Molti sistemi di condizionamento e refrigerazione hanno le loro unità di condensazione situate all'aperto per due motivi principali. In primo luogo, questo sfrutta le temperature ambientali esterne più fredde per rifiutare il calore assorbito nella sezione dell'evaporatore e, in secondo luogo, per ridurre l'inquinamento acustico.
L'unità di condensazione di solito è costituita da un compressore, una bobina di condensatore, una ventola del condensatore esterno, un contattore, un relè di avviamento, condensatori e una scheda a stato solido con circuiti. I ricevitori sono spesso incorporati nelle unità di condensazione del sistema di refrigerazione. All'interno dell'unità di condensazione, il compressore avrà spesso un riscaldatore collegato in qualche modo alla sua sezione inferiore o al basamento. Questo riscaldatore è spesso indicato come riscaldatore a basamento (vedi figure 1 e 2).
Il riscaldatore del basamento è un riscaldatore a resistenza elettrica che di solito è legato, bloccato sul fondo del basamento del basamento o inserito in un pozzo all'interno del basamento del compressore. Il riscaldatore del basamento è spesso visto su compressori che operano a temperature ambiente inferiori alla temperatura dell'evaporatore operativo del sistema.
Il lubrificante del basamento del compressore, o olio, ha molte funzioni importanti. Anche se il refrigerante è il fluido di lavoro necessario per il raffreddamento, l'olio è necessario per lubrificare le parti meccaniche mobili del compressore. In condizioni normali, ci sarà sempre una piccola quantità di olio che sfugge al basamento di un compressore e circola con il refrigerante in tutto il sistema. La corretta velocità del refrigerante che viaggia attraverso i tubi del sistema restituirà questo olio fuggito nel basamento nel tempo, ed è per questo motivo che olio e refrigerante devono essere solubili l'uno nell'altro. Allo stesso tempo, tuttavia, la solubilità dell'olio e del refrigerante può causare un altro problema di sistema. Questo problema è la migrazione del refrigerante.
MIGRAZIONE DEL REFRIGERANTE
La migrazione è un fenomeno fuori ciclo. Si tratta di un processo in cui il refrigerante liquido e/o vaporico migra o ritorna al basamento e alla linea di aspirazione del compressore durante il ciclo di spegnimento del compressore. Durante il ciclo di spegnimento di un compressore, e specialmente durante un lungo periodo di arresto, il refrigerante desidera viaggiare o migrare in un luogo in cui la pressione è più bassa. In natura, i fluidi viaggiano da un luogo di pressione più alta a un luogo di pressione inferiore. Il basamento di solito ha una pressione inferiore rispetto all'evaporatore a causa dell'olio che contiene. Una temperatura ambiente fredda amplifica il fenomeno della pressione di vapore inferiore e aiuta a condensare il vapore refrigerante in un liquido all'interno del basamento.
L'olio refrigerante stesso ha una bassa pressione di vapore e fluirà ad esso sia che il refrigerante sia allo stato di vapore o liquido. Infatti, l'olio refrigerante ha una pressione di vapore così bassa, non vaporizzerà anche quando un vuoto da 100 micron viene tirato sul sistema di refrigerazione. Alcuni oli di refrigerazione hanno una pressione di vapore fino a 5-10 micron. Se l'olio non avesse una pressione di vapore così bassa, vaporizzerebbe ogni volta che esisteva una bassa pressione nel basamento o quando si tirava un vuoto su di esso.
Poiché la migrazione del refrigerante può verificarsi con vapore refrigerante, la migrazione può verificarsi in salita o in discesa. Quando il vapore refrigerante raggiunge il basamento, verrà assorbito e condensato nell'olio a causa della mascibilità refrigerante /olio.
Nei lunghi cicli di spegnimento, il refrigerante liquido sarà sul fondo dell'olio, formando uno strato striato nel basamento. Questo accade perché il refrigerante liquido è più pesante dell'olio. Su brevi cicli di spegnimento del compressore, il refrigerante migrato non ha la possibilità di depositarsi sotto l'olio ma si mescolerà comunque con l'olio nel basamento. I proprietari di case residenziali spesso spegnino la disconnessione elettrica all'unità di condensazione esterna del condizionatore d'aria durante la stagione di riscaldamento e / o i mesi più freddi quando l'aria condizionata non è necessaria. Ciò farà sì che il compressore sia privo di calore del basamento a causa di un riscaldatore del basamento diseccitato. La migrazione del refrigerante al basamento avviene sicuramente durante questo lungo ciclo di spegnimento.
Una volta che inizia la stagione di raffreddamento, se il proprietario della casa non riattiva l'interruttore almeno 24-48 ore prima di avviare l'unità di condizionamento dell'aria, si verificheranno seri schiumosi e pressurizzazione del basamento dalla lunga migrazione del refrigerante fuori ciclo.
Ciò può derubare il basamento di un livello dell'olio adeguato, nonché segnare cuscinetti e causare altri guasti meccanici all'interno del compressore.
RISCALDATORI A BASAMENTO
Il riscaldatore del basamento è progettato per aiutare a combattere la migrazione del refrigerante. La funzione del riscaldatore del basamento è quella di mantenere l'olio nel basamento del compressore a una temperatura superiore alla parte più fredda del sistema. Ciò causerà al basamento una pressione leggermente superiore rispetto al resto del sistema. Il refrigerante che entra nel basamento verrà quindi vaporizzato e riportato nella linea di aspirazione.
La migrazione del refrigerante al basamento del compressore durante un ciclo di spegnimento è un problema serio. Gravi danni al compressore possono verificarsi se il problema non viene risolto. Se si verifica una migrazione del refrigerante, quando il compressore inizia per il suo prossimo ciclo, ci sarà un calo immediato della pressione del basamento dall'avvio. Ciò causerà una violenta schiuma nel basamento. Il refrigerante striato e la miscela di olio esploderanno, causando la formazione di ricca schiuma refrigerante / olio nel basamento. Questo refrigerante pressurizzato e schiuma d'olio insidra attraverso le cavità del compressore, causando valvole di scarico rotte e canne. Il livello dell'olio nel basamento scenderà e le parti meccaniche saranno segnate da una lubrificazione inadeguata. Con l'elevata pressione del basamento, la miscela di refrigerante e schiuma d'olio può ora essere forzata intorno agli anelli del pistone ed essere pompata dal compressore nel sistema di refrigerazione. Questa situazione non solo causa la perdita di olio dal basamento, ma può anche causare una lieve forma di olio e / o slugging del refrigerante nei cilindri del compressore.
Lo slugging si verifica quando il refrigerante liquido o il refrigerante liquido e l'olio entrano nel cilindro del compressore durante il ciclo di ciclo del compressore. L'estrazione della corrente del compressore elevata, che porterà al surriscaldamento del motore, di solito segue. Inoltre, le valvole rotte o deformate possono verificarsi a causa del surriscaldamento e / o dello slugging.
Rimedio
L'unico rimedio sicuro per la migrazione del refrigerante a un compressore è un sistema di pompaggio automatico. È necessario cancellare tutto il refrigerante dall'evaporatore e dalla linea di aspirazione prima di ogni ciclo spento. Il pompaggio automatico viene effettuato con un termostato che controlla un solenoide a linea liquida in combinazione con un controller a bassa pressione che termina il ciclo di aspirazione una volta che l'evaporatore e le linee di aspirazione sono privi di qualsiasi refrigerante. Ciò garantirà che non vi sia refrigerante nell'evaporatore o nella linea di aspirazione per migrare verso il compressore.
Alcuni schemi di controllo pompano l'evaporatore e la linea di aspirazione prima di ogni ciclo di spegnimento e, allo stesso tempo, energizzano un riscaldatore del basamento durante il ciclo di spegnimento. Altri utilizzano sia un riscaldatore del basamento che un accumulatore della linea di aspirazione di dimensioni corretta per proteggere il compressore dal liquido che ritorna al compressore. Tuttavia, nei casi più gravi, un accumulatore della linea di aspirazione può anche essere inondato di refrigerante.
I riscaldatori del basamento possono essere energizzati continuamente o durante il ciclo di on. Tuttavia, al fine di evitare la carbonizzazione dell'olio da calore eccessivo, l'ingresso di potenza del riscaldatore del basamento deve essere limitato. A temperature ambientali che si avvicinano a 0 ° F o quando esposto a venti freddi, il riscaldatore del basamento potrebbe essere sopraffatto e potrebbe ancora verificarsi la migrazione del refrigerante al basamento del compressore.
Il riscaldatore del basamento è anche una precauzione di sicurezza nel caso in cui il solenoide della linea liquida su un sistema di pompaggio automatico perda refrigerante durante l'off-cycle. Il riscaldatore del basamento impedirà a qualsiasi refrigerante di raggiungere il basamento e causare il flash dell'olio all'avvio. Tuttavia, non impedirà lo slugging o l'inondazione di refrigerante liquido dalla linea di aspirazione o dall'evaporatore all'avvio. Questo perché il prossimo compressore in ciclo potrebbe disegnare questo refrigerante dalla linea di aspirazione e può verificarsi lo slugging liquido del compressore. Ancora una volta, i riscaldatori del basamento aiutano a combattere la migrazione del refrigerante al basamento del compressore, ma non impediscono lo slugging del compressore all'avvio o il floodback liquido ai compressori una volta che il compressore è in funzione.
Si pensa spesso che un riscaldatore a basamento impedirà la migrazione. I riscaldatori del basamento manterranno caldo il basamento del compressore e impediranno la migrazione del refrigerante all'olio del compressore nel basamento. Tuttavia, il refrigerante migrato condensato può sedersi nella linea di aspirazione vicino al compressore, in attesa del successivo ciclo. Se il refrigerante liquido eccessivo è stato spinto alla linea di aspirazione, durante le startup può verificarsi un grave lumache di liquido. Spesso, si verificheranno danni al compressore, come valvole rotte e pistoni danneggiati.
I riscaldatori del basamento possono essere efficaci nel combattere la migrazione del refrigerante all'olio del compressore nel basamento, ma non rimedieranno allo slugging alle startup dall'floodback liquido a meno che non vengano utilizzati in combinazione con un accumulatore della linea di aspirazione di dimensioni corretta. Inoltre, l'unico modo sicuro per prevenire la migrazione del refrigerante è con un sistema di pompaggio automatico.
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