Хладагенты чиллеров: давление и температура кипения

Температура кипения и конденсации хладагента однозначно связана с давлением: для каждого хладагента своя зависимость, и по показанию манометра можно узнать, при какой температуре фреон кипит в испарителе или конденсируется в конденсаторе. Ниже — таблица давлений для хладагентов, которые стоят в чиллерах, справочно — для R22, R404A и R507A, и порядок, как по таблице проверить работу машины: найти температуру кипения, перегрев и переохлаждение.

Как связаны давление и температура

Пока хладагент кипит или конденсируется, то есть в трубке одновременно жидкость и пар, его температура задана давлением. Это температура насыщения: на стороне всасывания она равна температуре кипения в испарителе, на стороне нагнетания — температуре конденсации. Выше давление — выше температура, поэтому компрессор, сжимая пар, поднимает его температуру насыщения настолько, чтобы конденсатор мог отдать тепло воздуху. Обратно давление снижает терморегулирующий вентиль (ТРВ) перед испарителем.

Когда пар перегрет или жидкость переохлаждена, жидкости и пара вместе уже нет, и термометр показывает другую температуру, чем таблица. Разница между ними — перегрев и переохлаждение — главный признак того, как заправлен и как работает холодильный контур. Что означает каждая из них, разобрано в справочнике о перегреве и переохлаждении фреона.

Какие хладагенты стоят в чиллерах

• R410A — смесь R32 и R125 почти без глайда, то есть кипит при постоянной температуре. Основной хладагент чиллеров со спиральными компрессорами малой и средней мощности. Давление высокое, критическая температура 71 °C, поэтому в сильную жару его эффективность падает быстрее, чем у R134a.
• R32 — однокомпонентный хладагент с давлением чуть выше R410A и меньшим влиянием на климат. Слабогорючий, это учитывают при размещении чиллера.
• R407C — смесь R32, R125 и R134a с глайдом 4,5–6,5 °C: при одном давлении жидкость начинает кипеть холоднее, чем выкипает последний пар. Давление примерно в 1,4 раза ниже, чем у R410A.
• R134a — однокомпонентный хладагент низкого давления, примерно в 2,3 раза ниже, чем у R410A. Стоит в винтовых и центробежных чиллерах большой мощности, критическая температура 101 °C.
• R513A — смесь R1234yf и R134a, ведёт себя как один хладагент с давлением чуть выше R134a. Его ставят вместо R134a ради меньшего влияния на климат.

Встречаются и другие хладагенты: слабогорючий R454B как замена R410A, пропан R290 в небольших машинах, аммиак в крупных промышленных установках. Для них нужны свои таблицы. Почему и в какие сроки R410A уходит из новых чиллеров, разобрано в справочнике о замене R410A и чиллерах на R32 и R290.

Класс по ГОСТ Р ИСО 817: A — нетоксичный, B — токсичный; 1 — негорючий, 2L — слабогорючий, 3 — горючий. Для чиллера класс определяет, где его можно ставить и какая нужна вентиляция и сигнализация; масло компрессора подбирают по хладагенту — справочник о масле для компрессора чиллера.

Таблица давления и температуры

Давление — избыточное, в барах, как его показывает манометр. Для смесей с глайдом до 15 °C указано давление по пару — им пользуются на стороне кипения, — а от 20 °C — давление по жидкости для стороны конденсации. Значения рассчитаны по уравнениям состояния хладагентов.

Справочно: R22, R404A и R507A

Эти хладагенты в новых чиллерах для воды почти не встречаются, но их давление нужно, когда обслуживают старое оборудование или низкотемпературные установки.

• R22 — однокомпонентный хладагент, на котором работали чиллеры прошлых поколений. Он разрушает озоновый слой, по Монреальскому протоколу его выводят из оборота, и в новом оборудовании его не применяют; R407C создавали как его замену с близким давлением.
• R404A — смесь R125, R143a и R134a с небольшим глайдом 0,3–0,7 °C. Хладагент низкотемпературного холода: морозильные камеры, торговое оборудование, установки с кипением от −20 до −40 °C.
• R507A — азеотропная смесь R125 и R143a, кипит при постоянной температуре, давление чуть выше R404A. Применяется там же.

У R404A и R507A критическая температура около 71–72 °C, как у R410A, и высокий потенциал глобального потепления, поэтому их постепенно заменяют. Правило для смесей с глайдом то же: до 15 °C — давление по пару, от 20 °C — по жидкости.

Как проверить чиллер по манометрам

На работающем чиллере снимают давления всасывания и нагнетания и температуры трубок рядом с точками замера. Пример для чиллера на R410A:

1. Всасывание 7,5 бар — кипение при 2,0 °C: в таблице это между 0 и 5 °C. Трубка всасывания у компрессора 8 °C, значит перегрев 8 − 2,0 = 6,0 °C.
2. Нагнетание 30,0 бар — конденсация при 50,4 °C. Жидкостная трубка после конденсатора 45 °C, переохлаждение 50,4 − 45 = 5,4 °C.
3. Вода на выходе из испарителя 7 °C, кипение 2,0 °C — разница 5 °C, обычная для пластинчатого испарителя.

Большой перегрев и малое переохлаждение указывают на нехватку хладагента, малый перегрев — на переливание жидкости в компрессор, высокое давление нагнетания — на грязный конденсатор или жару. Что делать в каждом случае, разобрано в справочнике о неисправностях чиллера, а как давление конденсации растёт с температурой воздуха — в справочнике о чиллере в жару. Подключать манометры и заправлять контур должен холодильщик.

Что из этого следует для подбора

• Хладагент выбирает производитель вместе с компрессором; для подбора задают холодопроизводительность, температуру воды и температуру воздуха, а не хладагент. Как устроен холодильный цикл, описано в справочнике «Что такое чиллер».
• Давление важно для выносного конденсатора: трубы, арматура и сам конденсатор должны быть рассчитаны на давление выбранного хладагента, у R410A и R32 оно заметно выше, чем у R407C и R134a. Об исполнениях — в справочнике о воздушном и водяном охлаждении конденсатора.
• Горючесть учитывают при размещении: для слабогорючих хладагентов есть ограничения по объёму помещения и вентиляции.
• Дозаправка только тем же хладагентом. Смеси с глайдом заправляют жидкостью, иначе меняется их состав.