asynkronmotortyper kortsutningsmotoren og sæberingsmotoren i hovedprincippet er ens, ses der i det føgende kun på kortsutningsmotoren. På figur 4.4 ses virkemåden i en kortsutningsmotor. I motorens stator er der tre vikinger, der er forbundet ti hver sin fase R, S og T i veksestrømsnettet Da veksestrømsnettet har en frekvens på 50 Hz, vi det være sådan, at inden for en periode på 1150 sekund vi faserne R, S og T opnå maksimumspænding i nævnte rækkeføge. I det øjebik, hvor der er spænding på fase R, vi denne danne en nordpo og en sydpo i stataren som vist. Men 1/3 periode

44 38 R ~ Drejefetets rotationsretning T s Rotor R Stator Figur 4.4 Princip i kortsutningsmotor senere vi det være fase S, der danner N og S po svarende ti 120 graders drejning. Endnu /3 periode senere svarende ti 120 grader vi fase T danne tisvarende N og S poer i statoren. Vikingerne vi såedes danne et fet i statoren af drejende poer, som drejer en omgang 50. gange i sekundet eer 3000 omdrejninger/minut. Lederne i rotoren udsættes atså for magnetiske poer, der kommer farende forbi dem, og som derved inducerer strøm i rotoren. Disse rotorstrømme vi forsøge at danne S poer over for statorens N poer og omvendt. Herved vi drejefetet forsøge at dreje rotoren med rundt. Når rotoren står stie, induceres de største strømme i rotoren, men hvis rotoren kommer op på det synkrone omdrejningsta, atså hvor rotoren føger het med drejefetet, vi der set ikke induceres nogen rotorstrøm, og motoren vi intet kunne trække. Først når rotoren biver idt bagefter drejefetet, atså øber idt angsommere rundt end det synkrone omdrejningsta, vi der induceres rotorstrømme, og motoren vi kunne trække en beastning. Heraf kommer navnet asynkronmotor. Det ene sæt statorvikinger, der er antydet i figur 4.4, kan fordobes eer tredobes o.s.v. svarende ti2, 3, 4 eer fere sæt poer. Herved kan opnås synkrone omdrejningsta svarende ti 1500, 1000, 75o o.s.v. Når motorerne beastes, fader omdrejningstaet ved fudast 5-10% i forhod ti det synkrone omdrejningsta. Herved fås føgende muige omtrentige omdrejningsta for asynkronmotorer: Anta Synkront omdr. ta Fudast omdr. ta posæt o/min. o/min En asynkronmotor kan også bygges med fere sæt vikinger, såedes at motoren kan køre med

45 39 to forskeige omdrejningsta, afhængigt af om det ene eer andet sæt vikinger er tisuttet ti nettet. Dette kades motorer med poomkobing. Sådanne motorer er en he de dyrere end amindeige asynkronmotorer, bandt andet fordi der bruges mere kobber ti dem. Ved poomkobing kan der kun kobes meem de oven for nævnte omdrejningsta. 4.2 Asynkronmotorens moment og strømforbrug D Dk (A) Is D s D t nt nt f o k n (O/min) nt nt n (O/min) Figur 4.5 Drejningsmoment og strømforbrug for asynkronmotor ved varierende omdrejningsta. På figur 4.5 ses et typisk forøb af en kortsutningsmotors drejningsmoment og strømforbrug, når omdrejningstaet varierer. Ved det synkrone omdrejningsta er drejningsmomentet nu, og motoren kan intet trække ikke engang modstand i ejer og ventiator. Ved tomgangsomdrejningstaet n. kører motoren rundt ubeastet udefra, drejningsmomentet er nu, men strømforbruget kadet tomgangsstrømmen =! 0 Når.motoren beastes yderigere svarende ti et større drejningsmoment, vi omdrejningstaet fade, men strømforbruget stige. Ved kipmomentet Dk har motoren sit største drejningsmoment, ved omdrejningsta ti venstre for kipmomentet fader motorens drejningsmoment ti trods.for stigende strømforbrug. Når motoren står stie, er drejningsmomentet = D. og strømforbruget = I. svarende ti starttistanden. Startmomentet D. er normat ca.-,5-2,5 gange så stor som fudastmomentet D r, en kortsutningsmotor kan derfor starte i beastet tistand. Startstrømmen I. er normat ca. 4-7 gange så stor som fudaststrømmen In hvorfor en kortsutningsmotor beaster nettet hårdt ved start. 4.3 Asynkronmotorens tikobing ti nettet De tre statorvikinger i en asynkronmotor kan tikobes nettet på to måder, nemig ved trekantkobing og stjernekobing, som figur 4.6 viser. R - R s ~ s-----~--.. T - T - --' Figur 4.6 Trekant og stjernekobing.

46 40 Nuederen føres normat ikke frem ti en motor, da der ikke går nogen strøm i den, hvis de tre vikinger er udført ens. Ved trekantkobing vi hver viking få spændingen 380 V meem to faser over sig, hviket vi give anedning ti en vis strøm i vikingen. Ved stjernekobing derimod udsættes hver viking kun for k3 gange mindre spænding svarende ti 220 V, og dette giver anedning ti en strøm i vikingen, der er k3 gange mindre. Mindre motorer, d. v. s. motorer op ti noge få kw i effekt, er fremstiet enten for stjernekobing eer trekantkobing. Det er uhyre vigtigt at kobe en motor rigtigt ti nettet. Hvis en motor beregnet ti stjernekobing kobes i trekant, vi vikingerne bive udsat for k3 gange så stor en strøm, som de er beregnet ti, og motoren vi brænde sammen i øbet af noge dage. Omvendt vi en motor, der 'er beregnet ti trekantkobing, kun kunne trække ca. 1/3, hvis den stjernekobes, idet både strøm og spænding i vikingerne biver k3 gange mindre. På motorerne er vikingernes ender ført ud i en kemkasse. Vikingstisutningerne er benævnt u-v-w og z-x-y, såedes at der igger en viking meem u og x, en anden viking meem v og y og den tredie viking meem w og z, sådan som det er vist på figur 4. 7 R s T R s T u v w R w J~ TAw s R /\x w~s T y Figur 4. 7 Tisutning af stjerne- og trekantkobet motor ti nettet. Som vist i figur 4. 7 er det et med us at væge stjerne- eer trekantkobing af motoren, når kemkassen er indrettet som vist. Da noge ande bruger 3x220 V net og andre igesom Danmark 3x380 V n~t, kan motoren være beregnet ti stjernekobing i første tifæde og trekantkobing i sidste tifæde. Man ska atså før tisutningen se nøje efter på motorens typeskit, hviken tikobing motoren er beregnet ti. Omdrejningsretningen på en asynkronmotor er meget et at ændre, idet drejefetet vi ændre omdrejningsretning, når bot to tifædige af faserne byttes om. I praksis tisutter man derfor -bot motoren og ser efter, om den drejer den rigtige vej rundt. Gør den ikke det, byttes to faser.

47 Start af asynkronmotoren Små motorer startes atid ved direkte start. Men ved større motorer er man af hensyn ti enettet interesseret i at begrænse den meget store startstrøm. Den simpeste måde at begrænse startstrømmen på, er at anvende stjerne-trekant start. Denne består i, at en motor hvis vikinger er beregnet ti trekantkobing ved norma kørse, under start kobes i stjerne. Herved biver motorens impedans set fra nettet tre gange større og startstrømmen derved tre gange mindre end ved direkte start, som vist på figur /t:., / \... / \ Y..._ \ / ' Ot:.~_,. /..., ~ o // ' ' - '1.1 A. -- Figur 4. 8 Stjerne-trekant start af kortsutningsmotor. Desværre biver også effekten og dermed også drejningsmomentet 3 gange mindre, når motoren er kobet i stjerne, hviket også fremgår af figur.4.8. En motor med stjerne-trekant start vi derfor ikke kunne starte med fudt beastningsmoment Omkobing ti trekanttisutning ska som vist foretages, når motoren er næsten oppe på fudt omdrejningsta, for at strømstødet ikke ska bive for stort. Det er vigtigt at huske at kobe om ti trekant, når motoren er i gang. Ved fudast vi hver viking nemig få k3 gange større strøm i stjerne- end i trekantkobing, og det kan motoren ikke tåe i ængere tid. Et amindeigt motorværn vi ikke beskytte motoren herimod, da et sådant måer netstrømmen, og den er norma fudaststrøm. Anvendes motorværn sammen med stjerne-trekantomskifter, ska det derfor være et speciet motorværn, der ~r sammenbygget med omskifteren. Større motorer, som ska starte med fudast, hvorfor stjerne-trekant omskifter ikke kan anvendes, og som eventuet heer ikke kan startes direkte af hensyn ti nettet, kan udføres som kontaktringsmotorer. Statoren i en kontaktringsmotor er udført ganske som i en kortsutningsmotor, men rotoren er viket som vist i figur 4.3. Ved at indskyde modstande i rotorkredsen kan rotorstrømmen og dermed også statorstrømmen begrænses, og dette er muigt ved hjæp af en igangsætningsmodstand, som består af tre trinvis variabe modstande, der forbindes ti hver sit sæbeku og hvis anden ende forbindes indbyrdes i et stjernepunkt som vist i figur 4.9. n o Figur 4.9 Igangsætningsmodstand ti kontaktringsmotor. Rotorigangsætter

48 42 For kontaktringsmotoren er drejningsmoment og strømoptagese under start meget fordeagtig, som vist i figur f "' "... ' "... ', \ n n Figur 4.10 Drejningsmoment og strømforbrug under start af kontaktringsmotor. Som det fremgår af figur 4.10 kan drejningsmomentet under start af en kontaktringsmotor være større end ved direkte start, sev om strømforbruget begrænses ti samme størresesorden som fudaststrømmen. Det er vigtigt at huske at kobe igangsætningsmodstanden het ud, når motoren er startet, idet denne eers vi bive ødeagt på grund af varmeudvikingen. I en kontaktringsmotor har man såedes tiføjet sæbeku og kontaktringe, der sides med tiden. Store kontaktringsmotorer har derfor automatiske sæbekusøftere, der består af en centrifugaanordning, som øfter sæbekuene og kortsutter kontaktringene, når motoren er nået op på et vist omrejningsta. 4.5 Asynkronmotorens virkningsgrad En asynkronmotor i tomgang everer ikke nogen effekt, men har aigeve et tomgangsfor-.. brug. I dette tifæde vi virkningsgraden atså være nu. Ved beastning stiger virkningsgraden ti et maksimum ved ca. hav fudastmoment Fra hav ti fudastmoment fader virkningsgraden idt på grund af øgede strømvarmetab. Figur viser et typisk forøb af virkningsgraden.

49 ~ - \J o "- 01 (/) 01 c c ~ "- 5 BO ' / / v "..v- - - ~ o. o Beastning i ~ Figur 4.11 Typisk virkningsgrad for asynkronmotor. Store motorer har en virkningsgradskurve, hvis maksimum kan nå op på idt over 0.9, mens små motorers virkningsgradskurve igger noget avere end den viste. Som det ses af figur 4.11 er det vigtigt at væge en motorstørrese, der ved norma drift kommer ti at arbejde meem hav- og fudast, hvor virkningsgraden er bedst. At væge en motor, der normat kommer ti at arbejde væsentigt under hav beastning er meget uøkonomisk. 4.6 Reguering af asynkronmotorens omdrejningsta Som tidigere omtat kan en asynkronmotor fremsties med fere sæt vikinger, så poomkobing er muigt. Denne regueringsform giver ganske vist en regueringsmåde, der er tabsfri, men metoden giver også et stort spring i ydese, som måske ikke kan accepteres. Desuden er en motor med poomkobing meget dyrere end en amindeig motor. Da en asynkronmotor føger netfrekvensen, om end den er idt bagefter ved beastning, er der en anden måde at reguere omdrejningstaet på. Man kan ensrette veksestrømmen fra nettet og vekserette den igen ti en variabe frekvens. Dette gøres i frekvensomformere, som er bevet mere og mere anvendt ti regueringsformå i de senere år. Typisk kan en motors omdrejningsta på denne måde regueres fra næsten nu ti fudt omdrejningsta. Det kan dog være nødvendigt at køe motoren ekstra udefra vect avt omdrejningsta, hvis den samtidig ska køre med fudt drejningsmoment. Før eventue anvendese ti at drive en kompressor ska man dog gøre sig kart, at en frekvensomformer omsætter noget af eeffekten ti varme, d.v.s. at den giver et tab. På figur

50 ses et eksempe herpå, idet frekvensomformeren forudsættes at drive en motor med max. omdrejningsta på 1400 o/min. 1.0., r , 0.9 ~~- ::>-r :;>c ::>"<=f -o ~ o.a r--...l;jcil-c-t t-----j [) (J) c ~ 0.7 r-----t _j > t i o.5 -+-r...,...,--.-,.-,.--r-r--r-+-,-,--.-,...,.-...,.-..,...,..-+-r-r-1r-r-t"""t""..,...,..~ o Omdrejningsta o/min. Figur 4.12 Virkningsgrad for frekvensomformer. Beastningen er parameter. Men når en frekvensomformer ska drive en motor, spier motorens virkningsgrad ved varierende omdrejningsta og beastning også en stor roe. På figur 4.13 ses et eksempe herpå.

51 , , t "O (J) U (J) c JZ ~ ~ 10~ 0.5 "" r o ~ o Omdrejningsta o/ min. Figur 4.13 Virkningsgrad for asynkronmotor. Drejningsmomentet er parameter. Da strømmen først ska igennem frekvensomformeren og derefter ti motoren, biver den samede virkningsgrad for frekvensomformer og motor produktet af de to sæt virkningsgrader. Figur viser dette.

52 r---r----,,------, , g 0.80 ~ 5> =:;:1sn. g,o.7o i on. c 1 =..<(";...--=...-j ~ ~ ~ L > >./ J />_c !~ i IIIIIII iii Iiiii Ii Iiiiiiiiiiiii iii i Omdrejningsta o/min. Figur 4.14 Virkningsgrad for frekvensomformer. + asynkronmotor. Drejningsmomentet er parameter. Figur 4.12, 4.13 og 4.14 er bot eksemper på virkningsgrader. Disse vi som før omtat afhænge af motorstørresen, og de vi også afhænge af størresen på frekvensomformeren. Men hvis en asynkronmotor ska drive en stempekompressor eer en skruekompressor med fudt drejningsmoment ved varierende omdrejningsta, viser figur 4.14 at tendensen er kar. I sammenigning med at køre en motor ved fudast og fudt omdrejningsta uden frekvensomformer, som iføge figur 4.13 vi give en virkningsgrad på 0.79, vi den samede virkningsgrad for frekvensomformer og motor ved fudt omdrejningsta være idt mindre, og den vi ved reducering af omdrejningstaet fade væsentigt, som vist i figur En reguering med frekvensomformer er atså teknisk set fremragende, fordi den giver en het trinøs reguering, men med hensyn ti effektforbrug giver den en de tab. Man ska derfor tænke sig godt om, før metoden anvendes ti større motorer, hvor effektforbruget er mærkbart. Større frekvensomformere er i øvrigt også ret dyre endnu.

53 47 5. Kondensatorer I kondensatoren ska a den overskydende varme fra køeprocessen afgives. Denne energi består af den i fordamperen optagne varme og af den ti kompressoren tiførte effekt, såfremt kompressoren er køet af køemidet Mindre kompressorer, der kan være køet af omgivesesuften, afgiver kun en de af den tiførte effekt ti køemidet og denned ti kondensatoren. Kondensatorvarmen ska naturigvis hest.udnyttes fx ti opvarmningsfonnål Men oftest vi det kun være muigt at udnytte en de afvatmeeffekten, eer det vi set ikke være økonomisk at udnytte denne avtemperaturenergi, så varmeeffekten må afeveres ti omgiveserne. I Danmark er det kun tiadt at afevere overskydende varme ti naturen på en sådan måde, at det ikke forstyrrer mijøet unødigt. Dette betyder normat, at kondensatorvarmen må afeveres ti udeuften eer ti havvand. At indvinde varme eer afevere varme ti åvand vi normat ikke bive tiadt, og det er kun tiadt at anvende grundvand ti varmefonnå, hvis dette bagefter aigeve ska anvendes ti brugsvand. 5.1 Den uftkøede kondensator Tidigere bev den uftkøede kondensator mest anvendt ti små kompressoraggregater med påbygget kondensator. Anægget stod i et maskinrum, som så måtte køes med særskit ventiation. Da det gæder om at få så kod udeuft ti anægget som muigt, er det mere fordeagtigt at anbringe kondensatoren.ige inden for en åbning i ydermuren, så at udeuften trækkes ind gennem kondensatoren af kondensatorventiatoren. På grund af varmetiførsen ti maskinrummet anvendes metoden kun ti små anæg. I dag er det amindeigt at anbringe den uftkøede kondensator udendørs ved kondensatorydeser over ca. 10 kw, og uftkøede kondensatorer kan "fås het op ti ca. 300 kw..???22222?}2222??, -Figur 5.1 Kondensatorrør med ameer. uzzzzzz,f(zzzzzz En uftkøet kondensator består atid af rør hvori køemidet strømmer, mens uften strømmer forbi kondensatorrørene udvendigt. Da der er en god varmeovergang meem en væske og den indre rørvæg, er det ikke nødvendigt at forbedre varmeovergangen her, men da uft har en meget dårigere varmeoverførse ti rørenes udvendige side, er det nødvendigt at forøge areaet meem rør og uft. Dette gøres som figur 5.1 viser ved hjæp af ameer, d.v.s. tynde cirkuære eer kvadratiske pader, der er anbragt uden på rørene. Rør og ameer kan være udført i stå, ameerne biver presset på rørene, og efter saming af hee enheden biver denne varmtgavaniseret, så den er godt beskyttet mod rust. Lameerne kan også være i auminium og rørene af bøde kobberrør. I dette tifæde sættes ameerne på pads på kobberrørene, hvorefter disse udsættes for et højt indre tryk, der ekspanderer rørene, så ameerne sidder fast. Lameafstanden kan variere meem 2 og 16 mm, men er oftest af padshensyn meem 2 og 4 mm.

54 48 uft-----=:. 1-- Figur 5.2 Kondensator med to rørrækker. Kondensatorrørene anbringes i rækker som vist på figur 5.2 og såedes, at uften strømmer på tværs af rørene. Rørene anbringes i eer fere rørrækker, og rørene kan være forskudt bag hinanden som vist på figur 5.2, eer de kan igge bag hin~den i uftstrømmens retning. Lufthastigheden over fronttværsnittet bør af hensyn ti strømningsmodstanden ikke være over ca. 2.5 m/s.. a b - c d Figur 5.3 Forskeige udføreser af uftkøede kondensatorer. Konc;ensatoreementeme kan anbringes på forskeige måder, som vist i figur 5.3. Ti udendørs brug anvendes mest mode a, hvad enten der er tåe om et eement som vist, eer der anbringes fere eementer ved siden af hinanden. Denne form er fordeagtig udendørs, fordi den er uafhængig af vindretningen, og fordi den naturige-konvektionstrømning vi være virksom, når kondensatorventiatoren er stoppet. Mode b anvendes hest kun ti indendørs brug, fordi den vi være at for afbængig af vindretningen. Mode c og d er mere uafhængig. af vindretning og kan derfor også anvendes udendørs. Kondensatorventiatorerne startes og stoppes som rege styret af kondensatortrykket, der såedes normat hodes næsten konstant.

55 49 Luftkøede kondensatorer er normat biigst både i anægsudgifter, i drift og vedigehodese, men padsbehovet biver stort ved større anæg. Ved anvendesen af uftkøede kondensatorer ska man atid tænke på støjudvikingen fra kondensatorventiatorerne især ved anbringese i det fri. Støjen nedbringes ved at køre med ave omdrejningsta på ventiatorerne, men aigeve ska man atid tænke på de nærmeste omgiveser og måske også på naboerne i denne forbindese. 5.2 Den vandkøede kondensator En vandkøet kondensator kan være af forskeige udføreser ti het små og større anæg, men her ska kun omtaes kondensatorer ti større anæg. køemiddedamp køevand køemiddevæske Figur 5.4 V andkøet kondensator. I figur 5.12 er vist princippet i en vandkøet kondensator. Den er udført som en cyindrisk behoder, der indehoder rør i massevis. Køevandet strømmer inden i rørene og køemidet udvendigt omkring rørene. Rørene kan være forsynet med ave finner for at forøge areaet for varmeovergangen meem rør og køemidde. I begge ender er rørene sat ind i huer i endefangerne og er derefter vaset eer svejset fast. Uden for endefangerne er endedækser botet fast, og køevandet edes ind og ud gennem endedækserne. Disse er forsynet med vendekamre, så at vandet edes frem og tibage gennem rørene i fere øb. Køemiddedampen edes ti kondensatorkappen foroven, og den kondenserede køemiddevæske tages ud forneden. Vandkøede kondensatorer er biigere end uftkøede kondensatorer, men ti gengæd ska køevandet oftest køes i et køetårn, som igner en uftkøet kondensator bot med vand i rørene i stedet for køemidde. En forde ved arrangementet med en vandkøet kondensator og køetårn er, at kompressor og kondensator kan everes som fabriksmonteret aggregat, så monteringsarbejdet på stedet biver mindre. Såfremt fordamperen køer vand fx ti køefader i ventiationsanæg, kan hee køeanægget everes som en færdig enhed, hvor køemidet er påfydt og anægget prøvekørt fra fabrikkens side, så kun vand- og e tisutning manger.

56 FordaÆnpningskondensatoren Denne kondensatortype er en sags sammenbygget vandkøet kondensator og køetårn. Den er ikke så amindeig som de andre typer, fordi den kræver en de vedigehodese, men den har også noge fortrin. ~ _ Figur 5.5 Fordampningskondensator. Figur 5.5 viser princippet i en fordampningskondensator. Køemidet kondenserer i rørene 5, der normat er gatte, gavaniserede stårør. Vandet fra bundkarret pumpes ti dyserne 4 og forstøves af disse ud over kondensatorrørene. Herved optager vandet varme fra rørene, men det køes ved en fordampningskøing af uften, der trækkes op gennem køetårnet i modstrøm med vandet. V ed fordampningskøingen udnyttes, at tør udeuft ved befugtning kan køes noge grader, og såedes fås en mere effektiv køing end ved en uftkøet kondensator. Ti erstatning for den vandmængde, der tabes ved fordampning og medrivning af dråber, må der hee tiden tisættes friskvand. Denne vandmængde er minima, mens den over dyserne cirkuerede vandmængde er fere hundrede gange større. Køingen kan foregå ved såkadt stie køing, atså når ventiatoren 2 er stoppet, men herved vi varmeoverføringen være betydeigt mindre. Kondensatortrykket kan derfor regueres ved at ade en termostat 8 starte og stoppe ventiatoren. Det kan også være en pressostat, der føer kondenseringstrykket, der starter og stopper ventiatoren. Dette vi være en forde, hvis anægget ska køre i frostvejr, hvor vandet må tømmes af, men hvor køingen så bot kan fungere som amindeig køing af kondensatorrørene ved hjæp af udeuft, hviket naturigvis giver en avere køeeffekt pr. grads temperaturforske meem kondenseringstemperatur og

57 51 udeufttemperatur. Men da udetemperaturen netop er av om vinteren, giver dette ingen probemer. Luftmængden i en fordampningskondensator er mindre end i en uftkøet kondensator, og den fyder også meget mindre. 5.4 Økonomiske temperaturdifferenser for kondensatorer V armeoverførogen i kondensatoren afhænger af dennes varmeoverførende area og af temperaturdifferensen meem kondenseringstemperaturen og køereservoiret, som er uft eer vand. Hvis man derfor tiader en stor temperaturdifferens, kan kondensatorens area formindskes og kondensatoren biver biigere. Men da en højere kondenseringstemperatur giver en avere effektfaktor for varmepumpen, fås derved højere driftsudgifter. Derfor må vaget af temperaturdifferenser optimeres med hensyn ti investering og drift. t køemidde t>t, ( -- t,,anu, } t>t 2 Figur 5.6 Kondensatorens temperaturforøb. På figur 5. 6 ses et normat temperaturforøb i en kondensator. Køemidet, der jo er overhedet efter kompressoren, afkøes først ti kondenseringstemperaturen derefter, kondenseres det ved konstant temperatur og ti sidst underafkøes idt. Betegner som vist å t 1 differensen meem kondenseringstemperaturen og tigangstemperaturen på uften eer vandet, bør åt 1 højst være 7-8 C i den normae driftstistand. å~. der betegner forskeen meem kondenseringstemperaturen og uftens eer vandets afgangstemperatur bør højst være = 0,56 åt 1 = 4 C. Ofte kan man komme ud for anæg, hvor temperaturdifferenserne er betydeigt større, d.v.s. at der er sparet på kondensatorareaet enten af hensyn ti pris eer pads. Men dette går som nævnt ud over effektfaktoren. Når et anæg startes efter en stistandsperiode, er fordampningstemperaturen normat højere end den vi være i driftstistanden, og derfor vi kondenseringsvarmen igeedes være højere end normat. For at overføre denne større varmeeffekt, må temperaturdifferenserne i den samme kondensator herved igeedes bive højere end ved norma driftstistand.

58 52 6 Fordampere. Ti ventiationsanæg kan der væges meem to typer fordampere. Der kan væges en fordamper, der indsættes direkte i uftstrømmen, hvorved der fås en uftkøer, eer der kan væges at overføre køeeffekten via vand eer frysepunktssænket vand ti en køefade i centraaggregatet 6.1 Luftkøere Luftkøere for direkte fordampning fremsties af kobberrør med auminiumameer igesom uftkøede kondensatorer. På grund af den større korrosionsrisiko i køefader, der.ofte er våde af kondenserende vanddamp, forkromes kobberrørene gerne udvendigt. Figur 6.1 Luftkøer I figur 6.1 ses en sådan uftkøer ti direkte fordampning. Lameafstanden varierer normat meem 2,5 og 4 mm, og rørafstanden er sædvanigvis ca. 50 mm. Da det er meget vigtigt, at fordampningstemperaturen ikke kommer for angt ned af hensyn ti effektfaktoren, vi man normat se, at sådanne køefader har mange rørrækker undertiden het op ti 8. En uftkøer med direkte fordampning har atid en ekspansionsventi foran sig i køemiddekredsøbet. For at sikre, at de øverste og nederste rør i fordamperen får tiført omtrent ige meget køemidde, indsættes en væskefordeer som vist meem ekspansionsventien og fordamperen. Væskefordeeren og de tisuttede tynde kobberrør giver et tryktab, der er rimeigt stort i forhod ti den statiske trykhøjde meem de øverste og nederste rør. En uftkøer med direkte fordampning har den forde, at der kan opnås en ie temperaturdifferens meem fordampningstemperaturen og uften, der ska køes. Men det er en uempe, at afkøingen af uften er vanskeig at reguere med tifredsstiende nøjagtighed. Det er igeedes betænkeigt, at en eventue utæthed i fordamperen vi medføre, at køemidde sendes med ventiationsuften ind i de ventierede rum. Derfor bør metoden ikke anvendes ti rum, -hvor fok sover eer ti rum, hvor panik kan opstå.

59 V æskekøer, tør fordampning Foran en væskekøer med såkadt tør fordampning sidder der en termostatisk ekspansionsventi, som reguerer køemiddevæskestrømmen ti fordamperen, så at der atid er overhedning efter fordamperen. Figur 6.2 Væskekøer med fordampning i rørene. Køemiddestrømmen er det i to paraee forøb. Figur 6.2 viser en sådan fordamper. Køemidet øber inden i rørene, mens væsken, der ska køes, øber uden om rørene. Væsken er normat vand, men kan også være vand ibandet frysepunktssænkende midde. På væskesiden anvendes edepader ti at sikre en højere væskehastighed og dermed en bedre varmeovergang. 6.3 Væskekøer, oversvømmet fordamper En oversvømmet fordamper igner den i figur 6.2 viste, men det fordampende køemidde øber uden om rørene og væsken inden i rørene. Herved står der normat køemiddevæske et stykke op i fordamperen, hvorafnavnet kommer. Køemiddetiførsen ti fordamperen kan regueres af niveauet i fordamperen med en såkadt avtrykssvømmer, og denne regueringsmåde er den amindeigste. Køemiddetiførsen ti fordamperen kan dog også regueres af niveauet i kondensatoren med en såkadt højtrykssvømmer og i så fad findes næsten hee køemiddefydningen i fordamperen. Oversvømmede fordampere med højtrykssvømmer benyttes ofte i kodtvandsaggregater med centrifugakompressorer. Ti stempe- eer skruekompressoranæg foretrækkes tørre fordampere, først og fremmest fordi man derved har ettere ved at få oien tibage ti kompressoren. Desuden er køemiddefydningen væsentig mindre end i en oversvømmet fordamper.

60 Økonomiske temperaturdifferenser for fordampere Som ved kondensatoren er det sådan, at en fordamper med større varmeoverførende area vi give mindre driftsudgifter. Men da effektfaktoren fader endnu mere ved fadende fordampningstemperatur end ved stigende kondenseringstemperatur, er de økonomiske temperaturdifferenser i fordamperen endnu mindre end i kondensatoren. På figur 6.3 ses temperaturforøbet i en fordamper, idet der er set bort fra en eventue overhedning i fordamperen. t Åt køe~dde J} M 2 fordampningstemperatur Figur 6.3 Temperaturforøb i fordamper. I normadriftstifædet bør temperaturforskeen f. t 1 meem uftens eer væskens tigangstemperatur og fordampningstemperaturen højst være 6-7 C. Forskeen f.~ meem uftens eer væskens afgangstempe~tur og fordampningstemperaturen bør højst være 0,56.t 1 =ca. 3,5 c. Så små temperaturdifferenser over fordamperne vi sevsagt medføre store fordamperareaer, men det vi kunne svare sig i det ange øb. Ved højere fordampertemperaturer end de, der svarer ti norma drift, kan kompressoren evere en meget større køemiddestrøm rundt i anægget, hviket betyder meget større temperaturdifferenser over fordamperen end normat.

61 55 7. Ekspansionsventier Ekspansionsventien har først og fremmest ti opgave at reducere trykket fra kondenseringstryk ti fordampningstryk. Men herudover tiægges ekspansionsventien en regueringsopgave, der afhænger af fordampertypen i anægget. 7. Den termostatiske ekspansionsventi Foran en tør fordamper sidder der atid en termostatisk ekspansionsventil Denne har ti opgave at reducere trykket og at sørge for overhedning efter fordamperen, så væskesag i kompressoren undgås Ven tiftjbning Max. dbnin Statisk overhedning t 1. Tigang m. fiter 2. Kege 3. Afgang 4. Boring 5. Studs for trykudigning 6. Fjederhus 7. Membran 8. Kapiarrør 9. Spinde for indstiing af fjederforspænding 10. Føer Føfertemp.- fordampnings emp. Figur 7. Tennostatisk ekspansionsventi, princip. Figur 7.1 viser princippet i en tennastatisk ekspansionsventi, der ofte bot kades en tennoventi. Ventien indsættes i fordamperens tigangsrør og føeren kampes ti fordamperens afgangsrør umiddebart efter fordarnperen. Køemidet strømmer ind ved, ekspanderes ved ventikegen 2 og strømmer ti fordamperen ved 3. Mængden af køemidde, der strømmer gennem ventien er bestemt af ventikegens stiing. Kegen 2 er gennem en stang forbundet med en tryksko, der igger an mod membranens underside. Føereementet,

62 56 der består af føeren 10, eapiarrøret 8 og membranen 7 er fydt med et stof, der giver et af føertemperaturen atbængigt tryk over membranen. Membranen vi presse trykskoen nedad ved voksende tryk i føeren, men denne bevægese modvirkes af fjederkraften og køemiddedampens tryk på membranens underside. Ventiens åbning styres såedes af differensen meem trykkene på membranens over- og underside. Fjederens forspænding kan ændres ved hjæp af spindeen 9, der benyttes ved indstiing af overhedningen. Det er vigtigt at pointere, at sev om ekspansionsventien måer fordampertrykket enten gennem boringen 4 eer ved udvendig trykudigning via et eapiarrør fra 5 ti fordamperens afgangsrør, så er denne trykmåing på grund af den entydige sammenhæng meem tryk og temperatur i fordamperen, der jo indehoder mættede dampe, bot en nem måde at måe fordampningstemperaturen på. Derfor måes i princippet en temperaturdifferens meem ekspansionsventiens føer 10, der føer køemiddedampens temperatur efter fordamperen, og fordampningstemperaturen, og denne temperaturdifferens er ig med overhedningen efter fordamperen. Hvis overhedningen efter fordamperen af en eer anden grund biver forøget, biver det registreret af føeren 10, ekspansionsventien åbner for mere køemidde ti fordamperen og overhedningen vi som føge heraf fade og omvendt. På figur 7.1 er vist hvordan sammenhængen meem overhedning og ventiåbning ser ud. Ventien er i princippet en proportionareguator, der først begynder at åbne, når overhedningen overstiger den statiske overhedning, der kan indsties med spindeen 9. Ved stigende overhedning åbner ventien mere og mere indti den er fudt åben. Ændringen i overhedning fra ukket ti fudt åben venti kades åbningsoverhedningen. Den statiske overhedning, der indsties med skruen 9 på figur 7., er normat af størresesorden 4-6 C for at sikre overhedning atid. Åbningsoverhedningen er forskeig for forskeige ventier, men kan være ca. 6 C. Vag af venti og indreguering af denne omtaes nærmere i afsnit 7.2. Som vist i figur 7. kan rummet under membranen ved hjæp af boringen 4 være i forbindese med ventiens afgang. I dette tifæde biver fordampningstemperaturen atså måt ved fordamperens tigang. Hvis trykfadet gennem fordamperen er stort, eer der efter ekspansionsventien anvendes en væskefordeer, der har et stort tryktab, vi den måte fordampningstemperatur bive for høj, og ventien vi give for stor overhedning svarende ti for ie køemiddestrøm ti fordamperen. For at undgå dette kan ekspansionsventien forsynes med en såkadt udvendig trykudigning, der bstår i, at studsen 5 forbindes via et kapiarrør ti fordamperens afgangsrør. Ved udvendig trykudigning behøver man atså ikke at tænke på eventuee tryktab i fordamperen, derfor biver det mere og mere amindeigt at anvende denne metode.

63 57 Figur 7.2 Snit gennem termostatisk ekspansionsventil På figur 7.2 ses, hvordan en termostatisk ekspansionsventi normat ser ud. Stieskruen for den statiske overhedning er indesuttet af et dækse, der sikrer absout tæthed under drift. Når anægget ska indregueres, kar dækset fjernes, idet stieskruen har en pakning omkring spindeen. Faretisutningen ti udvendig trykudigning ses ti højre midt for ventihuset \ 4,_,..,, Figur 7.3 Termostatisk ekspansionsventi med væskefordeer I figur 7.3 er vist, hvordan temperaturføeren og den udvendige trykudigning tisuttes på en uftkøer med væskefordeer. Temperaturføeren ska atid bindes. på røret så tæt på fordamperen som muigt og før en oieomme, som er den nedbøjede de af afgangsrøret -Pacering af udtaget ti den udvendige trykudigning er mindre væsentig, når bot det sker efter fordamperen.

64 Indreguering af den termostatiske ekspansionsventi En termostatisk ekspansionsventi ska passe ti køemidet i anægget, og den ska have en kapacitet der passer ti fordamperen. Noge ekspansionsventier har udskifteig indsats, så forskeige kapaciteter herved kan opnås. Det er vigtigt at indreguere den statiske overhedning, når anægget tages i brug, da man eers risikerer enten at køeeffekten er at for ie, eer at køemiddetistrømningen giver sig ti at svinge, så køeeffekten også svinger, og i værste fad kan der forekomme væskesag i kompressoren. Ti indregueringen er det ettest at anvende en inieskriver med temperaturføer. Føeren anbringes uden på røret umiddebart efter fordamperen igesom ekspansionsventiens føer, og der ægges isoering uden om føeren, så den ikke påvirkes for meget af den omgivende ufttemperatur. Isoeres føeren ikke, kan den vise fere grader forkert. Der skrues nu op for ekspansionsventien d.v.s. venstre om svarende ti en mindre åbningsoverhedning indti et svingningsbiede som vist i figur 7.4 opstår. Temperatur c Temperatur etter fordomper Fordampningstemperatur L_------~~ ~T i d(min) Figur 7.4 Temperaturer i fordamper med ustabit system - for ie overhedning. Et biede som vist i figur 7.4 er typisk for et ustabit system. svingningstiden yi afhænge noget af fordamperstørrese m.v., men vi normat være et par minutter. Det er såedes kun nødvendigt at optegne temperaturforøbet over ca. O minutter før ny indstiing af ekspansionsventien. Man skruer nu idt ned for ekspansionsventien svarende ti idt større overhedning og mr optegnet et nyt temperaturforøb, der vi vise mindre svingninger. Såedes vedbiver man at skrue ned for ekspansionsventien i små trin d.v.s. ca. en kvart omgang på skruen ad gangen, og efter hver ændring ventes der ti temperaturforøbet er bevet optegnet. Når et temperaturforøb som vist i figur 7.5 er opnået er ekspansionsventien indstiet.

65 59 Temperatur c Temperatur etter fordamper Fordamp ningstemperatur ~ ?> Ti d(min) Figur 7.5 Temperaturer i fordamper ved stabit system. Temperaturforøbet som vist i figur 7.5 er karakteristisk ved ganske små ændringer i temperaturen efter fordamperen som tegn på, at en reguering foregår. Hvis der ukkes endnu mere for ekspansionsventien vi temperaturforøbet være ige så roigt, men forskeen meem de to temperaturer = overhedningen vi stige. Det er vigtigt under indregueringen at starte med at gøre systemet ustabit, for at man kan være sikker på, at overhedningen ikke er for stor. For stor overhedning giver for ie køeeffekt i fordamperen. Den på figur 7.4 og 7.5 viste fordampningstemperatur kan fås af avtryksmanometeret, der normat viser såve trykket som den derti svarende fordampningstemperatur for det pågædende køemidde. Er der ikke monteret et avtryksmanometer kan der sættes en temperaturføer uden på tigangsrøret ti fordamperen, og føeren isoeres som føeren efter fordamperen. Kan systemet ikke gøres ustabit ved at mindske overhedningen, svarende ti at der skrues op for ekspansionsventien, er ekspansionsventien for ie ti fordamperen ved den pågædende driftstistand og må udskiftes. Kan systemet ikke gøres stabit ved at skrue ned for ekspansionsventien svarende ti større overhedning, er ekspansionsventien for stor ti fordamperen og må igeedes udskiftes. 7.3 Niveaureguering i oversvømmet fordainper Oversvømmede fordampere tiføres køemidde gennem en magnetventi, der ukkes op og er styret af en svømmer, der måer køemiddeniveauet enten i fordamperen eer i konden- satoren svarende ti henhodsvis avtrykssvømmer og højtrykssvømmer. På figur 7.6 er vist. en avtrykssvømmer.

66 Væskekøer _ r7 r8 r9 ::" L e8ov fra XOMPR, :: i :(~J : : q,,,,., ' :: :: -==&- ~--:==di Ir...- wuj '.,, 5 ::., ' i 11 11,, n 11 =-=--:.t:.-=') L-=-=--= d! 220V50Hz J80V : 11.,. fo J L u i IL ( --- {.J 1 L- 220V~ --- J L --- J 80 V~ J 1. Mangerørs væskekøer 2. Separator og væskebehoder 3. Svømmerhus 4. Kontroreæ 5. Magnetventi i væskeedningen 6. Håndregueret drøveventi 7. Magnetventi for sugeedning 8. CVA jævntryks-piotventi 9. Sugetryksreguator - hovedventi 10. Kembrædt fra kontroreæet Figur 7. 6 Niveaureguering i oversvømmet fordamper. På figur 7. 6 ses et eksempe på reguering af en oversvømmet fordamper. Niveauet i væskeudskieren 2 måes ved hjæp af svømmeren i huset 3. Når svømmeren hæves eer sænkes ændres strømmen i spoen på toppen af svømmerhuset Ændringen forstærkes i kontroreæet 4, der styrer nmagnetventien 5 i væskeedningen. Regueringen er atså on/off. Differens og referenceniveau kan indsties i kontrokassen 4. I væskeedningen efter magnetventien er der indskudt en håndregueret drøveventi 6, der er den egentige ekspansionsventi, og denne indsties ti netop at give max. kapacitet. Derved skånes magnetventien, og man får en angsom og roig opfydning af fordamperen. Trykket i fordamperen kan eventuet hodes konstant af fordampningstrykreguatoren 9, der styres af piotventien 8, men dette omtaes nærmere senere. En avtrykssvømmer er den mest anvendte ti øversvømmede fordampere, og avtrykssvømmere er sevsagt eneste muighed, når et køeanæg har fere køesteder med fere fordampere. Lavtrykssvømmeren hoder praktisk taget konstant væskeniveau i fordamperen. Sammenignet med en tør fordamper med termostatisk ekspansionsventi har systemet den forde, at der er fud sikkerhed for, at der ikke sendes køemiddevæske ti kompressoren, og desuden at -køemidet efter fordamperen heer ikke er overhedet, men ige netop mættet, hviket giver avere kompressortemperaturer.

67 61 I anæg med kun en fordamper kan en højtryk,ssvømmer anvendes. Denne er af samme sags som avtrykssvømmeren, bot er svømmeren anbragt i receiveren, der sidder efter kondensatoren i anægget, såedes at niveauet i receiveren regueres ved at åbne og ukke for magnetventien i væskeedningen ti fordamperen. Fordeen ved en højtrykssvømmer er, at væskeniveauet i receiveren ikke vi være så uroigt som i fordamperen, så regueringen biver mere jævn og giver færre driftsforstyrreser. Men i anæg med højtrykssvømmer ska køemiddefydningen være nøje afpasset, da mængden af køemidde i fordamperen ikke måes direkte. Man risikerer derfor ved overfydning væskesag i kompressoren og for ie fydning nedsætter fordamperens ydese.

68 62 8. Hjæpe- og sikkerhedsudstyr Ud over de fire hovedkomponenter i et varmepumpeanæg nemig kompressor, kondensator, ekspansionsventi og fordamper er det nødvendigt at tiføje hjæpeudstyr, som har ti opgave at forbedre driften af anægget, og sikkerhedsudstyr, som ska beskytte anægsdee og omgiveser. Noget sikkerhedsudstyr fx avtrykspressostaten kan også anvendes ti reguering af anægget og vi derfor også bive omtat i næste afsnit om reguering. 8.1 Oieudskiere I trykrøret umiddebart efter kompressoren sættes atid en oieudskier, der har ti opgave at udskie så meget oie som muigt fra den komprimerede køemiddedamp og ede oien tibage ti kompressoren... ~.. ~. Tigang 2. Ståudsfydning 3. Afgang 4. Svømmer 5. Oieretur Figur 8.1 Oieudskier. I figur 8.1 ses en oieudskier. Den varme oiehodige køemiddedamp strømmer ind ved, omskyer den indvendige behoder med svømmeren og ska igennem ståudsfydningen 2 før udøbet ved 3. Oiedråber fanges af ståudsfydningen og drypper ned i behoderen, hvor rester af køemidde koges ud. Oien ukkes ud af svømmerventien og sendes tibage ti kompressoren via 5. Oieudskieren i skruekompressoranæg er meget stor og specie, idet der som tidigere omtat er meget oie i køemiddedampen efter en skruekompressor.

69 Skuegas For at kunne se, om der er væske uden damp i væskeedningen fra kondensatoren eer receiveren ti ekspansionsventien, indsættes atid et skuegas her. 1'j.tt~.,: r.,..q;.., ;:;.,...ff.~.' ' ~~ ;~ f"" {_t,3,:)!'i.. ~._:.:/ ~ :[.._)~;.~-~." ; ~:} ~ ø~ ~~ '::tjir,*:./.11 _....,.;..":"..."r:: ' ;~t "'" ~r ~~~~....; ;:#. /,~ ""f... ;.~ i t Figur 8.2 Skuegas (Danfoss). Som rege væges skuegas, der desuden har indikator for fugt i anægget. Indikatorfetet, der sidder midt i skuegasset, skifter farve, når fugt registreres. 8.3 Tørrenitre Sev om et anæg rengøres, udtørres og så meget af uften som muigt evakueres med en vacuumpumpe før køemidet påfydes, vi der atid være en ie rest af uftfugtighed tibage i anægget. Ti at absorbere denne rest og eventue fugtighed, der senere måtte komme udefra, indsættes atid et eer fere tørrefitre i anægget. Tørrefitret indsættes i væskeedningen efter receiveren og før skuegas med fugtindikator e 1. Tigang 2. Fjeder 3. Kompaktindsats 4. Poyestermåtte 6. Bøget hupade 7. Afgang 8. Pastomøber Figur 8.3 Tørrefiter (Danfoss).

70 64 Noge tørrefitre har udskifteig indsats, men normat er dette ikke nødvendigt, idet et anæg gerne skue være tæt i hee dets evetid. Skue der komme reparationer fx udskiftning af kompressoren, kan det være nødvendigt også at udskifte tørrefitret 8.4 Smudsr.Itre Da ekspansionsventier, magnetventier m.v., som sidder i et varmepumpeanæg, er meget ømfindtige over for snavs i form af metasstykker og ignende fra svejsning eer odning, er det kogt at indsætte et smudsfiter i anægget. Fiteret bør anbringes i væskeedningen før ekspansionsventien. 1. Fiterhus 2. Fiterindsats 3. Pakning 4. Fangepakning 5. Dækse 6. Skrue Figur 8.4 Smudsfiter. 8.5 Afspærringsventier I større køeanæg, hvor det er muigt at reparere en hovedkomponent som fx kompressoren, vi man atid anbringe afspærringsventier rundt om i anægget, så en de af dette kan afspærres under reparationen eer udskiftningen, så det ikke er nødvendigt at tømme køemidet af hee anægget. 1. Skrue 2. Spændeskive 3. Håndhju 4. Medbringer 5. Spinde 6. Overpart 7. Tryksko Membran med ventipade 9. Fjeder 1 O. Ventihus 11. Konso 12. Skrue ~ 6 7 r ~ = ~~ i~ - ~ iavi'-' Figur 8.5 Afspærringsventi (Danfoss).

71 65 I en afspærringsventi ti et køeanæg må der være absout sikkerhed mod utætheder udadti, hvorfor der normat er en membran meem ventispindeen og køemidet, der er het tæt. Der findes også andre afspærringsventityper end den i figur 8.5 viste sædeventil Fx anvendes også kugeventier, der har den forde, at de giver avere tryktab i anægget. 8.6 Vanneudveksere En varmeudvekser i et køeanæg betegner en varmevekser med den funktion at sørge for større underafkøing efter kondenseringen og større overhedning efter fordamperen. En sådan varmevekser kan fx være som vist på figur [~ ] 1. Tisutning ti sugeedning 2. Tisutning ti væskeedning 3. Indre rum 4. Yd re rum Figur 8:6 Varmeudvekser. For at varmeudvekseren ska kunne overføre varme fra kondensatet efter kondensator eer receiver ti køemiddedampen efter fordamperen må den indsættes som vist i figur 8. 7.

72 66 Varme - udvekser Kqmpressor Fordamper Kondensator Ekspansionsvent i og P ~--~ ~----~~ h b. h b. h Figur 8. 7 Pacering og virkning af varmeudvekser. På figur 8.7 er vist den principiee pacering af en varmeudvekser, idet øvrigt hjæpe- og sikkerhedsudstyr ikke er vist. Da varmeudvekseren kun vekser varme internt i kredsøbet, mens udveksingen af varme med omgiveserne er minima, vi entapiændringen ved den forøgede underafkøing være ig med entapiændringen ved den øgede overhedning. Fordeen ved. en varmeudvekser er først og fremmest, at der opnås større sikkerhed for overhedning før kompressoren, og det kan være en forde i noge anæg, hvor det måske kniber med at få tistrækkeig effekt ud af fordamperen, når der samtidig ska være overhedning efter denne. Med varmeudvekseren opnås der noge få procent større køeydese pr. kg køemidde, der cirkueres rundt i anægget, men dette har mindre betydning. Derimod vi det af hensyn ti effektforbruget i kompressoren være en uempe at gøre overhedningen større før indsugningen, derfor ses varmeurveksere mest på små anæg, hvor effektforbruget ikke betyder så meget. På større anæg vi man heere bruge andre metoder ti sikring mod væskesag i kompressoren fx en god indreguering af den termostatiske ekspansionsventi eer anvendese af oversvømmet fordamper. 8.7 ~ostater Køeanæg, der er over ieputstørrese, forsynes med pressostater, der des ska beskytte kompressoren mod overbeastning, des ska sikre omgiveserne mod sprængning.

73 67 f J 4 5 ;=~ Håndknap for indstiing af trykområde 3. Låsepade for regueringsspinde 4. Regueringsspinde for differens 5. Regueringsspinde for starttryk 7. Hu for fastgørese af apparat ti væg 8. Bægeement 11. poet kontakt 12. Jordkemme 13. 'Kabeindføring Figur 8.8 Lavtrykspressostat I figur 8.8 ses en avtrykspressostat, der indsættes på sugeedningen umiddebart før kompressoren. Da pressestaten indehoder finmekanik med paer, udskæringer m.v., kan det være svært på figuren at se virkemåden. Det vigtigste er, at man på pressostaten kan indstie det ønskede starttryk og det ønskede differenstryk meem start og stop. Lavtrykspressostaten kan anvendes ti den egentige start/stop reguering af kompressoren, hvis sugetrykket og dermed fordampningstrykket ønskes hodt nogenunde konstant. Regueres kompressoren på anden vis benyttes aigeve en avtrykspressostat som sikkerhedspressostat for at sikre mod, at kompressoren bot kører videre, sev om der ved en fej set ikke føres køemiddedamp ti den. Køeanæg ska også for at sikre mod sprængning og for kompressorens skyd forsynes med en højtrykspressostat, der ti forveksing igner den i figur 8.8 viste avtrykspressostat. Højtrykspressostaten indsættes på tryksiden umiddebart efter kompressoren. Højtrykspressostaten fungerer normat ikke som driftspressostat, men kun som sikkerhedspressostat, dvs. at den ikke griber ind ved norma drift af anægget. En avtryks- eer højtrykspressostat, der ska fungere som driftspressostat, kober sevsagt sev ind og ud, når det indstiede start- og stoptryk overskrides. En sikkerhedspressostat.derimod kan ikke sev kobe kompressoren ind igen efter et stop, men kræver manue reset for genindkobing. Herved sikres, at en fej opdages.

74 68 En kompressor, der smøres ved en oietrykpumpe, forsynes atid med en oietrykspressostat, som udefra igner av- og højtrykspressostater, men som i virkeigheden er en differenspressostat, der måer oietrykket minus trykket i krumtaphuset eer sugetrykket Princippet i en oietrykspressostat ses i figur Forbindese ti sugetryk 2. Forbindese ti oiepumpens trykside 3. Ti spoe i motorværn 4. Fase 5. Nu 6. Kontakt 7. Kontakt i tidsreæ 8. V armeegeme i tidsreæ 9. ~æg 10. Fjeder ~J ~4 '--H------" p-----t--5 2 Figur 8.9 Oietrykspressostat En oietrykspressostat må være udformet speciet med henbik på startøjebikket, hvor der ikke er noget oietryk, men strømmen ti kompressoren ska aigeve være suttet: I modsætning herti ska pressostaten straks afbryde, hvis Oietrykket svigter, når kompressoren er i gang. På figur 8.9 ses, hvordan dette probem kan kares. I kompressorens startøjebik er kontakterne 6 og 7 suttede. Når oietrykket er opbygget, åbnes kontakten 6,.mens 7 forbiver suttet. Svigter oietrykket suttes 6, og varmeegemet 8 i tidsreæet vi efter en tid, ca. 60 sek., åbne kontakten 7 og derved stoppe kompressoren. Udebiver Oietrykket efter start, åbner kontakten 6 ikke, og tidsreæet stopper på samme måde kompressoren. Kontakt- mekanismen 7 er såedes indrettet, at kontakterne spærres i åben stiing, hvis tidsreæet er aktiveret. Spærreanordningen udøses ved manue reset. Sammensætningen af avtryks-, højtryks-, oietrykspressostat og motorværn kan fx være som vist i figur I dette tifæde er av- og højtrykspressostaterne sikkerhedspressostater.

75 69 r i O r s t. Motorvæn' 2. Termesikring 3. Spoe 4. Højtryessikring 5. Lavtrykspressestat 6. Differenspressestat 7. Smøreoiepumpe 8. Kompressor 9. Kompressormotor, J ' :,..,.! z~ L Lf J 1 r T 1 L ~ : i i. i , i 6 c$---~= M L J. J z 8 ~ Figur 8.10 Ediagram ti sikring af kompressor I figur 8.10 startes kompressoren med startknappen i motorværnet. Såfremt pressostaterne 4, 5 og 6 er suttede, vispoen 3 trække og sutte strømmen ti kompressorens motor. 4 bryder for stigende højtryk, 5 for fadende avtryk. Differenspressostaten 6 bryder ved svigtende oietryk som forkaret i figur 8.9. Brydes strømmen ti spoen 3 af bot en af disse pressostater eer aftermosikringen 2, brydes strømmen ti motoren og kompressoren stopper. Kompressoren vi ikke starte igen, før startknappen aktiveres, og ae pressostater er suttede. 8.8 S~erhedsventier For det tifæde, at højtrykspressostaten skue være i uorden, kræver sikkerhedsbestemmeserne for køeanæg, at der for anæg over en vis størrese desuden sættes en sikkerhedsventi ind. En sikkerhedsventi er bot en fjederbeastet venti, der åbner, når et indstiet max. tryk overskrides. En sikkerhedsventi sættes normat ind meem tryk- og sugeside, men det kan i noge anæg også være nødvendigt at indsætte den på højtrykssiden og ade den bæse af ti det fri for at sikre anægget mod sprængning.

76 70 9. Regueringsudstyr Et køeanæg, der skaevere varierende køeeffekt fra fordamperen, behøver strengt taget ikke nogen reguering. Hvis kompressoren kører uafbrudt, vi anægget af sig sev indstie sig på en fordampningstemperatur og en kondenseringstemperatur, hvor der er baance med den aftagne.køeeffekt. Sev når der ikke aftages køeeffekt, vi fordampningstemperaturen bot bive sænket, indti anægget ikke ængere kan evere køeeffekt. Men det er ikke ønskeigt, at kompressoren ska køre uafbrudt, da dette giver at for højt effektforbrug ti denne. Ska der everes køeeffekt ti en køefade i et ventiationsanæg, er det heer ikke acceptabet, at temperaturen varierer uhæmmet. Ud over den primære reguering i ventiationsanægget vi det derfor være nødvendigt med en sekundær reguering af køeanægget Reguering af kompressorer er aerede omtat i afsnit 3 og ska derfor ikke omtaes nærmere her. Det ska bot understreges, at man ikke må ade kompressoren køre for fudast hee tiden, og at man ved vag af regueringsform bør tænke først og fremmest på de mest energibesparende metoder. Af disse ska start/ stop af kompressoren atid overvejes som muighed, fordi denne regueringsform er den mest energibesparende af ae. 9.1 Reguering af fordamperens ydese Lad os endnu engang så fast, at den termostatiske ekspansionsventi ikke reguerer fordamperens ydese men derimod overhedningen efter fordamperen. Er fordamperens ydese for stor i forhod ti den aftagne køeeffekt, vi fordampningstemperaturen bot fade, indti der er baance, og den termostatiske ekspansionsventi vi føge med, såedes at overhedningen fasthodes. Den termostatiske ekspansionsventi kan såedes ikke reguere fordamperens ydese endsige hode temperaturen konstant. En magnetventi i væskeedningen ti fordamperen, der simpet hen ukkes, når køeeffekt ikke eengere ønskes, kan anvendes ti mindre anæg med fere køesteder, hvor regueringen ikke behøver at være særig nøjagtig. Magnetventien kan styres af en termostat i det rum eer medie, der ska køes. Ved anæg med kun et.køested, kan kompressoren, som tidigere omtat, startes og stoppes af avtrykspressostaten. Denne metode biver i reaiteten en grov reguering af fordampningstemperaturen. Metoden er biig og effektbesparende men ikke atid tistrækkeig fintreguerende. Ønskes fordampningstemperaturen hodt næsten konstant, er en fordampningstrykreguator sagen. Fordampningstrykreguatoren indsættes på sugeedningen meem fordamperen og kompressoren. I figur 9.1 ses et eksempe på en sådan reguator. Ventien åbner ved stigende tryk på tigangssiden, d.v.s. når fordampningstrykket når op over.den indstiede værdi. Ventien drøver ved fadende fordampningstryk, såedes at dette ikke kan fade under den indstiede værdi, uanset om kompressorens sugetryk er avere. Trykændringer på reguatorens afgangsside, d.v.s. kompressorens sugetryk, påvirker ikke åbningsgraden, da ventien er forsynet med en udigningsbæg 6, der har et area, som svarer ti ventisædets area. Den viste reguator er desuden forsynet med en dæmpeanordning 9 mod pusationer, der kan forekomme i et køeanæg. Dæmpeanordningen sikrer reguatoren en ang evetid, uden at regueringsnøjagtigheden forringes.

77 ~ 0 8mm Dækhætte 2. Pakning 3. Indstiingsskrue 4. Hovedfjeder 5. Ventihus 6. Udigningsbæg 7. Ventipade 8. Ventisæde 9. Dæmpeanordning 1 O. Manometertisutning 11. Hætte 12. Pakning ndsats o KVP Figur 9.1 Fordampningstrykreguator. (Danfoss) I større anæg anvendes servostyrede fordampningstrykreguatorer. Disse udnytter trykfadet over ventien som hjæpekraft ti at bevæge ventispindeen. Fordeen ved dette servosystem er, des at man får en meget roig reguering, og des at forskeige ventityper kan anvendes som piotventier endog samtidig. På figur 9.2 ses en hovedventi og et par eksemper på piotventier. Virkemåden af servosystemet fremgår af figur 9.2. Hovedventien kan åbnes ved at forbinde fordampningstrykket ti tigangen for styreedningen. Herved vi trykfadet over servostempet 5 bive ig med trykfadet over ventihovedet 10. Da servostempets area er større end areaet af ventihovedet vi ventien åbne. Indskydes en drøveventi i styreedningen, vi trykket over servostempet 5. kunne varieres meem fordampningstrykket og trykket i hovedventiens afgang i afhængighed af, hvor stor trykfadet i piotventien er i forhod ti trykfadet i boringerne 3 og 9. Varieres modstanden i piotventien vi trykket over servostempet vaiiere, og hovedventiens åbningsgrad kan såedes styres fra fud åbning ti fud ukning. Når piotventien er åben, åbner hovedventien, og når piotventien ukkes, ukker hovedventien. I indbygningseksemperne ti højre i figur 9.2 er øverst vist en fordampningstrykstyret piotventi, der i princippet virker som fordampningstrykreguatoren i figur 9., og nederst er vist en temperaturstyret piotventil Den viste hovedventi kræver et trykfad på ca. O, 14 bar for at kunne åbne het.

78 72 -., ~ J~ '[~ 4 TV. Tigang for styreedning 2. TvangSåbningsspinde 3. Boring 4. Fiter 5. Servestempe 6. Ventispinde 7. Drøvekege 8. Ventihoved O-ring 9. Boring 10. Ventihoved TV /t:h7p. r~.9 Figur 9.2 Hovedventi og piotventi som fordampningstrykreguator. En hovedventi kan forsynes med marige forskeige piotventier. Det kan være tryk- eer temperaturstyrede proportionareguerende ventier som vist i figur 9.2, der bevirker proportionareguering af hovedventien, eer det kan være en magnetventi, der bevirker on/off reguering af hovedye)tien, rnen takket være de små boringer 3 og 9 på figur 9.2 fås en meget bød overgang meem åben og ukket hovedventil Anvendese af en fordampningstrykreguator giver direkte tab, idet kompressorens sugetryk her biver avere, end det eers var nødvendigt. Figur 9.3 viser virkningen i et h-og p diagram. og P fk 2' ro ~ h Figur 9.3 Fordampningstrykreguatorens virkning

79 73 På figur 9.3 er strækningen fra 6 ti17 fordampningstrykreguatorens drøving i sugeedningen. Det ses, at virkningen på kudeydese, specifik votummen ved indsugningen og kompressoreffekt er stort set den samme som en sænkning af fordampningstemperaturen. Virkningen på effektfaktoren biver såedes også stor. Derfor benyttes fordampningstrykreguatoren nu om dage kun ti små trykfad og kun i tifæde, hvor det er uhyre vigtigt at sikre mod for av fordampningstemperatur fx mod frostrisiko i frugtagre eer ignende. For år tibage, da energi ikke kostede så meget, kunne man bruge en kompressor ti at trække både fryse- og køesteder, hvor så fordampningstemperaturen på køestedet bev hodt oppe af en fordampningstrykreguator. Dette gøres ikke mere, fordi gevinsten ved drift af en større kompressor er meget mindre end tisætningen ved, at kompressoren ska arbejde ved det ave sugetryk. Derfor kan det bedre betae sig at adskie køe- og fryseopgaver het med hver sin kompressor. 9.2 Reguering af kondensatorydesen Når en kondensator er dimensioneret efter den mest økonomiske differenstemperatur, som er omtat i afsnit 5.4, kan man i reaiteten ade kondenseringstemperaturen fyde frit efter beastningen. En høj varmetiførse ti kondensatoren vi bot bevirke, at kondenseringstemperaturen biver højere, indti der er baance meem den tiførte kondensatorvarme og varmeoverførsen ti omgiveserne. Når varmetiførsen ti kondensatoren fader, vi differensen meem kondenseringstemperaturen og omgiveserne tisvarende fade, og kondenseringstemperaturen vi fade. Da omgiveserne i form af uft eer vand kan variere meget i temperatur, kan kondenseringstemperaturen som føge heraf også variere meget. At ade kondenseringstemperaturen fyde frit, vi være den mest økonomiske driftsmåde, idet man herved vi få den ti enhver tid avest muige kondenseringstemperatur. Men der er en uempe ved at ade kondenseringstemperaturen fyde frit. Ved fadende kondenseringstemperatur vi ekspansionsventien, der er dimensioneret efter en bestemt væskestrøm ved et givet trykfad, ikke kunne evere en tistrækkeig væskestrøm ti fordamperen. Derfor kan det være nødvendigt at sætte en grænse for, hvor avt kondenseringstrykket må bive. Luftkøede kondensatorer regueres normat ved start/ stop af kondensatorventiatorerne, fordi dette er den mest energibesparende måde. Ventiatorerne startes og stoppes simpet hen af en højtrykspressostat, såedes at kondenseringstrykket hodes inden for et vist interva. Regueringsmåden giver hyppige start og stop, men hvis der er fere kondensatorventiatorer, kan disse startes ved forskeige kondenseringstryk, hvorved der fås en bødere reguering. Ved store anæg, hvor også kondensatorventiatorerne er store, kan hyppige startistop måske ikke tiades af hensyn ti enettet. I så fad kan poomkobbebare motorer komme på tae, eer man kan dreje aksiaventiatorernes skove. En bødere reguering opnås desuden ved at variere omdrejningstaet trinøst, og dette kan ske ved en spændingsreguering ti små kondensatorventiatorer og ved hjæp af frekvensomformere ti større ventiatorer. Vandkøede kondensatorer regueres normat ved at reguere vandstrømmen gennem kondensatoren. Herti kan fx anvendes en trykstyret vandventi som vist i figur 9.4.

80 Tigang 2. Indstiing af fjederforspænding 3. Fjeder 4. Gummimembran 5. Ventikege 6. Bæg 7. Studs Figur 9.4 Trykstyret vandventi Ventien i figur 9.4 monteres i køevandsrøret ti kondensatoren. Studsen 7 forbindes ti kondensatorens top eer ti kompressorens trykrør et sted, hvor pusationerne fra kompressoren er små. Ved stigende kondenseringstryk vi bægen 6 bevæge ventispindeen, hvorved ventifjederen trykkes sammen og ventikegen øftes fra ventisædet Herved åbnes for en større vandstrøm ti kondensatoren og kondenseringstrykket vi fade. Ved at reguere på fjederspændingen kan det ønskede kondenseringstryk indsties. I anæg med køetårn må vandmængden gennem tårnet ikke drøves ned af hensyn ti dyserne. I figur 9.5 er vist forskeige muigheder for at reguere vandkøede kondensatorer i forbindese med køetåme. På figur 9.5 regueres kondenseringstrykket i tifæde A med en trevejsventi, der sender vandstrømmen uden om kondensatoren, hvis kondenseringstemperaturen biver for av. I tifæde B og C regueres kapaciteten ved startistop af køetårnsventiatoreme, så at temperaturen på køevandet hodes nogenunde konstant. Fordarnpningskondensatorer, soin den der er vist i figur 5.5, regueres ved startistop af ventiatorerne ganske som ved uftkøede kondensatorer. Startistop af cirkuationspumpen for køevandet ti dyserne kan ikke anbefaes, fordi der så biver større probemer med kakafsætningen i rør og dyser. I figur 5.5 er vist en indirekte form for reguering af kondensatortrykket I vintermåneder med temperaturer under frysepunktet tappes vandet af -fordarnpningskondensatoren, hvorefter denne kører aene med uft. I dette tifæde må kondenseringstrykket regueres direkte ved startistop af kondensatorventiatoren.

81 75 A. Konden sator B. Kondensa tor Med 2-vejs vent i og f er e pumper ø c. Kondensator Med vandbassin og fere koetar n e r-- - n rtj.j Figur 9.5 Vandkøede kondensatorer med køetårne 9.3 Begrænsning af kompressorens startsugetryk Da en kortsutningsmotor har svært ved at starte en fudt beastet stempe- eer skruekompressor, kan en øsning på dette probem være at væge en motor, der er ekstra stor af hensyn ti starten. Men herved fås en større investering ti motor, og måske også ti einstaation og måske vi den større motor ved norma drift komme ti at køre med en dårig virkningsgrad. På figur 4.11 ses, at motorens virkningsgrad aftager drastisk under ca. 40% beastning. En metode ti hjæpe motoren ti en ettere start er anvendese af en starttrykreguator som den, der er vist i figur 9.6. En starttrykreguator, som den der er vist i figur 9.6, åbner ved fadende tryk på afgangssiden, d.v.s. når sugetrykket foran kompressoren når ned under den indstiede værdi. -Trykændringer på tigangssiden påvirker ikke åbningsgraden, da ventien er forsynet med en udigningsbæg 6, der har et effektivt area som ventisædets area. Ventien er forsynet med

82 76 en dæmpeanordning mod pusationer 9, som sikrer en roigere reguering og en ængere evetid for reguatoren. Ti større anæg fås starttrykreguatorer i form af hovedventi og piotventil En starttrykreguator sties ti et sugetryk, der er idt over det normae fordampningstryk under drift. Herved vi ventien stå het åben i norma driftstistand. Når kompressoren stoppes, vi fordampningstrykket stige, men når dette kommer op over det indstiede sugetryk, ukker starttrykreguatoren, så kompressoren kan starte igen med avt sugetryk. Starttrykreguatoren ska ikke gribe ind ved norma start/stop af kompressoren, men kun ved ekstraordinære stop af anægget, hvor fordamperen ved stistanden når op på temperaturer, der er angt over de normae. "'2 "'"' o- ""o " ZJ OM 1. Dækhætte 2. Pakning 3. Indstiingssk rue 4. Hovedfjeder 5. Ventihus 6. Udigningsbæg 7. Ventipade 8. Ventisæde 9. Dæmpeanordning KVL o Figur 9.6 Starttrykreguator

83 Dimensionering Rør, hovedkomponenter og hjæpeudstyr i et køeanæg ska dimensioneres, så at en økonomisk drift opnås. Når et egnet køemidde er vagt i henhod ti afsnit 2, væges kondenseringstemperatur og fordampningstemperatur i overensstemmese med økonomiske temperaturdifferenser over disse i henhod ti afsnit 5 og 6. Herefter indtegnes kredsprocessen i et h-og p diagram for det pågædende køemidde. Overhedningen efter en oversvømmet fordamper er nu, mens overhedningen efter en tør fordamper med termostatisk ekspansionsventi kan sættes ti ca. 5 C. Underafkøingen efter kondensatoren sættes igeedes forsigtigt ti ca. 5 C. Kompressionen er den vanskeigste proces at indtegne, idet der kun vides med sikkerhed, at denne føger en eer anden kurve, der igger ti højre for en isentropisk kompression. Vent derfor med at indtegne kompressionsprocessen. Ud fra den ønskede køeeffekt beregnes nu køemiddestrømmen i anægget, idet åh for fordamperen afæses af diagrammet. Damptryktabeer for køemidet kan eventuet tages ti hjæp, hvis en større nøjagtighed i afæsningen ønskes Dimensionering af fordamperen Ud fra den vagte fordampringstemperatur, den ønskede fordampereffekt og de øvrige vagte tistande kan fordamperen væges ved hjæp af fabrikanternes opgiveser. De ønskede økonomiske temperaturdifferenser over fordamperen indgår i vaget Dimensionering af kompressoren Kompressorfabrikanterne opgiver kompressorernes køeydeser ved forskeige kondenseringsog fordampningstemperaturer under forudsætning af en vis overhedning og underkøing i anægget, som normat er opgivet ti 5 C. Man finder såedes en kompressor, der igger tæt ved den. ønskede køeydese ved de ønskede driftstistande. Ligeedes opgives kompressorens effektforbrug ved de pågædende driftstistande, så kompressormotoren kan væges. Da kompressoren i værste fad, d.v.s. hvis den ikke afgiver nævneværdig effekt ti omgiveserne, afgiver a tiført effekt ti køemidet, kan åh ved kompressionen beregnes, fordi køemiddestrømmen er kendt. Da tryk og entapi efter kompressionen såedes er kendt, kan kompressionsprocessen nu indtegnes på h-og p diagrammet. Temperaturen efter kompressionen er såedes også kendt. Den herved fundne tistand efter kompressionen kan godt igge idt for angt ti højre, hvis kompressoren afgiver en de af den tiførte effekt ti omgiveserne. Dette kan være tifædet for små kompressorer, men større kompressorer vi afgive angt den største de ti køemidet 10.3 Dimensionering af kondensatoren Da køemiddestrømmen og de øvrige ønskede temperaturer ved kondensatoren er kendt, kan denne umiddebart væges. Hvis kondensatorens effekt er opgivet ved andre temperaturdifferenser end de ønskede, regnes der om ved hjæp af den ogaritmiske middetemperaturdifferens.

84 Dimensionering af ekspansionsventien Ekspansionsventier dimensioneres ud fra det ønskede trykfad over ventien og den ønskede køeeffekt Bemærk at ventien ska væges ti det pågædende køemidde og ti den ønskede fordampningstemperatur Rørdimensionering V ed vag af rørdimensioner ti køeanæg er der ud over hensyn ti anægs- og driftsudgifter særige hensyn, der ska tages. Af hensyn ti oietibageføringen ti kompressoren må hastighederne i sugeedningen være ret høje, mens væskeedningerne ikke har probemer med at føre oien med. I tabe10.1 er anført hastigheder, der er hensigtsmæssige, når ae forhod tages i betragtning. Sugeside Trykside Dampe NH 3 (R 717) 15 ti ti 25 R 12 4 ti 9 8 ti 11 R 22 R ti ti 15 Væsker NH 3 (R 717) 0,5 ti 2 R 12 R 22 R 502 0,4 ti 0,8 Vand (R 718) 0,7ti1,5 ti2 Brine 0,5 ti 1,3 0,5 ti 0,8 Tabe 10.1 Passende strømningshastigheder i m/s for rør i køeanæg. Når køemidets massestrøm er kendt, kan voumenstrømmen udregnes ved hjæp af de pågædende specifikke voumener i væskeedning, sugeedning og trykedning. Herefter kan foreøbige nødvendige rørdiametre bestemmes ved hjæp af tabe Rørdimensionerne kan fx væges bandt føgende: Kobberrør, bødgødede, banke, indvendigt poerede d,. mm d; mm 4,4 6,4 8, Stårør, banke, kodttrukne, sømøse d,. mm d; mm Der fås mange andre dimensioner end de her nævnte, bandt andet fås også kobberrør i tommemå, og rørenes godstykkese vi afhænge af det arbejdstryk, anægget ska køre med. Men vaget af rørdimensioner må nødvendigvis også afhænge af rørængderne og antaet af enketmodstande i anægget. Derfor er en tryktabsberegning nødvendig. For ae dampedninger, d. v.s. sugeedning ti kompressoren og trykedning fra kompressoren, tiades et tryktab for hver edning, der svarer ti et temperaturfad for det pågædende køe-

85 79 midde på, C. Det tiadeige temperaturfad kan et omsættes ti et tiadeigt trykfad ved hjæp af en damptryktabet for køemidet. For væskeedningerne tiades et trykfad svarende ti et temperaturfad på 0,6 C. Tryktabet på de ige rørstrækninger beregnes ved hjæp af:, 1 f. p =,. 2 p v2. -~- di hvor friktionskoefficienten kan sættes ti 0,04 for stårør og 0,03 for kobberrør, fordi der ikke kræves særig stor beregningsnøjagtighed. p er massefyden, v = hastigheden, i - rørets ængde og d; = rørets indvendige diameter. Tryktabet i enketmodstande beregnes ved hjæp af:.p=:e~ 1 2 p v2 hvor ~ - værdierne skønnes som i vandanæg. Det samede tryktab for den pågædende rørstrækning findes så ved addition af tryktabene på de ige rørstrækninger med tryktabene i enketmodstandene, ganske som i vand- og ventiationsanæg. Dette groft beregnede trykfad ska så bot være mindre end det tiadeige som nævnt ovenfor. Er dette ikke tifædet, må der ændres på rørdimensionerne.

86 Totrinskompression I afsnit3om kompressorer omtates de probemer, stempekompressorer har ved trykforhod over ca. 7-8, hvor det skadeige rums negative virkning på effektfaktoren biver uacceptabe. Hvis forhodet meem kondenseringstryk og fordampertryk er større, er det en forde at komprimere i to trin. Den bedste driftsøkonomi for anægget fås, når meemtrykket Pm bestemmes ved: Pm = J P k P t + O, 3 S bar hvor Pi. = kondenseringstrykket i bar og Pr = fordampningstrykket i bar 11.1 Totrinskompressorer Noge fercyindrede stempekompressorer har både avtryks- og højtrykscyindre. Da det specifikke voumen er størst ved indsugningen tiavtrykscyindrene, må disse cyindre være større end højtrykscyndrene. I stedet for en tottinskompressor kan der naturigvis væges to kompressorer, en avtrykskompressor og en højtrykskompressor. Som tidigere omtat kan tottinskompression være nødvendig, ikke bot ved stempekompressoranæg, men også ved centrifugakompressoranæg. Derimod kan skruekompressorer som rege kare større kompressionsforhod i et trin. V ed passende vag af køemidde vi tottinskompression normat ikke være nødvendig ved køeanæg. Derimod kan fryseanæg kræve tottinskompression og igeedes varmepumpeanæg, hvor kondenseringstemperaturen ønskes højere end sædvanigt Totrinskompression med meemkøer Hvis man ska komprimere i to trin, er det en driftsøkonomisk bedre øsning at anvende meemkøer. Dette kommer af, at isentropkurverne og dermed også kompressionsprocesserne krummer mere mod højre ved højere temperaturer, d.v.s. at entapistigningen ved kompressionen biver større jo højere begyndesestemperaturen er. Den driftsøkonomiske besparese ved at anvende meemkøer er betydeig, og meemkøer kan derfor svare sig ved anæg, der ikke er het små. I figur 11.1 ses et eksempe på, hvordan et sådant anæg kan se ud. På figur 11.1 har meemkøeren to opgaver. Des ska den sørge for en større underkøing af hovedstrømmen ti fordamperen, des ska den køe køemiddedampen, der kommer fra avtrykskompressoren. For at kunne evere køeeffekt bruger meemkøeren noget af køemidet, der kommer fra kondensatoren. Herved fås to destrømme af køemidde. En hovedstrøm går fra kondensator via køespira i meemkøer ti fordamper, avtrykskompressor, meemkøer og højtrykskompressor. En mindre destrøm går fra kondensatoren, fordamper i meemkøeren og går videre ti højtrykskompressoren.

87 81, ,-"" r---- -~--. : ~PHP /. : L Q;._ E a.o G Q. > E ~ o Q.o U > '- o.2 : LJ: o ~---~ --.J ~ "G -"' E ~ Q.o ~ t ~ o o U c Q.o u c o.>< Q; s -"' u c o > Figur 11.1 Tottinskompression med meemkøer På figur 11.2 ses processerne i h-og p diagrammet. og P ~--~ L----~ h Figur 11.2 Tottinskompression med meemkøer Ud over den i figur 11.1 og 11.2 viste måde at sammensætte et totrinskompressionsanæg med meemkøer på, er der mange andre varianter, men det vi føre for vidt at gennemgå dem ae her. Den viste metode er en af de bedste med hensyn ti effektfaktor og økonomi.

88 Afrimning Fordampere, der ska køe uften i et ventiationsanæg, vi normat ikke bive tirimet, da fordampertemperaturen kan hodes over O C. Men skauft i køerum eer fryserum køes, kan det give rimdannese. Varmepumper, hvis fordampere står udendørs, vi også rime ti en stor de af året. Når uftkøere har en fordampningstemperatur, der er under O C, vi fordamperen rime ti. Et begyndende rimag forbedrer varmeovergangen på grund af den større overfade og den større ruhed. Men når rimaget når en sådan tykkese, at uftstrømmen gennem fordamperen reduceres væsentigt, vi varmeovergangen bive dårigere. Hvis ikke køingen afbrydes, vi rimaget titage, indti der er het spærret for uftens gennemgang med det resutat, at fordampertemperaturen biver ved med at fade, uden at den nødvendige varmetiførse herti opnås. Resutatet biver atså en at for stor temperaturdifferens over fordamperen med en eendig effektfaktor ti føge. Hvis anægget startes og stoppes af en avtrykspressostat, vi køretiden bive reduceret væsentigt, så at en meget mindre køeeffekt er resutatet. En afrimning med passende meemrum må derfor foretages for at sikre en rimeig kørse Stistandsafrimning. En uftkøer, der kører med en fordampningstemperatur under O C, men hvor ufttemperaturen er over O C, afrimes et og biigt ved bot at sørge for, at kompressoren er stoppet i tistrækkeigt ange perioder ti, at uften kan afrime fordamperen. Princippet kendes fra køeskabe, hvor køeanægget er dimensioneret sådan, at det kun behøver at køre en trediede ti havdeen af tiden, så afrimning kan foregå i meemtiden. Såfremt beastningen pudseig biver meget stor, fx når der sættes mange varme.varer ind i køeskabet, vi fordamperen tirime," fordi kompressoren nu kører hee tiden. Herved opstår der en ond cirke, fordi tirimningen medfører mindre køeeffekt, hvorfor kompressoren fortsat må køre hee tiden, og tirimningen øges. Den onde cirke kan kun brydes ved at stoppe køeskabet, fx ved at sætte referencetemperaturen op midertidigt, indti fordamperpaden er afrimet. Ved større uftkøere ader man fordamperventiatoren få et efterøb, d.v.s. at den kører et ie stykke tid efter kompressoren er stoppet. Herved kan uften, der er over O C, afrime fordamperen, og ventiatoren ska hest køre så ænge, at fordamperen også tørres, så der ikke dannes is, så snart køingen starter igen. For at ette afrimningen bør fordamperen være tømt for køemiddevæske inden afrimningens start, og dette gøres bedst med et såkadt pump-down system. Et sådant er vist i figur Systemet i figur 12.1 går ud på, at kompressoren startes og stoppes af avtrykspressostaten. Når uften, der ska køes er tistrækkeigt kod ukker termostaten først magnetventien, men ader fordamperventiatoren køre videre. Kompressoren kører videre og tømmer fordamperen for køemiddevæske og køemiddedamp, indti den stoppes af avtrykspressostaten. Fordamperventiatoren ska køre videre indti fordamperen er afrimet og tørret. Fordamperventiatorens efterøbstid indsties ved indkøring af anægget.

89 83,---, Ti ' - ( ) ~ ( ~ ) r::~ =f r ~ Figur 12.1 Pump-down afrimning, når ufttemperaturen er over O C 12.2 Varmdampafrimning Såfremt uften, der ska køes, er under O C, vi der også dannes rim på køefaden om end i mindre mængder jævnfør i-x diagrammet for fugtig uft. Men i dette tifæde kan uften sevsagt ikke anvendes ti afrimning under stistand. Langt den hurtigste, mest effektive og biigste metode er i dette tifæde at anvende den varme køemiddedamp, der kommer fra kompressoren, ti at afrime 'fordamperen indefra. Varmdampafrimningen, der også kades varmgasafrimning, er i princippet vist på figur ~ ~ --, ukket j Figur 12.2 Varmdampafrimnning styre~ af ur vist under afrimning På figur 12.2 er vist et uftkøeanæg, hvor fordampetventiatoren og magnetventien i væskeedningen er termostattyret, og hvor kompressoren er styret af en avtrykspressostat. Varmdampafrimningen sættes her i gang af et ur, der ukker magnetventien i væskeedningen og åbner magnetventien i røret, der fører fra kompressorens trykside ti fordamperens ti-

90 84 gang. Den varme køemiddedamp vi hurtigt varme fordamperrørene op indefra, og rim og is øsnes fra fordamperrør og finner, hvorefter det fader ned i drypbakken under fordamperen. For at den devis smetede banding af rim, is og vand ikke igen ska fryse ti is i drypbakken efter afrimningen, må der sørges for opvarmning i drypbakken. Dette gøres snidest ved bot at føre varmdamprøret gennem drypbakken, før det tisuttes fordamperens tigang. En afrimning vi normat tage meem 4 og 8 minutter afhængig af fordamperens størrese og rimagets tykkese. Hvis avtrykspressostaten har stoppet kompressoren, når afrimningen starter, vi højtrykket hurtigt forpante sig gennem fordamperen, hvorefter avtrykspressostaten starter kompressoren. Kontraventien før kondensatoren ska forhindre, at væske fra kondensatoren øber tibage ti varmdampedningen, når afrimningen starter, og højtrykket derfor pudseig fader. Når den indstiede afrimningstid er sut, sørger uret for, at de to magnetventier sties modsat den i figur 12.2 viste, så norma drift kan genoptages. Det vi være en forde for afrimningen, hvis fordamperen er tømt for køemidde, inden afrimningen starter. Dette kan ade sig gøre på det i figur 12.2 viste anæg, hvis der i den eektriske styring sørges for, at afrimning kun kan starte efter en stistandsperiode. Afrimningstiden sties ved forsøgskørse ti den mindst muige for at spare energi. Hvornår afrimningen ska starte omtaes senere EafrimDing Fordamperen kan også afrimes med et eektrisk varmekabe, der er indagt udvendigt på køerørene. Herved fås en afrimning, der virker noget anderedes end varmdampafrimning, idet afrimningen foregår udefra i stedet for indefra. Dette betyder, at afrimningen tager ængere tid, og normat også at en større de af isen og rimen smetes, inden det fader ned i drypbakken. Metoden vi derfor normat være mere energiforbrugende end varmdampafrimning og bruges derfor sjædent Start og stop af afrimning Da man ved afrimningen tifører varme i stedet for kude på køestedet, er det kart, at det er vigtigt for energiforbruget kun at afrime, når dette er nødvendigt. Derfor vi periodisk afrimning styret af et ur fx 1-2 gange i døgnet ikke være den bedste øsning. Indedning af afrimningen kan fx styres af en fotocee, der er anbragt på et fordamperrør. Fotoceen registrerer, når rimaget når en vis tykkese og starter så afrimningen. Tirimning af fordamperen kan også registreres på en anden måde. Når rimaget biver tykkere, går der en mindre uftstrøm gennem fordamperen, og derfor vi temperaturdifferensen i uften før og efter fordamperen stige. En differenstermostat, der er passende indstiet, kan derfor starte afrimningen. Som tidigere nævnt kan afrimningen stoppes igen efter en tidsindstiing, der er justeret sådan, at rim og is er smetet og fordamperrørene nogenunde tørre. Ved en sådan urmetode kører afrimningen atså atid ige ang tid uanset mængden af rim og 'is. Afrimningen kan også stoppes af en termostat, der er paceret i drypbakken. Termostatens indstiing må findes ved prøvekørse, men ska være en de over O fx 8 C for at sikre, at smetningen er het afsuttet.

91 Oietibageføring Den køemiddedamp, der sendes ud fra kompressoren, vi atid indehode en ie de af oien, som kompressoren smøres med. Sev efter oieudskieren er der en ie rest af oie tibage i dampen. Denne oie passerer ubesværet gennem kondensatoren og væskeedningerne ti fordamperen, idet der er fud bandbarhed meem oie og ae køemider ved høje temperaturer. Men i fordamperen vi køemidet fordampe, mens oien ikke kan fordampe ved så ave temperaturer. Probemet er såedes at få oien transporteret tibage ti kompressoren under driften, så kompressoren ikke ganske angsomt mister sin oie ti fordamperen. Der findes fere metoder herti Oiemedrivning I afsnit 10.5 om rørdimensionering bev det omtat, at rørene netop dimensioneres, så hastighederne er høje nok ti at drive oien med ti kompressoren.. Når bare fordamperrørene i tørre fordampere også har en dimension, så damphastigheden heri er stor nok ti at rive oien med, er probemet øst i dette tifæde. Oien drives i dråber eer et tyndt ag angs indersiden af rørene, når bare rørene er agt med fad mod kompressoren. Derfor er det en forde, at kompressoren er paceret under fordamperne, så det er muigt at ægge sugeedningerne med et fad på mindst et par promie. Hvis det ikke er muigt at føre sugeedningerne med fad, kan oien aigeve føres med, når bot man på odrette rør pacerer oieommer for hver meters stigning som vist på figur 13.. ~ r\ ~ y- E x o E E x o E Figur 13.1 Sugeedning med oiestigetrin Oieommer som vist på figur 13.1 virker på den måde, at ommen angsomt fydes med oie, og når den er het fud, så oien spærrer for køemiddedampen, rives oieproppen med, på samme måde som vanddamp i en kaffemaskine river et skvæt vand med op ad gangen Oietibageføring fra oversvømmede fordampere Medrivningsmetoden kan ikke benyttes ved oversvømmede fordampere, hvor køemidet fordarnper fra en stor overfade i fordamperen, mens vandet øber inden i rørene. Her må oien atså jævnigt tømmes af fordamperen ved håndkraft, eer der må arrangeres en automatisk oietibageføring som vist i figur På figur 13.2 er vist hvordan et oietibageføringssystem eksempevis kan arrangeres. Princippet bygger på, at en destrøm på 4% af køemiddestrømmen tages ud fra fordamperen..

92 /o med 100 ppm oie.~ o ae o 'O Q) E ae <.D (J) L--0 oietibageføring 4% med 2500 ppm oie Figur 13.2 Oietibageføring ved oversvømmet fordamper. og ved hjæp af en cirkuationspumpe drives gennem en ekspansionsventi og en varmevekser. ti kompressorens sugeedning. Ekspansionsventien ska sørge for, at køemidet i destrømmen fordampes i yanneudvekseren, der får tiført varme fra hovedvæskestrømmen fra receiveren. Hovedstrømmen af køemiddevæske biver såedes underkøet idt mere herved, hviket er en forde. Fastæggese af destrømmens størrese, og oiekoncentrati~nen i fordamperen vi afuænge af oiekoncentrationen fra kompressoren og af den tiadeige oiekoncentration i fordamperen, når oiens bandbarhed med det pågædende køemidde ved fordampertemperaturen tages i betragtning. Der findes også andre metoder for oietibageføring fra oversvømmede fordampere, men det vi føre for vidt, at gennemgå dem ae her.

93 Varmepumper. Hidti er udtrykkene køeanæg og varmepumper brugt i fæng, fordi anæggende fungerer på samme principiee måde. Med køeanæg ska i det føgende forstås et anæg, der hovedsageigt har køing som opgave, mens et varmepumpeanæg har opvarmning som eneste opgave. I et varmepumpeanæg ønsker man at udnytte kondensatorvarmen. Varmeeffekten ti fordamperen ska hentes fra omgiveserne fx udeuften, jorden eer vand. Når udeuften anvendes som varmereservoir, paceres fordampere med fordamperventiatorer udendørs. Konstruktionen er et og nogenunde biig i anskaffese, men den har to uemper. For det første er udeuften kod, netop når der kræves meget varme ti opvarmning, d.v.s. at anægget kommer ti at køre med ave fordampertemperaturer og dermed ave effektfaktorer om vinteren, hvor de feste driftstimer er paceret. For det andet er afrimning nødvendig en stor de af tiden. Da fordampningstemperaturen ægges fx 6-7 C avere end ufttemperaturen, ska der afrimes i næsten hee varmesæsonen, og denne afrimning betyder en mærkbar reduktion af effektfaktorerne. Konkusionen på det hee biver, at varmepumper med udeuften som varmekide ikke kan betae sig i Danmark, hviket måinger på store prøveanæg såve som resutater med små anæg viser. Jorden har den forde frem for udeuften, at den er varmere om vinteren. Derfor er der instaeret adskiige tusinde jordvarmeanæg her i andet, fest i?o'erne, hvor energikrisen satte ind. På figur 14.1 ses jordtemperaturers årsvariation. c O ",~ - iao-~-m~ "... ~:.-:- : ;..". ;oo ~ m IO~, " ',... J F N A N J J A S O N O Figur 14.1 Årsvariation af jordtemperaturer i forskeige dybder Af figur 14.1 ses, at man ska hente varmen op fra de dybere jordag, for at få højere fordampningstemperaturer om vinteren. I praksis har man vagt at ægge jordsanger med en indbyrdes afstand på 2 m i dybden 1,5 m. Ti sanger er normat anvendt PEL-rør med diametre omkring 32/40 mm. Afbængig af jordbunden har man herfra kunnet hente W/m jordsange vedjordtemperaturer meem O og -1 C. Disse ret avejordtemperaturer fås, når man køer jorden om vinteren. Omkring rørene fryser jorden, hviket ikke er nogen uemj>e, idet varmeedningstaet for frossen jord er højere end for jord over O C. I øbet af vinteren vi der såedes fryse et cyindrisk område omkring rørene med større og større aiameter, og dette tør først igen i øbet af forsommeren, når sovarmen forpanter sig ned i

94 88 jorden. Der er ikke konstateret nogen nævneværdig uempe ved denne frysning af jorden, men der er andre uemper ved jordvarmeanæg, der er mere afgørende. Mijømyndighederne i Danmark tiader ikke, at fordamperrør med køemiddeigger i jorden af frygt for, at utætheder ska forurene mijøet. Derfor må fordamperen køe vand med frysepunktssænkende midde, og dette må så cirkueres i jordsangerne. Varmeveksingen ti vandet må nødvendigvis ske ved en temperaturdifferens, d.v.s. at fordampningstemperaturen biver noget avere end jordens temperatur, hviket har væsentig betydning for varmepumpens effektfaktor. Der er en anden afgørende uempe ved jordsanger nemig den, at der kun kan aftages de førnævnte W /m. Dette betyder, at hvis et enfamiiehus fx har et maksimat varmebehov om vinteren på 10 kw, ska der nedgraves ca. 700 m jordsanger. Det er svært at få pads ti i en viahave, og de koster med nedgravning mindst 50 kr/m. Herti kommer investeringen i varmepumpe m.v., såedes at et jordvarmeanæg i investering et øber op i kr. Dette er en væsentig større investering end ti fjernvarme eer oiefyr. Ti en sådan roerinvestering skue der gerne være en stor driftsbesparese. Da kwh eenergi koster ca. det dobbete af, hvad varmeenergi koster, ska effekfaktoren op over 2, før der er driftsbesparese ti varmepumpeinvesteringen. Men mange måinger på eksisterende varmepumpeanæg med jordvarme har vist, at de i vægtet gennemsnit over året kører med effektfaktorer idt over eer idt under. Det vi sige, at energiudgiften ved at køre med varmepumpeanæggene er ca. ige så stor som ved at anvende eradiatorer, og disse er angt biigere og har en meget ængere evetid. Vedigehodesesudgifterne ved et varmepumpeanæg er også meget større end for et traditionet anæg. Varmepumpeanæg med jordvarme kan atså heer ikke betae sig i Danmark. For at få højere fordampningstemperatur om vinteren, kunne man anvende vand som varmereservoir. Nordsøcentret i Hirtshas anvender havvand ti opvarmning af fordamperne i et større varmepumpeanæg. Herved fås en rimeig høj fordampningstemperatur. For at den nødvendige kondenseringstemperatur ikke ska bive at for høj om vinteren, tages en kede ti hjæp, når der kræves meget varme. Anægget er et forsøgsanæg, d.v.s. at det er ekstraordinært udstyret og derfor dyrt i anskaffese. Det kan endnu ikke siges, om et amindeigt varmepumpeanæg med havvand.som varmekide vi kunne forrente og afskrive investeringen Kondenseringsvarmen Som tidigere omtat er det væsentigt for en god effektfaktor for et varmepumpeanæg, at fordampningstemperaturen er så høj som muigt. Men det er også afgørende for effektfaktoren, at kondenseringstemperaturen biver så av som muigt. Ska kondenseringsvarmen udnyttes, gæder det atså om at aftage den ved så av en temperatur som muigt. Normat vi det være ødeæggende for effektfaktoren, hvis kondenseringsvarmen ska afsættes ved normae temperaturer ti radiatorer. Radiatorerne må være meget større og kunne aftage varmen ved meget avere temperaturer end sædvanigt. Ska varmen overføres ti varmefader i ventiationsanæg, må også disse dimensioneres for meget ave temperaturdifferenser. Dette giver sevsagt dyrere anæg, og derfor er det vanskeigt at få rentabiiteten positiv. Probemet med varmepumper er atså kort sagt, at effektfaktoren kan bive høj, når bot