instala ii de climatizare · pdf fileinstala ii de climatizare 3 1.2 clasificarea instala...

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA

FACULTATEA DE INGINERIE ÎN ELECTROMECANICĂ MEDIU ȘI INFORMATICĂ INDUSTRIALĂ

ALBOTEANU LAURENȚIU

INSTALAȚII DE CLIMATIZARE

Note de curs

Variantă îmbunătățită a cursului "Tehnica frigului și echipamente de climatizare" Marin Gavrilă, 2005.

Craiova- 2011

Instalații de climatizare

2

1.Introducere 1.1 Obiectul cursului

Istoria dezvoltării tehnicii de răcire şi climatizare este legată de preocupările pentru realizarea unui confort şi a unor condiţii de viaţă mai bună. Frogotehnica se ocupă cu studiul mijloacelor şi instalaţiilor de producere a frigului, precum şi procedeul de utilizare practică a acestuia. Prin răcire se înţelege, în general, orice procedeu de îndepărtare a căldurii. Efectul extragerii călduri de la un corp, poate să se manifeste, fie prin scăderea temperaturii, fie prin schimbarea nivelului energetic fără ca temperatura să se schimbe. Obiectul cursului îl constituie studiul procesului şi instalaţiilor cu rol de a reduce temperatura unui corp sau spaţii, sub temperatura mediului ambiant prin evacuarea continuă a căldurii de la corp sau spaţii către mediul ambiant. Totalitatea maşinilor şi apratelor prin care un sistem frigorific asigură realizarea procesului de răcire alcătuiesc instalaţia frigorifică. În anul 1930 în S.U.A s-a realizat instalaţia frigorifică cu freon. În anul 1958 s-a produs prima instalaţie frigorifică folosind efectul Pèltiér, fără piese în mişcare şi fără agent frigorific. În ultimul timp au apărut instalaţii frigorifice industriale cu absorbţie, care folosesc deşeuri termice sau energie solară ce reprezintă soluţii de mare perspectivă în tehnica frigului. Obţinerea frigului pe cale artificială prezintă avantaje în raport cu frigul natural şi anume:

a) posibilitatea de răcire a corpurilor până la temperatura mult sub temperatura mediului ambiant;

b) continuitatea proceselor de răcire; posibilitatea obţinerii frigului în orice perioadă a anului indiferent de loc şi condiţiile climatice.

Domenii de utilizare a frigului artificial Frigul artificial se utilizează în următoarele domenii:

- industria alimentară pentru consevarea produselor alimentare (peşte, lapte, vin, bere, îngheţată);

- construcţia de maşini pentru obţinerea oxigenului şi a gazelor inerte necesare pentru tăierea şi sudarea metalelor pentru prelucrarea oţelurilor la temperaturi joase, ceea ce permite mărirea durităţii şi rezistenţei la uzură. Utilizarea frigului în tratamentul termic al metalelor permite stabilizarea dimensiunilor pieselor de precizie şi obţinerea structurii necesare;

- metalurgie pentru intensificarea proceselor de topire a oţelului, elaborarea fontei, metalelor neferoase şi feroaliajelor prin îmbogăţirea aerului insuflat cu oxigen;

- industria farmaceutică pentru producerea medicamentelor pe bază de penicilină, streptomicină, cloroform, eter, etc;

- activitatea social-culturală pentru condiţionarea aerului la teatre, hoteluri, etc; - activitatea sportivă pentru realizarea patinoarelor artificiale; - activitatea de cercetare ştiinţifică pentru studierea influenţei temperaturilor joase asupra

proprietăţilor fizice ale diferitelor substanţe; - industria minieră şi de construcţii pentru congelarea solurilor şi consolidarea minelor; - energetică pentru crearea dispozitivelor bazate pe supraconductibilitate precum cabluri

criogenice, transformatoare, electromagneţi, generatoare de mare putere etc; - industria transporturilor feroviare, maritime şi rutiere pentru transportarea produselor

alimentare, a gazelor lichefiate precum şi a peştelui. - aviaţie şi cosmonautică pentru condiţionarea aerului răcirea aparaturii electronice,

alimentarea cu oxigen a oamenilor la altitudine şi în spaţiul cosmic; - medicină pentru răcirea locală în scop de anestezie, intervenţiile chirurgicale şi pentru

păstrarea unor organe în scop de transplant.


3

1.2 Clasificarea instalaţiilor frigorifice Instalaţiile frigorifice se pot clasifica după: nivelul de temperaturi obţinute, principiul de funcţionare, tipul ciclului în periodicitate.

a) după nivelul de temperaturi obţinute se pot deosebi: - domeniul climatizării în care frigul produs la temperaturi în general peste 0 0C, este

utilizat în scopuri de confort sau tehnologie - domeniul frigului moderat (frigul industrial) care acoperă zona temperaturilor (-

150 0C - 0 0C) - domeniul frigului adânc (criogeniei) unde temperaturile ajung până la aproape de zero

absolut (-273,15 0C). b) după principiul de funcţionare :

- instalaţii cu comprimare mecanică, antrenate de motoare electrice sau termice, ce folosesc proprietăţi elastice ale vaporilor sau gazului;

- instalaţii cu sorbţie ce folosesc ca principiu reacţiile chimice evoterne şi andoterne dintre un solvent şi un dizolvant. Acestea se pot subclasifica astfel:

- instalaţii cu absorbţie, la care procesele au loc la limita de separare dintre faza lichidă şi faza gazoasă;

- instalaţii cu absorbţie, la care procesul de sorbţie are loc la suprafaţa absorbantului în fază solidă. Aceste instalaţii folosesc ca şi potenţial motor energia termică.

- instalaţii cu jet ce utilizează energie cinetică a unui jet de gaz sau de vapori. Aceste instalaţii frigorifice se subclasifică:

- cu ejecţie unde presiunea dinamică jetului creează o depresiune în vaporizator - cu turbionare unde jetul de gaz produce un vârtej cu efect de creare a unui gradient

termic - instalaţii termoelectrice ce folosesc efectul Pèltiér la trecerea curentului electric prin

sisteme formate din două metale diferite, când se produc încălziri şi răciri la locul de sudare al metalelor;

- instalaţii magnetice ce utilizează proprietatea corpurilor magnetice de a-şi mări temperatura la magnetizare şi a o reduce la demagnetizare.

c) după tipul ciclului de funcţionare - instalaţii în circuit închis la care agentul de lucru parcurge succesiv elementele unui

circuit închis; - instalaţii în circuit deschis la care după ce agentul parcurge părţi din instalaţie este

extras parţial sau total din aceasta. d) după periodicitate

- instalaţii cu funcţionare discontinuă în regim nestaţionar care funcţionează intermitent sau un singur aparat are mai multe roluri;

instalaţii cu funcţionare continuă caracterizate prin aceea că sistemul se găseşte în funcţionare permanentă la sarcina nominală.

1.3 Diagramele de stare a fluidelor reale Parametrii de stare ai fluidelor reale folosite în tehnica frigului au fost măsuraţi şi calculaţi, rezultatele trecându-se în tabele sau reprezentându-se în diferite diagrame numite diagrame de vapori. Pentru fiecare fluid real se poate trasa o diagramă de stare. Diagrama presiune-entalpie, larg utilizată în tehnica frigului, are reprezentate în abscisă entalpii specifice în J/Kg sau Kcal/Kgf, iar în ordonată presiuni în bar sau Kgf/cm2. Diagrama cuprinde curba de saturaţie corespunzătoare transformării de fază lichid – vapori (vaporizare) şi valori – lichid (condensare). În figura 1.1 este reprezentată diagrama lg p-i (se preferă ca în ordonată să se reprezinte logaritmi zecimali ai presiunii în loc de presiune, acest lucru asigurând o citire mai exactă a valorilor parametrilor de stare în domeniul temperaturilor scăzute). Câmpul diagramei este împărţit de către curba de saturaţie şi izoterma care trece prin punctul critic (numită izoterma critică) în 4 zone:


4

Fig. 1.1 Diagrama de stare presiune – entalpie (lg p-i)

- zona I de lichid, situată în stânga curbei de saturaţie până în punctul K şi sub izoterma

critică. Ramura (aK) a curbei de saturaţie se numeşte curbă de saturaţie a lichidului; - zona II de vapori supraîncălziţi, în dreapta curbei de saturaţie şi sub izoterma critică.

Ramura (Kb) a curbei de saturaţie poartă denumirea de curbă de saturaţie a vaporilor; - zona III de vapori umezi, numită astfel deoarece aici există în echilibru cele două faze

lichid şi vapori; - zona IV de stare gazoasă. În figura 1.2, a sunt reprezentate curbele de transformări simple (izoterme, izobare, izocore,

izentrope). Izotermele (T = const.) sunt curbe de forma (a12b) care traversează zonele de lichid,

vapori umezi şi vapori supraîncălziţi. Izobarele (p = const.) sunt drepte paralele cu axa absciselor, de forma (c12d).

Fig. 1.2 Principalele tipuri de curbe din diagramele de stare presiune- entalpie (a) şi

temperatură- entropie (b)


5

În domeniul vaporilor umezi, izotermele se suprapun peste izobare deoarece transformarea de bază lichid-vapori are loc la temperatură şi presiune constantă.

Izotermele (s = const.) sunt curbe de forma (n2 δ ), iar izocorele au forma (z2w) cu schimbare de pantă 2n punctul de intersecţie cu curba de saturaţie.

În domeniul vaporilor umezi, mai apar pe diagramă curbele de titlu al vaporilor constant, x = const. Se defineşte titlul de vapori ca fiind raportul dintre masa vaporilor mv, şi masa totală m a agentului frigorific:

x = )log(

)log(

agentderamKi

vaporideramKi

mvm

(1)

Toate curbele de titlu constant converg în punctul critic K.

1.4 Transformări de stare şi diagrame de stare specifice instalațiilor frigorifice și de climatizare

Comprimarea este procesul de mişcare a volumului unui fluid sub acţiunea unei forţe exterioare. Aceasta poate să decurgă izoterm,adiabatic sau politropic. Transformarea politropică este cea mai generală transformare de stare. Dacă se consideră fluidul descris de ecuaţia de stare Clapeyron,

pVn =const. (2) În care n este exponentul politropic. În practica frigorifică, procesul de comprimare este considerat adiabatic reversibil şi deci

izentrop, fără ca această simpilficare să se introducă erori considerabile. În fig. 1.3. este reprezentat procesul de comprimare în diagramele lg p-i şi T-s.

Fig. 1.3 Reprezentarea procesului de comprimare în diagrame de stare

Laminarea este procesul de scădere a presiunii unui fluid la trecerea acestuia printr-o

îngustare a secţiunii de curgere. Dacă această transformare se face fără schimb de căldură cu exteriorul, deci adiabatic, atunci ∆I=0.

Se poate afirma deci, că procesul de laminare este adiabatic și izentalpic. În instalațiile frigorifice, laminarea agentilor de lucru este însoţită, în general de o

scădere a temperaturii fenomen ce stă la baza obţinerii efectului frigorific.

Fig. 1.4 Reprezentarea procesului de laminare în diagrame de stare

p2

p1

lgp

i

T

s s1 s2

1

2

p1

p2

i

p2

p1

i1 i2

T

s

pVk =ct. p1

p2

pVk =

ct. T2

T1

p


6

Vaporizarea şi condesarea sunt transformări de fază în care dacă p=ct şi T=ct

Fig. 1.5 Reprezentarea procesului de vaporizare în diagrame de stare

Lichidul cu starea de saturație 1, primește căldură și începe să vaporizeze, în așa fel încât

punctul 1’ reprezintă un amestec bifazic de vapori cu starea 2 și lichid cu starea 1, proporția masică dată de titlul x1. După ce ultima picătură de lichid s-a vaporizat, starea de fluidului este reprezentată de punctul 2, adică vapori saturați uscați.

Condensarea este transformare de fază inversă vaporizării şi se produce cu cedare de căldură, vaporii parcurgând starile 2-1’’-1’-1.

1.5 Cicluri frigorifice Comform principiilor termodinamicii se pot imagina, pe baza proprietăților fluidelor reale,

cicluri frigorifice, care, printr-un consum de energie să realizeze un transport de căldură de la sursa rece la sursa caldă.

Ciclul pe care se bazează instalațiile frigorifice pleacă de la ciclul Carnot inversat (fig. 1.6). Acesta conține două izoterme (o vaporizare la nivelul sursei reci, și o condensare la nivelul sursei calde) și două adiabate (o comprimare adiabată și o destindere izentropă).

Fig. 1.6 Ciclul Carnot inversat

În instalațiile frigorifice reale se lucrează cu cicluri de forma prezentată în fig.1.7.


7

Fig. 1.7 Ciclul frigorific teoretic

Ciclul frigorific teoretic este realizat prin următoarele transformări succesive: - comprimarea izentropă 1-2 a vaporilor saturați de stare 1, în timpul căreia se consumă

lucru mecanic de comprimare lc; - evacuarea căldurii qc către sursa caldă, (2-2-3), 2-2- reprezentând răcirea vaporilor

saturați uscați, iar 2-3 condensarea acestora la temperatura Tk și presiunea pk; - destinderea izentalpică (3-4), care se produce de obice într-un robinet de laminare; - vaporizarea lichidului lichidului de stare 5 , (4-1) la temperatura T0 și presiunea p0 care

se produce cu absorbția căldurii q0 de la sursa rece.

1.6 Principiul de funcţionare a instalaţiilor frigorifice Instalaţiile frigorifice şi de climatizare, sunt maşini termice care au rolul de a prelua

căldura de la un mediu având temperatura mai scăzută şi de a o ceda unui mediu având temperatura mai ridicată, aşa cum se observă şi pe schema energetică din figura 1.9. Acesta poate să fie considerat cel mai simplu model de instalaţie frigorifică, deoarece nu conţine nici un element de natură constructivă. Din acest punct de vedere poate să fie asimilat cu o "cutie

neagră", a cărei funcţionare va fi analizată în continuare şi care urmează să fie deschisă pentru a i se studia componenţa şi a i se releva secretele de proiectare, exploatare şi automatizare.

Mediul cu temperatura mai scăzută, de la care se preia căldură este denumit sursa rece, iar mediul cu temperatura mai ridicată, căruia i se cedează căldură, este denumit sursa caldă. Este cunoscut că având capacitate termică infinită, temperaturile surselor de căldură rămân constante chiar dacă acestea schimbă căldură.

Fluxul de căldura absorbită de la sursa rece a fost notat cu

0

.

Q , iar fluxul de căldură cedată sursei calde, a fost notat cu kQ.

.

Conform principiului doi al termodinamicii, pentru transportul căldurii, în condiţiile prezentate, este necesar şi un consum de energie, notat cu P.

În cazul instalaţiilor frigorifice, sursa rece se găseşte sub temperatura mediului ambiant, iar procesul de coborâre a temperaturii sub această valoare, este denumit răcire artificială.

Agentul de lucru, care evoluează în aceste instalaţii, este denumit agent frigorific.

Pentru a putea să preia căldură de la sursa rece, agentul frigorific trebuie să aibă temperatura mai mică decât aceasta.

Fig. 1.9 Schema de principiu a unei instalații frigorifice


8

1.7. Agenți de lucru ai instalațiilor frigorifice și de climatizare Agenții frigorifici sunt fluidele care, recirculate în onstalațiile frigorifice și de climatizare

absorb căldura la presiuni și temperaturi joase și o cedează mediului înconjurător (aerului sau apei de răcire) la presiuni și temperaturi ridicate.

1.7.1 Caracteristicile agenților de lucru al instalațiilor frigorifice și de climatizare În general un agent frigorific trebuie să îndeplinească următoarele condiții: - presiunea de vaporizare(fierbere) să fie superioară presiunii atmosferice, dar apropiată

de aceasta, pentru a nu permite pătrunderea aerului în instalație pe la eventualele neetanșeități în vaporizator.

- presiunea de condensare, să fie redusă, pentru a nu se impune utilizarea de compresoare, conducte și armături supradimensionate (pentru creșterea randamentului necesar și evitarea pierderilor de agent).

- puterea frigorifică specifică să fie cât mai mare (pentru a ușura transportul unei cantități cât mai mari de căldură cu o cantitate cât mai mică de fluid). - căldura specifică a lichidului frigorific cât mai redusă în vederea micșorării pierderii cauzate de ireversibilitatea procesului de laminare. - volum specific cât mai mic, spre a nu impune conducte de aspirație cu secțiuni mari și compresoare cu debite volumetrice mari. - să nu aibă vâscozitate mare, întu-cât aceasta ar impune consumuri mari de energie pentru a asigura circulația fluidului în instalație. - să nu prezinte pericol de inflamabilitate și toxicitate. - stabilitate chimică și pasivitate la coroziune. - cost redus. Agenții frigorifici folosiți în I.F. cu comprimare de vapori trebuie să îndeplinească condițiile:

- să prezinte presiuni convenabile la temperaturi de vaporizare și de condensare utilizate; - să aibă căldură latentă de vaporizare cât mai mare; - să aibă densitate mare; - să prezinte vâscozitate redusă; - să fie inofensivi față de corpul omenesc; - să nu prezinte pericol de inflamabilitate și de explozie; - să nu fie corozivi; - să aibă preț de cost scăzut. Se pot prezenta caracteristicile unor agenți frigorifici utilizați pe scară largă în tehnica

frigului moderat. Amoniacul NH3, are utilizare în I.F. industriale, întru-cât are căldură latentă de vaporizare mare, nu este sensibil la umiditatea conținută în instalații și dă posibilitatea de depistare a neetanșeităților prin mirosul specific ușor de sesizat.

Are dezavantajul că dereglările de amoniac, afectează calitatea alimentelor conservate prin frig și prezintă pericol de intoxicare, este exploziv și inflamabil la concentrații de 16,5....26,8% amoniac în aer.

Amoniacul se livrează în butelii și se folosește la compresoarele frigorifice cu piston de putere medie și mare pentru temperaturi de vaporizare de până la – 700C. Conductele pentru amoniac nu se confecționează din cupru. Bioxidul de sulf SO2 are temperatura normală de vaporizare relativ ridicată (- 10 ÷ 10C), ceea ce permite menținerea unor presiuni reduse în condensator la temperaturile de condensare, apropiate de temperatura mediului ambiant. Nu este inflamabil și este agresiv în raport cu cuprul și aliajele sale. SO2 are căldură latentă de vaporizare de 2,5 – 3 ori mai mică decât a amoniacului, este foarte toxic pentru organism. Clorura de metil CH3Cl. Este mai puțin dăunătoare organismului decât amoniacul și SO2. Nu corodează oțelul și aliajele sale, dar în prezența apei atacă zincul, aluminiul și


9

magneziul. Se utilizează în instalații de puteri mici și mijlocii, mai puțin în industria alimentară din cauza toxicității ridicate. Bioxidul de carbon CO2 este folosit în principal în instalațiile de producere a gheții uscate (zăpadă carbonică). Este neinflamabil, netoxic și neutru în raport cu metalele. Dezavantajul constă în aceea că temperatura critică conduce la presiuni ridicate în condensator.

Freonul R-11, CFCl3 (triclor-monofluor metan), se folosește în instalațiile de condiționare a aerului pentru temperaturi moderate de evaporare, precum și în instalațiile de pompe termice, în I.F. cu turbocompresor având o putere frigorifică peste 300....500 kW. - freonul R-21, CHF Cl2 (diclor-monofluor metan); este recomandat pentru obținerea unor temperaturi moderate ( ≈ 00C) în principal, pentru condiționarea aerului și răcirea apei. - freonul R-22, CHF2 Cl (monoclor-difluor metan), se utilizează în I.F. cu o treaptă (până la – 400C) cât și în două trepte (până la – 600C), de puteri mari, în special pentru congelarea și depozitarea produselor alimentare. - freonul R-12, CF2 Cl2 (diclor- difluor metan), se folosește la I.F. într-o treaptă echipate cu compresoare cu piston, pentru t0 ≥ - 400C, precum și la cele cu turbocompresor pentru t0 ≥- 800C. - freonul R-142, C2H3F2Cl, (monoclor-difluor etan), se utilizează la instalațiile de pompe termice, precum și în cele de condiționare a aerului având o temperatură ridicată de condensare (60....700C) la o presiune redusă de condensare.

Freonii prezintă următoarele dezavantaje: - vâscozitate redusă ce favorizează scăpările; - au densitate ridicată ceea ce determină creșterea rezistențelor hidraulice la circulația prin

conducte; - atacă garniturile de cauciuc și se recomandă ca material sevanitul sau cauciucul

frenorezistent.

1.7.2 Clasificarea agenților frigorifici Agenții frigorifici ai I.F. și de climatizare se grupează în mai multe categorii: - agenți frigorifici cu temperatură coborâtă de vaporizare la presiunea atmosferică normală, utilizați în I.F. cu comprimare mecanică de vapori; - aerul precum și alte gaze având temperaturi joase de vaporizare, folosite în I.F. cu comprimare de gaze și în cele cu turbionare; - soluții ale diferitelor substanțe utilizate în instalațiile cu absorbție; - apa utilizată în instalațiile cu ejecție.

După prioritățile fizice, se deosebesc trei categorii de agenți frigorifici: - cu temperatură de vaporizare ridicată (>00C) ca freonii: R11, R21, R113 și R114; - cu temperatură de vaporizare medie ( - 700C.....00C), ca amoniac, freon 12, freon 22,

clorură de metil și oxid de sulf. - cu temperatură de vaporizare joasă ( < - 700C), ca etanetilenă, freon 13 și freon 23.

1.7.3 Agenţi intermediari Pentru transportul frigului de la generatorul de frig la consumator se utilizează agenţi purtători de frig (intermediari) care să satisfacă următoarele cerinţe:

- stabilitate chimică; - toxicitate redusă, imflamabilitate şi lipsa pericolului de explozie; - temperatură scăzută de congelare; - vâscozitate redusă pentru reducerea pierderilor hidraulice la circulaţie prin conducte; - căldura specifică mare pentru reducerea debitului de agent intermediar;

La nivelul frigului moderat se utilizează ca agenţi intermediari sărurile, adică soluţiile de clorură de sodiu (NaCl) şi clorură de calciu (CaCl2) în apă. Ca agent intermediar se pot folosi lichidele de tip antigel de tipul soluţiei de etilerglicol pentru temperaturi de -75 0C.


10

2. Instalații frigorifice 2.1 Instalații frigorifice și de climatizare cu comprimare mecanică de vapori Ciclurile frigorifice prezentate anterior, au permis analizarea instalaţiilor frigorifice cu

vapori, funcţionând după ciclul Carnot inversat, după ciclul teoretic şi după ciclul real, caz pentru care au fost prezentate câteva ireversibilităţi care se manifestă în instalaţiile de acest tip.

În continuare vor fi descrise câteva tipuri de instalaţii frigorifice funcţionând cu vapori într-o singură treaptă de comprimare. Instalaţiile în două sau mai multe trepte de comprimare, vor fi analizare ulterior.

Cele mai răspândite instalaţii frigorifice sunt acelea care funcţionează prin comprimare mecanică de vapori datorită următoarelor considerente:

Permit preluarea căldurii de la sursa rece şi cedarea căldurii către sursa caldă, prin schimbarea stării de agregare, ceea ce are ca efect reducerea substanţială a debitelor masice şi a cantităţii de agent frigorific din instalaţie;

Procesele de transfer termic realizate prin schimbarea stării de agregare, sunt caracterizate de coeficienţi de transfer termic ridicaţi, ceea ce permite utilizarea în aceste instalaţii a unor schimbătoare de căldură caracterizate prin suprafeţe de transfer termic reduse;

Permit preluarea căldurii de la sursa rece şi cedarea căldurii către sursa caldă, prin procese izoterme, ceea ce are ca efect posibilitatea reducerii ireversibilităţilor datorate transferului de căldură la diferenţe finite de temperatură. 2.1.1 Clasificarea instalaţilor frigorifice cu vapori (I.F.V) Obţinerea unor temperaturi de (-20 0C. . . . . . -90 0C) se realizează cu I.F.V, care pot fi:

- cu comprimare într-o treaptă (-20…-30°C); - cu comprimare în două trepte (-25…-60°C); - cu comprimare în trei trepte (-90°C); - cu comprimare în cascadă (-90°C);.

2.1.2 Instalații frigorifice și de climatizare cu comprimare mecanică de vapori într-o treapată Instalaţiile într-o singură treaptă de comprimare, realizează creşterea presiunii direct de la

valoarea presiunii de vaporizare p0 la valoarea presiunii de condensare pk. În aceste condiţii de funcţionare, este posibilă realizarea temperaturilor scăzute având valori de până la -20…-30°C. La ora actuală, se manifestă o tendinţă de a realiza într-o singură treaptă de comprimare chiar temperaturi şi mai scăzute.

Instalaţiile frigorifice şi de climatizare au în componenţă cel puţin patru elemente componente: vaporizator (V), compresor (C), condensator (K) și un robinet de laminare (VL), iar cea mai simplă schemă constructivă a instalaţiilor de acest tip poate să fie reprezentată ca în figura 2.1.

Diagramele presiune–entalpie, respectiv temperatură-entropie pentru acest tip de instalaţie au fost prezentate în cursul anterior.

Fig. 2.1 Structura generală a unei IFV cu o treaptă de comprimare


11

Mărimile principale, caracteristice, ale procesului de obţinere a frigului sunt următoarele: - Capacitatea frigorifică specifică, q0 care exprimă efectul util al instalaţiei, reprezentând

cantitatea de căldură preluată de un 1kg de agent de stare;

−=

kgf

kcal

kg

kj 410 sauiiq (2.1)

- Lucrul mecanic la comprimarea vaporilor (lf)

−= ′

kgf

kcalsau

kg

kj 12 iilc (2.2)

- Eficienţa frigorifică

12

410

′−

−==

ii

ii

l

q

cfε (2.3)

A. Instalaţii frigorifice cu subrăcirea agentului frigorific la ieşire din condensator Pentru mărirea eficienţei frigorifice a ciclului de funcţionare a instalaţiei frigorifice într-o

singură treaptă de comprimare, ca şi pentru reducerea pierderilor datorate ireversibilităţii din procesul de laminare adiabatică, se poate realiza subrăcirea agentului de lucru înaintea dispozitivului de laminare. Acest proces poate fi realizat practic, prin introducerea în schema instalaţiei a unui subrăcitor, utilizând apa ca agent de răcire (fig.2.2).

Fig. 2.2 Schema instalaţiei frigorifice ameliorate prin subrăcire cu apă

Schema instalaţiei cu subrăcire, prezentată aici, este specifică instalaţiilor frigorifice de

puteri mari şi foarte mari, în care agentul frigorific este amoniacul. De regulă în aceste instalaţii, agentul de răcire al condensatorului este apa. Tot apa se poate utiliza şi pentru răcirea subrăcitorului.

Ciclul de lucru din această instalaţie, a fost reprezentat în cele două diagrame termodinamice lgp-i şi T-s (fig.2.3).

Fig. 2.3 Ciclul teoretic ameliorat prin subrăcire cu apă


12

Principalul efect al subrăcirii 3-3’ este reprezentat de mărirea puterii frigorifice specifice, cu ∆q0 = qsr = i4 – i4’, faţă de ciclul teoretic din care lipseşte această ameliorare. Efectul creşterii puterii frigorifice specifice constă în reducerea debitului masic de agent frigorific necesar în instalaţie, ceea ce contribuie la reducerea puterii necesare pentru comprimare şi prin aceasta la mărirea eficienţei frigorifice.

12

410

ii

ii

l

q

cf

−

−== ′ε (2.4)

Temperatura până la care poate fi subrăcit agentul frigorific, în subrăcitorul SR, denumită temperatură de subrăcire tsr, depinde de temperatura twi a apei de răcire disponibile:

tsr = twi + 2...3°C Subrăcirea cu apă este specifică utilizării amoniacului ca agent frigorific şi se întâlneşte

practic în toate instalaţiile frigorifice funcţionând cu amoniac. B. Instalaţii frigorifice cu supraîncălzire de vapori În vaporizatoarele răcitoare de aer, este necesară realizarea unei uşoare supraîncălziri a

vaporilor înainte ca aceştia să părăsească vaporizatorul, pentru a fi aspiraţi de compresor. Această supraîncălzire este obligatorie pentru a se elimina pericolul aspiraţiei lichidului în

compresor.

Fig. 2.4 Ciclul frigorific cu supraîncălzire în vaporizator

C. Instalaţii frigorifice cu subrăcire regenerativă Pentru freoni, se utilizează o altă metodă de ameliorare a ciclului frigorific, decât

subrăcirea cu apă prezentată pentru cazul amoniacului. Această metodă permite o subrăcire mai avansată a condensului şi este denumită subrăcire internă, sau regenerare.


13

Fig. 2.5 Schema de principiu și diagramele ciclului de funcționare a IFV cu subrăcire

regenerativă

Subrăcirea regenerativă este utilizată practic în toate instalaţiile frigorifice cu freoni, de putere frigorifică medie şi mare. Pentru instalaţiile mici, introducerea schimbătorului de căldură regenerativ în schema instalaţiei, măreşte prea mult costul investiţiei.

D. Instalaţii frigorifice cu separatoare de lichid În instalaţiile frigorifice destinate răcirii lichidelor, pentru a limita riscul pătrunderii de

agent frigorific lichid în compresor, se utilizează de regulă un separator de lichid. Separatorul de lichid are atât rolul de a separa eventualele urme de lichid care pot exista

în vaporii de agent frigorific la ieşirea din vaporizator, cât şi rolul de a alimenta vaporizatoarele cu lichid saturat, la presiunea de vaporizare.

Fig. 2.6 Schema de principiu și diagramele ciclului de funcționare a IFV cu separatoare de

lichid

În urma laminării condensului se obţin vapori umezi, deci în vederea alimentării vapo-rizatorului cu lichid saturat, este necesară separarea lichidului de vaporii care se produc în urma laminării. Separatorul de lichid este obligatoriu în instalaţiile cu vaporizatoare imersate în bazine pentru răcirea lichidelor, unde vaporizarea este incompletă, dar se utilizează adesea şi în instalaţii cu vaporizatoare multitubulare orizontale, în care teoretic, se produc vapori saturaţi.

În aceste condiţii se poate spune că rolul separatorului de lichid este doar de a asigura funcţionarea „uscată“ în condiţii de siguranţă a compresorului, fără a îmbunătăţi şi performanţele ciclului frigorific.


14

2.1.3 Instalații frigorifice și de climatizare cu comprimare mecanică de vapori în două trepte Instalaţiile în două trepte de comprimare, pot realiza mai economic, temperaturi scazute, de până la -25…-60°C. Aceste instalaţii sunt caracterizate prin realizarea unei comprimări de la valoarea presiunii de vaporizare p0, până la un nivel intermediar de presiune, urmată de o nouă comprimare, de la nivelul presiunii intermediare până la valoarea presiunii de condensare pk. Evident, între cele două procese de comprimare, trebuie să existe şi o răcire intermediară a vaporilor refulaţi din prima treaptă de comprimare. A. Instalații frigorifice în două trepte cu răcire intermediară incompletă cu apă, cu o singură laminare, cu compresor compound

Fig. 2.7 Schema şi diagrama de stare corespunzătoare instalației frigorifice în două trepte cu

răcire intermediară incompletă cu apă, cu o singură laminare, cu compresor compound C-compresor cu două trepte de comprimare; K- condensator; SU-separator de ulei; RL-rezervor de lichid; SR- subrăcitor; VL- ventil de laminare SL- separator de lichid; V- vaporizator

1

2 2’

3 4 5

6 7 p0,T0

pi,Ti

pk,Tk

lg p

i

I II

1 2 2’

3

4

5 6

7

∼

K

Apă de răcire

C

SU RL

SR Apă de răcire

VL

SL

V

a)

b)


15

B. Instalații frigorifice în două trepte cu răcire intermediară completă prin barbotare în butelie cu serpentină interioară, cu compresoare boosterizate, cu un singur nivel al temperaturii de vaporizare la consumator

Fig.2.8 Schema şi diagrama de stare corespunzătoare instalației frigorifice în două trepte cu

răcire intermediară completă prin barbotare în butelie cu serpentină interioară, cu compresoare boosterizate, cu un singur nivel al temperaturii de vaporizare la consumator

C1,C2-compresoare; K- condensator; SU-separator de ulei; RL-rezervor de lichid; SR- subrăcitor; VL1,VL2,VL3- ventile de laminare SL- separator de lichid;P- pompă V- vaporizator

1

2 2’ 3 K

Apă de răcire

SU RL

4

5

SR Apă de răcire

VL1 6

SL

V

a)

i b)

∼

VL2

C2 ∼ C1

2’’

7

VL3

P

Apă

8 9

10

lg p

1

2 2’

3 4 5

6

7

p0,T0

pi,Ti

pk,Tk

2’’

8

9 10


16

C. Instalației frigorifice cu comprimare mecanică de vapori în două trepte, cu răcire intermediară completă, cu laminre în două trepte, cu două nivele de temperaturi de vaporizare la consumatori

Fig. 2.9 Schema şi diagrama de stare corespunzătoare instalației frigorifice cu comprimare mecanică de vapori în două trepte, cu răcire intermediară completă, cu laminre în două trepte, cu două nivele de temperaturi de vaporizare la consumatori C1,C2-compresoare; K- condensator; SR- subrăcitor; VL1,VL2,- ventile de laminare SA1,SA2- separaratoare-acumulatoare; P1, P2- pompe; V1, V2- vaporizatoare

- Capacitatea frigorifică specifică, q0

υ+=

kgf

kcal

kg

kj 02010 sauqqq (2.5)

- Lucrul mecanic la comprimarea vaporilor (lf)

µ+=

kgf

kcalsau

kg

kj 21 ccc lll (2.6)

- Eficienţa frigorifică

21

02010

cccf ll

qq

l

q

µ+

υ+==ε (2.7)

2’

5

6 V1

a)

∼ ∼

Apă de răcire

C1

3

C2

2’’

P2

VL2 VL1

1

V2

8

P1

2

7 9

SA1 SA2

4

K SR

1

2 2’

3 4 5

6 7

p01,T01

p02,T02

pk,Tk

lg p

i

8 9

qk

q01 lc1

lc2

qsr

b)

4

5

3

3’

2

2’

1’ 8 9

6 7

P01, T01

P02, T02

Pk, Tk

T

s

T01

T02

Tk

P01

P02

Pk


17

2.1.4 Instalației frigorifice cu comprimare mecanică în cascadă Instalaţiile în cascadă, sunt o categorie aparte de instalaţii frigorifice cu comprimare

mecanică de vapori, caracterizate prin prezenţa unui număr de cel puţin două circuite frigorifice distincte, în care evoluează câte un alt agent frigorific. Aceste instalaţii pot să asigure realizarea unor temperaturi scăzute de până la cca. –90°C, ca şi instalaţiile în trei trepte de comprimare. Cuplarea circuitelor frigorifice distincte ale acestor instalaţii, denumite şi cascade, se realizează prin intermediul unor schimbătoare de căldură particulare, denumite condensatoare-vaporizatoare, în care agentul frigorific al cascadei inferioare (care realizează un nivel mai scăut de temperatură) condensează, iar agentul frigorific al cascadei superioare (care realizează un nivel mai ridicat de temperatură) vaporizează, preluând căldura furnizată de agentul frigorific al cascadei inferioare, prin desupraîncălzire şi condensare. În cazul unei singure cascade, primul ciclui A, numit de temperatură înaltă, realizează vaporizarea în aparatul vaporizator-condensator (VK), preluând căldura de la agentul din ciclul B, numit de joasă temperatură.

Fig. 2.10 Schema simplificată și ciclul instalației frigorifice în cascadă

2

SU1 RL

3

4

SR Apă de răcire

VL1

2’

a)

∼ C1

1 Apă

8

SU2

VL2

∼ C2

7

5

9

6

VK SL1

V

SL2 10

11

A B

A

B

1

2 3

4

5

T T

s s b)

T0A

TkA

T0B

TkB

7

8 9

10 11

6


18

2.2 Instalaţii frigorifice prin utilizarea absorbţiei Producerea temperaturilor scăzute prin absorbţie se bazează pe proprietăţile pe care unele lichide de a absorbi vaporii altor substanţe (agenţi frigorifici) formând o soluţie binară omogenă.

Fig. 2.11 Schema de principiu a instalației cu absorbție

Soluţia bogată este încălzită în fierbătorul F în care se introduce căldura qF j/kg, generată

de un agent încăzitor. Vaporii de agent frigorific degajaţi de soluţie sunt condensaţi în condensatorul R, răcit cu apă, în care se cedează căldura qR. Apoi agentul frigorific lichid este laminat în robinetul de laminare 2, iar în vaporizator se va obţine efectul frigorific prin preluarea căldurii qe. Vaporii de agent formaţi sunt absorbiţi în absorbatorul A, de către soluţia săracă, care vine din fierbător prin robinetul de laminare 1. În absorber circulă apa de răcire care preia căldura qA. Pompa P trimite soluţia îmbogăţită din absorber în fierbător, cedându-i echivalentul caloric al lucrului mecanic de pompare qP. Prin procesele de absorbţie a vaporilor în absorber, pomparea soluţiei bogate în fierbător şi fierberea acesteia cu degajare de vapori de agent frigorific, se realizează o comprimare a vaporizarea dinspre vaporizator spre condensator. Această comprimare termochimică este analogă comprimării efectuate de compresor în cazul instalaţiilor frigorifice cu comprimare mecanică de vapori. 2.3 Instalaţii frigorifice cu ejecţie

De regulă ca agent frigorific se utilizează apa, care prezintă o serie de avantaje: ieftină, netoxică, neinflamabilă, căldură latentă de vaporizare mare. Pentru comprimarea vaporilor reci de apă se foloseşte energa cinetică aburului viu care se destinde în ejector. Aburul viu antrenează prin ejecţie în ajutajul convergent-divergent al ejectorului, vaporii reci din vaporizator mărindu-le presiunea de la P0 la Pk. Instalaţia cuprinde două cicluri şi trei nivele de presiuni: presiunea de fierbere PF, de condensare Pk şi de vaporizare P0. Utilizarea ejectoarelor prezintă avantajele: construcţie simplă, ieftină, fără piese în mişcare a ejectorului, siguranţă în exploatare, lipsa ungerii, întreţinere uşoară şi posibilitatea deplasării întregii instalaţii în exterior fără necesitatea unei construcţii de adăpostire. Prezintă ca dezavantaje: necesitatea aburului viu de antrenare, adaptarea dificilă a instalaţiei la variaţia parametrilor externi, reglarea dificilă a puterii frigorifice.

q0

VL2

VL1

qk F

A V

K

Vapori de agent

Agent de încălzire

Soluție săracă

Soluție bogată

Apă de răcire

qF

qA

P qP


19

a) b)

Fig. 2.12 Schema de principiu (a) și ciclul frigorific (b) al instalației frigorifice cu ejecție: F- fierbător; E-ejector; K-condensator; P-pompă; VL- ventil de laminare; V-vaporizator.

Dacă se dispune de abur de priză de la turbine,utilizarea instalaţiei cu ejecţie poate conduce la avantaje economice şi energetice şi asigură utilizarea aburului în perioada de vară, când consumul este redus. Instalaţiile frigorifice cu ejecţie se pot utiliza după două scheme diferite: cu utilizarea unui condensator de suprafaţă şi cu utilizarea unui condensator prin amestec.

Instalaţiile frigorifice cu ejecţie se utilizează pentru răcirea unor soluţii apoase, a apei industriale, în condiţionarea aerului, în unele procese tehnologice din chimie, farmacie.

2.4 Instalaţii frigorifice cu efect termoelectric Efectul de răcire termoelectric a fost descoperit de ceasornicarul francez Peltier în 1834,

care a observat că, în circuitul unui termocuplu, format din două conductoare diferite, sudate în capete, alimentate de la o sursă de curent, la o sudură apare o răcire şi la cealaltă o încălzire.

Efectul Peltier constă în degajarea sau absorbţia de căldură la joncţiunea dintre doi conductorii diferiţi (metal sau semiconductor), când prin aceasta circula un curent electric. Efectul Peltier se foloseşte destul de intens în ultima vreme în construcţia genţilor frigorifice deoarece prin alimentarea cu curent electric scoate căldura dintr-o incintă şi o transferă în afară.

Fig. 2.13 Schema de principiu a instalației frigorifice Peltier


20

Fig. 2.14 Explicativă privind instalaţia frigorifică cu compresor și cea cu efect termoelectric

Avantajele răcirii termoelectrice:

- simplitatea construcţiei nu au părţi în mişcare, nu fac zgomot, nu necesita întreţinere iar durata lor de funcţionare neîntreruptă poate ajunge pana la 30ani;

- lipsa de uzură; - posibilitatea reglării continue a temperaturii de răcire T0

Dezavantaje: - costul ridicat al semiconductorului; - fragilitatea termoelementelor de şocuri.

2.5 Scheme de alimentare a vaporizatoarelor Un rol important asupra calităţii frigului produs îl joacă modul de circulaţie a agentului

frigorific prin vaporizator. După starea agentului frigorific la ieşirea din vaporizator există două moduri de alimentare a vaporizatoarelor:

a) cu supraâncălzirea vaporilor la ieşirea din aparat b) cu stare bifazică a agentului la ieşire din aparat (sau cu recirculare).

În cazul (a), alimentarea cu lichid se realizează direct, prin robinetul de laminare datorită diferenţei de presiune dintre condensator şi vaporizator (pk - p0). Alimentarea directă prin robinetul de laminare, se utilizează în instalaţiile frigorifice de capacitate redusă, prezentând avantajele simplităţii în construcţie şi uşurinţei automatizării. Prezintă şi dezavantaje şi anume:

- coeficient redus de transfer termic global la vaporizator - necesitatea modificării reglajelor în funcție de sezon ca urmare a variaţiei presiunii de

condensare


21

Fig. 2.15 Schema și ciclul real pentru instalația frigorifică cu alimentarea vaporizatorului prin

robinet de laminare termostatic (RLT)

Alimentarea vaporizatoarelor, în cazul (b), în care la ieşire agentul se află în stare bifazică, adică numărul de recirculări este superior valorii unitate se poate realiza prin gravitaţie şi termosifon, utilizând separator de lichid, sau prin recirculare forţată utilizând separator - acumulator şi pompă.

Fig. 2.16 Schema și ciclul real pentru instalația frigorifică cu alimentarea vaporizatorului prin gravitaţie şi termosifon

2’

SU

4

SR Apă de răcire

VL

2

∼ C

1’ Apă

3

V

7

1

R

K

a)

9

5 6

Egalizare vapori

8 1’

2

2’

4

5

b)

1

3

lg p

i

pasp

psep

p08

pk3

pk2

pref

9 8

7 p07

6

2’

SU

4

SR Apă de răcire

RLT

2

∼ C

1’ Apă

V

3

5 1’

2

2’

4

5

b)

1

3

lg p

i

pasp

p01

p05

pk3

pk2

pref

1

R

K

a)


22

Separatorul de lichid asigură autorecircularea agentului frigorific datorat diferenţei dintre densităţile acestuia în aparat şi vaporizator şi a diferenţei de cote de montaj în raport cu vaporizatorul. Numărul de recirculări depinde de intensitatea vaporizării, diferenţa de cote şi de căderile de presiune la curgere. Sistemul prezintă ca dezavantaje:

- necesitatea montării pentru fiecare vaporizator a câte unui separator de lichid; - dificultăţi de supraveghere de către personalul de exploatare (supapa de laminare este

amplasată lângă vaporizator, departe de sala de maşini). Recircularea forţată a agentului frigorific lichid, cu pompe prezintă o serie de avantaje în raport cu celelalte sisteme de alimentare:

1) poziţia separatorului nu mai este dependentă de cea a vaporizatorului; 2) se pot alimenta mai multe vaporizatoare de la acelaşi separator-acumulator; 3) simplificarea instalaţiei; 4) obţinerea unor coeficienţi mari de transfer termic.

Pentru asigurarea unei alimentări corecte cu agent frigorific la fiecare vaporizator în parte se prevăd intrare robinete de laminare.

2’

SU

4

SR Apă de răcire

VL

2

∼ C

1’ Apă

3

7

1

R

K

a)

9

5

6

Egalizare vapori

8

1’

2

2’

4

5

b)

1

3

lg p

i

pasp

psep

P11

pk3

pk2

pref

9 8

7 p07

6

SA

10

11

V

12

10 11

12

Fig. 2.17 Schema(a) si ciclu(b) pentru instalaţia frigorifică cu comprimare mecanică de vapori si alimentarea vaporizatorului prin pompe.


23

2.6 Compresoare frigorifice Compresoarele au rolul de a aspira vaporii reci din vaporizator şi de a-i refula în

condensator la o presiune ridicată, care să permită transformarea lor în lichid prin utilizarea unui agent de răcire.

2.6.1 Clasificarea compresoarelor frigorifice

După principiul de funcţionare, compresoarele se clasifică în următoarele tipuri: - compresoare mecanice, care realizează comprimarea vaporilor printr-o acţiune mecanică

asupra acestora; în această categorie se încadrează compresoarele volumice cu piston cu mişcare rectilinie şi mişcare rotativă, şi compresoarele centrifugate sau turbocompresoarele;

- compresoare cu jet sau ejectoare, care realizează comprimarea vaporilor prin injectarea unui agent de lucru cu presiune ridicată;

- compresoare termo-chimice, ce realizează comprimarea vaporilor printr-un proces de absorbţie-desorbţie.

Compresoarele mecanice pot fi cu piston sau turbocompresoare Compresoare cu mişcare rectilinie alternativă a pistonului se clasifică după:

1. Puterea frigorifică pe care o realizează la θ0= -10 ° C şi θC= +25 C° - compresoare foarte mici kW6.........35,00 =Φ

- compresoare medii kW115........60 =Φ

- compresoare mari kW350.......1150 =Φ

- foarte mari kW3500 fΦ

2. După agentul frigorific: - pentru amoniac - pentru agenţi halogenaţi

3. După gradul de etanşare şi acţionare a compresorului: - deschise - capsulate (ermetice)

- semicapsulate (semiermetice)

4. După turaţia arborelui motorului - cu funcţionare lentă, până la 600 rot./min - cu funcţionare rapidă, 600-3600 rot./min

- foarte rapide, peste 3600 rot./min

-

2.6.2. Elementele componente ale compresoarelor cu piston • Distribuţia compresorului

Este constituită din supapele de aspiraţie şi de refulare. Supapele sunt autocomandate, adică deschiderea şi închiderea lor se realizează datorită forţei de presiune şi forţei de apăsare a unui resort.

• Ansamblul bielă-manivelă Arborele cotit execută mişcarea de rotaţie şi transmite pistonului prin intermediul bielei,

energia primită de la motorul de antrenare. Arborele cotit reazemă pe lagăre prin intermediul fusurilor 1. Manetoanele 2 sau fusurile de bielă se articulează cu capetele bielelor, iar braţele manetoanelor 3 formează împreună cu manetoanele manivela arborelui cotit. Contragreutăţile 4 echilibrează masele în mişcare.

• Presetupa de etanşare (presgarnitura) Are rolul de a împiedica scăparea vaporilor de agent frigorific spre mediul exterior, cât şi

pătrunderea aerului în compresor pe lângă arborele cotit, la compresoare de tip deschis.


24

2.6.3 Compresorul ″″″″teoretic″″″″ Acesta se caracterizează prin următoarele:

- gazul supus comprimării are proprietăţile gazului perfect pentru care se aplică riguros ecuaţia de stare;

- compresorul nu are spaţiu mort; - compresorul este etanş şi nu are pierderi cantitative volumetrice şi energetice. Procesul de comprimare al vaporilor în compresorul teoretic reprezentat în figura 2.18

Fig. 2.18 Diagrama compresorului „teoretic”

1-2: comprimarea vaporilor, care în cazul teoretic se consideră o transformare adiabatică,

adică fără schimb de căldură în intre vapori şi pereţii cilindrului; procesul de comprimare se realizează între presiunea de vaporizare P0 şi presiunea de condensare Pc;

2-3: refularea vaporilor, care se realizează la presiune constantă Pc; 4-1: aspiraţia vaporilor la presiunea constantă P0. La compresorul teoretic aspiraţia vaporilor se realizează în decursul întregii curse de

deplasare a pistonului în cilindru. Debitul volumic de vapori aspiraţi va fi:

Qvt = Vc [m3/s] (2.8)

unde: Vc - volumul descris de pistoane în unitatea de timp Cilindreea compresorului (c) reprezintă volumul descris de pistoane la cursa de aspiraţie

în decursul unei rotaţii a arborelui cotit al compresorului:

[ ]32

4

d mNSc ⋅⋅=π

(2.9)

unde: d - diametrul interior al cilindrului sau alezajul lui, în m; S - cursa pistonului, în m; N - numărul de cilindri.

Volumul realizat de pistoane în unitatea de timp, cunoscut şi sub denumirea de cilindree orară, este :

Vc = c⋅n (2.10) n - turaţia compresorului în rot/s.

În final, debitul de vapori aspiraţi este:

nNSQvt ⋅⋅⋅=4

d

2π (2.11)

Debitul masic va fi: Qn = Qvt/V1 [kg/s]. unde: V1 - volumul masic al vaporilor, în m3/kg.

Puterea consumată de compresor pentru comprimarea vaporilor de la presiunea de aspiraţie P0 (egală cu presiunea din vaporizator) la presiunea Pc (egală cu presiunea din condensator) va fi:

Pt = Qmt ⋅ lm [W] (2.12) lm - lucru tehnic masic J/kg. Lucrul tehnic masic se calculează, aşa cum s-a arătat la analiza schemei şi a procesului

termodinamic pentru instalaţia frigorifică şi cu relaţia:


25

lm = i2 - i1, (2.13) unde: i1, i2 - entalpiile vaporilor la aspiraţia şi refularea din compresor.

Se defineşte şi puterea frigorifică specifică teoretică a compresorului:

t

t Pk 0Φ

= (2.14)

2.6.4 Compresorul real Acesta se caracterizează prin:

- existenţa spaţiului vătămător; - în compresor există pierderi cantitative volumetrice şi energetice; - vaporii se abat de la legile ce guvernează gazul perfect.

a) Influenţa spaţiului vătămător (mort) Acest spaţiu este necesar din următoarele motive:

- ca spaţiu de dilatare a pieselor organelor mobile faţă de cele fixe; - impus de necesitatea montajului supapelor.

Fig. 2.19 Diagrama compresorului real

Ciclul termodinamic al compresorului în diagrama P - V, cu spaţiu vătămător.

C0 - volumul spaţiului vătămător; C - cilindreea; C1 - volumul descris de piston în timpul căruia se realizează aspiraţia de vapori. Transformările termodinamice ce compun ciclul reprezintă: 1-2: comprimarea vaporilor; 2-3: refularea vaporilor; 3-4: destinderea vaporilor din spaţiul vătămător; 4-1: aspiraţia de vapori.

Spaţiul vătămător produce o reducere a debitului de vapori aspiraţi faţă de compresorul teoretic, ca urmare a necesităţii destinderii vaporilor din spaţiul vătămător şi a încălzirii vaporilor reci aspiraţi de la vaporii destinşi, ce au o tempereatură mai ridicată şi care duce la creşterea volumului lor masic şi deci la reducerea debitului aspirat.

2.6.5 Mărimile caracteristice ale compresorului cu piston Volumul de vapori de agent pe care poate să-l aspire un compresor depinde de câteva

elemente geometrice şi cinematice ale compresorului care se numesc mărimi caracteristice. Acestea sunt:

- Diametrul cilindrului D - Cursa pistonului S, adică deplasarea pistonului între PMS şi PMI. - Numărul de cilindri Z; - Numărul de feţe active ale pistonului f.

În cazul compresoarelor, la care biela acţionează direct pistonul f =1. La cele cu cap de cruce pistonul poate avea una sau două feţe active adică f =1 sau f =2.


26

- Viteza de rotaţie a compresorului n[rot/min]. Dacă antrenarea se face prin cuplare directă, viteza de rotaţie a compresorului este egală

cu cea a motorului. Dacă antrenarea se face printr-o transmisie cu curele viteza de rotaţie n a compresorului

se determină cu relaţia:

[ ]min/nsau C rotD

Dn

D

D

n

n

M

CM

M

C

C

M ⋅== (2.15)

unde: nM = turaţia motorului DM = diametrul şaibei (fuliei) motorului (M) DC = diametrul şaibei (fuliei) compresorului (C)

Volumul descris de piston la o rotaţie este:

fsD

V ⋅⋅=4

2π (2.16)

Volumul descris de pistoanele compresorului într-o oră se stabileşte înmulţind volumul descris la o singură rotaţie cu numărul de rotaţii pe oră, adică cu 60 ⋅ n rezultă;

[ ]hmnfsD

Vhg /604

32

⋅⋅⋅⋅=π

(2.17)

3. Reglarea automată a mărimilor fizice ale instalaţiilor frigorifice

În cazul instalaţiilor frigorifice, scopul principal al reglării automate este menţinerea în limitele impuse a temperaturii mediului răcit. Pentru asigurarea regimului de funcţionare al instalaţiei poate fi necesară însă şi reglarea automată a altor mărimi fizice, ca presiunea de vaporizare, presiunea de condensare, supraâncălzirea vaporilor de agent frigorific în vaporizator nivelul lichidului în diverse recipiente etc. La instalaţiile de climatizare se reglează şi umiditatea aerului.

3.1 Reglarea temperaturii mediului răcit

Rolul instalaţiilor frigorifice este reducerea temperaturii mediului răcit şi menţinerea acesteia în limite impuse . Reglarea temperaturii poate fi:

a) cu acţionare continuă φf = φ1 + φ2 b) cu acţiune bipoziţională φf > φ1 + φ2

( )dtdtffmed ∫ ∫ +==0 0

0 0 2100

11 σ σ

φφσ

φσ

φ (3.1)

Fig. 3.1 Diagrama de reglare a temperaturii


27

3.1.1 Reglarea temperaturii camerelor frigorifice cu răcire directă Atunci când răcirea se face direct de către vaporizatorul plasat în acest scop în camera frigorifică reglarea automată a temperaturii camerei se poate face în mai multe moduri.

a) cu regulator de temperatură bipoziţional care comandă un robinet electromagnetic(REM) situat pe conducta de agent frigorific lichid înainte de robinetul de laminare.

Fig. 3.2

Schema prezintă avantajul că este simplă, cost relativ mic iar robinetul electromagnetic (REM) plasat pe conducta de lichid are diametrul mic. Prezintă dezavantajul că după închiderea REM, lichidul rămas în vaporizator continuă să se evapore, iar răcirea camerei frigorifice continuă un anumit timp după ce t0 a coborât sub valoarea prescrisă.

c) cu regulator de temperatură bipoziţional care comandă un robinet electromagnetic

situat pe conducta de vapori la ieşirea din vaporizator

Fig. 3.3

Schema prezintă avantajul că după închiderea REM, p0 creşte iar evaporarea agentului

frigorific încetează, astfel încât, oscilaţiile temperaturii din camera frigorifică au amplitudine mai mică decât în cazul (a). Pentru a proteja vaporizatorul contra depăşirii presiunii maxime admise este prevăzută supapa de siguranţă 8. Prezintă dezavantajul că REM montat pe conducta de vapori are diametrul nominal mai mare decât unul pentru lichid.

TC

REM

˜

RL

TC

REM ˜

RL


28

d) cu regulator de temperatură bipoziţional care comandă pornirea şi oprirea sau trecerea pe o turaţie redusă a motorului electric al ventilatorlui, sau al compresorului.

Fig. 3.4

La camerele frigorifice cu circulaţie forţată a aerului este posibil ca regulatorul bipoziţional de temperatură să comande pornirea şi oprirea ventilatorului. Când ventilatorul funcţionează se intensifică schimbul de căldură, astfel încât vaporizatorul preia din camera frigorifică o cantitate mai mare de căldură, decât atunci cânt ventilatorul este oprit.

Schema c1) poate fi aplicată în cazul instalaţiilor cu o singură cameră frigorifică, astfel încât regulatorul de temperatură bipoziţional comandă direct pornirea şi oprirea motorului electric al compresorului.

d) cu o schemă de reglare continuă

Fig. 3.5

În schemă p0 este reglată de regulatorul de presiune PC, a cărui referinţă este furnizată de regulatorul de temperatură TC. Dacă temperatura din cameră creşte TC va micşora valoarea de referinţă a lui p0, iar PC va comanda mărirea secţiunii de trecere a robinetului de reglare REM. Consumul de energie al instalaţiilor frigorifice cu reglare continuă este mai mare decât al celor cu reglare bipoziţională, cu regulator montat pe conducta de ieşire din vaporizator, în special când sarcina termică este redusă. 3.1.2 Reglarea temperaturii camerelor frigorifice cu răcire indirectă Temperatura camerelor frigorifice răcite cu agent intermediar lichid poate fi menţinută în limitele prescrise folosind un sistem de reglare bipoziţională sau cu acţiune continuă. Reglarea bipoziţională este mai economică, dar mai puţin precisă.

PC

REM

˜

RL

TC

∼

TC

C ˜ ∼

TC

C

˜

c1) c2)


29

În fig. 3.6 este prezentată o modificare a schemei din fig. 3.5, în care se aplică o reglare în dublă cascadă, TC 3 impune referinţă pentru TC 4 (regulatorul temperaturii aerului rece) insuflat, iar aceste impune referinţă regulatorului de presiune de vaporizare (PC). Schema prezintă avantajul că permite să se impună o limitare inferioară a temperaturii aerului insuflat, care poate fi necesară de exemplu pentru a preveni depunerea sub formă de zăpadă a vaporilor de apă în canalele de aer sa a suprarăcirii obiectelor din cameră care se găsesc în calea curentului de aer.

Fig. 3.6

3.2 Reglarea umidității aerului Umiditatea aerului se reglează în special în camerele cu aer condiţionat, iar uneori şi în

camerele frigorifice.

Fig 3.7 Schema de principiu pentru reglarea temperaturii și umiditătii aerului

1- camera climatizată; 2- regulator de temperatură bipozițional; 3- regulator de umiditate bipozițional; 4, 6- electrovalve; 5- aer proaspăt; 7- filtru de aer; 8- umidificator; 9- robinet de laminare; 10- tavă de lichid; 11- palete deflectoare; 12- vaporizator; 13- conductă recirculare aer; 14- ventilator


30

Umiditatea aerului din camera frigorifică are tendinţa să scadă, datorită condensării vaporilor de apă din aer în contact cu suprafaţa elementelor de răcire şi în special atunci când debitul de aer proaspăt primit din exterior este mic, este posibil ca umiditatea relativă a aerului să fie mai mică decât cea necesară din punct de vedere tehnologic sau pentru confortul persoanelor

Reglarea umidităţii şi a temperaturii aerului se face cu ajutorul regulatorului de temperatură bipoziţional TC care comandă intrarea agentului frigorific în vaporizator, și cu regulatorul de umiditate MC care comandă injecţia de apă pentru umezire.

În instalaţiile de condiţionare a aerului, în timp de vară, este necesară eliminarea unei anumite cantităţi de vapori de apă din aerul aspirat din mediul exterior (fig. 3.8)

Fig 3.8 Schema de principiu diagramele procesului pentru reglarea temperaturii și umiditătii

aerului 1- camera climatizată; 2- regulator de umiditate; 3, 5- regulatoare de temperatură; 4, 6- electrovalve; 7- aer proaspăt; 8- filtru de aer;9- robinet de laminare; 10- vaporizator; 11- tavă de lichid; 12-baterie de încălzire; 13- ventilator; 14- conductă recirculare aer


31

Aerul este aspirat din exterior cu tE şi umiditatea ϕE. Pentru a se obţine în camera frigorifică tI şi ϕI este necesar ca aerul aspirat să fie răcit în vaporizator la umiditate absolut constantă unde preia umiditatea ϕ = 100%, curba MN. Pe traseul ND are loc condensarea parţială a vaporilor de apă. Aerul insuflat este încălzit până la tD, astfel că după amestecarea cu aerul din camera condiţionată, se obţine starea corespunzătoare punctului I În cazul instalaţiilor de climatizare în prezenţa unui exces de umiditate, regulatorul de temperatură (TC) comandă debitul de încălzire şi (MC) (regulator de umiditate) comandă t0, iar în caz de umiditate insuficientă, regulatorul de temperatură (TC) comandă t0 sau debitul de agent frigorific şi MC comandă debitul de apă pulverizată. 3.3 Reglarea presiunii sau temperaturii de vaporizare În instalaţiile frigorifice în care trebuie să se menţină aceeaşi presiune (temperatură) de vaporizare, se poate utiliza în acest scop un regulator bipoziţional de presiune sau de temperatură, care comandă pornirea şi oprirea compresorului, funcţie de presiunea (temperatura) de vaporizare determinată în conducta de aspiraţie a compresorului.

Fig. 3.9 Reglarea presiunii “a” sau temperaturii “b” de vaporizare cu regulator bipozițional

În instalaţiile frigorifice cu mai multe vaporizatoare, în care trebuie menţinute presiuni

(temperaturi) de vaporizare diferite, reglarea se poate face separat pentru fiecare vaporizator folosind un robinet de reglare montat pe conducta de vapori. Se poate folosi în aceste scop un regulator de presiune în amonte (fig. 3.10 a) sau un regulator de temperatură cu acţiune continuă (fig. 3.10 b).

Fig. 3.10 Reglarea presiunii “a” sau temperaturii “b” de vaporizare prin ştrangularea

conductei de vapori

Această metodă de reglare necesită un consum suplimentar de energie ca urmare a ştrangulării conductei de vapori aspiraţi de compresor şi este recomandată numai pentru instalaţii la care diferenţa dintre p0 şi pasp este mică.

3.4 Reglarea presiunii de condensare

Creşterea presiunii de condensare (pk) are drep consecinţă creşterea puterii consumate de motorul compresorului

Reglarea automată a presiune de condensare (pk) în cazul condensatoarelor răcite cu apă (fig. 3.11), se face printr-un regulator cu acţiune continuă, care comandă robinetul de reglare pe conducta de apă de răcire, funcţie de presiunea din conducta de refulare a compresorului.

PC

a) b)

p

TC

T

∼

PC

C

a) b)

∼

TC

C

p T


32

Fig 3.11 Reglarea presiunii condensatoarelor răcite cu apă

Prin această schemă se urmăreşte reducerea consumului de apă de răcire, atunci când temperatura apei este mică sau sarcina compresorului este redusă.

În cazul condensatoarelor răcite cu aer, reglarea presiunii de condensare (pk), se poate face fie prin modificarea debitului de aer de răcire, fie prin modificarea suprafeţei efective de condensare.

În fig. 3.12 este prezentată o schemă de reglare a presiunii (pk) cu trei trepte ale debitului de aer obţinute prin cuplarea şi decuplarea ventilatoarelor. Un ventilator funcţionează continuu, cât funcţionează compresorul în timp ce fiecare din celelalte ventilatoare este comandat de câte un PC (presostat).

Fig. 3.12 Reglarea în trepte a presiunii la condensatoarele răcite cu aer

Este posibil să se utilizeze un (PC) cu acţiune continuă care comandă un ventilator prevăzut cu motor cu turaţie variabilă (fig. 3.13). Se poate utiliza ca motor de antrenare al ventilatorului un motor asincron alimentat prin convertizor de frecvenţă (CS), sau un motor de curent continuu alimentat prin redresor comandat.

Fig. 3.13 Reglarea presiunii de condensare folosind un ventilator cu turaţie variabilă.

∼

PC

C

p


33

O metodă optimă de reglare a pk este cea în care se modifică suprafaţa efectivă de schimb de căldură prin varierea nivelului lichidului din condensator.

Fig. 3.14 Reglarea prin baipasare a presiunii de condensare

Regulatorul de presiune 4 din amonte, comandă robinetul de reglare 7, de pe conducta de condensare şi are rolul de a menţine constantă presiunea din condensatorul 2. Dacă temperatura aerului este coborâtă şi presiunea de condensare scade sub valoarea prescrisă, regulatorul 4 comandă reducerea secţiunii de trecere a robinetului 7, astfel că scade debitul de lichid evacuat din condensator, aceasta duce la creşterea nivelului de lichid din condensator şi deci micşorarea suprafeţei de contact dintre vaporii condensaţi şi creşte presiunea acestora. Cantitatea de vapori condensate scade şi creşte presiunea acestora, stabilindu-se la valoarea pk dar se ştrangulează conducta de condensare, astfel presiunea din rezervorul 6 scade poate chiar sub valoarea necesară pentru a se asigura funcţionarea robinetului de laminare al vaporizatorului. Pentru eliminarea acestui dezavantaj se introduce regulatorul de presiune nouă, ce comandă astfel robinetul 8, pentru a stabiliza presiunea din rezervorul de lichid. Referinţele celor două regulatoare se ajustează astfel, pk să fie mai mare decât cea din rezervorul de lichid. Clapeta de reţinere 5 are rolul de a împiedica întoarcerea lichidului din rezervor în conducta de refulare a compresorului şi de a egaliza presiunile când instalaţia frigorifică este oprită.

3.5 Reglarea nivelului În instalaţiile frigorifice de capacitate mare poate fi necesară reglarea nivelului lichidului

din diverse aparate ca: separatoare de lichid, separator-acumulatoare, separator de ulei.

Fig. 3.15 Reglarea nivelului în separatoare-acumulatoare

LC LC


34

Reglarea nivelului lichidului în separatoarele de lichid separator-acumulatoare şi vaporizatoare se face pentru a nu pătrunde lichidul în conducta de aspiraţie a compresorului. Când nivelul lichidului creşte peste valoarea de referinţă, regulatorul comandă închiderea robinetului electromagnetic de pe conducta de alimentare cu agent frigorific lichid în cazul reglării bipoziţionale respectiv reducerea secţiunii de trecere a robinetului de laminare în cazul reglării continue.

4. Protecţii ale instalaţiilor frigorifice

Unele protecţii, cum ar fi cele pentru presiunea de ulei, nivelul maxim de lichid în separatoare-acumulatoare, presiunea de refulare a pompelor, trebuie prevăzute cu relee cu întârziere. Sistemele de alarmă sonoră au posibilitatea întreruperii manuale, dar cu recuperarea automată în circuitul lor de funcţionare, pentru a fi tot timpul, pregătite să semnalizeze o nouă alertă.

4.1 Protecţia automată împotriva creşterilor sau scăderilor exagerate de presiune Creşterea exagerată a presiunii poate avea loc:

a) la nivelul compresoarelor datorită: - lipsei apei de răcire, - închiderii robinetului de pe refulare, - pătrunderii de lichid în aspiraţie (şocuri hidraulice)

b) la nivelul condensatoarelor determinată de: - lipsei apei de răcire, - creşterea temperaturii agentului lichid aflat în recipienţi închişi.

Protecţia împotriva creşterii presiunii de refulare a compresoarelor se realizează cu ajutorul presostatelor. Acestea iau priză de presiune de pe conducta de refulare şi comandă prin intermediul unui releu oprirea compresorului la depăşirea valorii maxime admise a presiunii. Uneori se utilizează presostate cu priză de presiune pe conducta de alimentare a apei de răcire. Pătrunderea lichidului în compresor, determină lovituri hidraulice şi este evitată prin alegerea adecvată a sistemului de alimentare cu agent frigorific lichid a vaporizatoarelor. Astfel se pot utiliza fie robinete termostatice, fie separatoare de lichid care opresc picăturile de lichid să pătrundă în aspiraţia compresorului. La instalaţiile frigorifice mari, în afara LC (regulator de nivel de lucru) se montează şi un releu maximal de nivel, care comandă oprirea compresoarelor la atingerea nivelului periculos în recipient. Compresoarele cu o singură treaptă de comprimare sunt prevăzute cu supape de siguranţă sau robinete de descărcare între conducta de refulare şi cea de aspiraţie. Pentru încălziri locale periculoase se prevede pe compresor un TC (termostat) de protecţie cu bulbul fixat imediat în aval de robinetul de descărcare, care comandă printr-un releu oprirea compresorului la depăşirea valorii maxime a temperaturii. Pentru evitarea întoarcerii vaporilor de agent frigorific din condensator spre compresor în timpul opririi funcţionării instalaţiei se montează robinete de reţinere. Protecţia automată împotriva creşterii periculoase a presiunii în recipienţi închişi se realizează cu ajutorul supapelor de siguranţă. Nu este permisă montarea nici unui robinet între recipient şi supapă sau pe conducta de evacuare spre exterior.


35

4.2 Protecţia automată împotriva creşterilor sau scăderilor exagerate de temperatură

Protecţia împotriva atingerii de valori periculoase ale temperaturii pe refularea compresorului se poate face cu TC (termostat) sau cu robinete de injecţie termostatică. Pe circuitele de agent intermediar, protecţia împotriva atingerii temperaturilor de îngheţ ale agentului se obţine cu ajutorul robinetelor de reglare a presiunii în vaporizator. Protecţia împotriva îngheţului pe circuitele de apă provenite de la decongelarea răcitoarelor de aer se realizează prin golirea automată a circuitelor de decongelare. Circuitele de apă aflate în spaţii neîncălzite sau în exterior pot fi protejate împotriva îngheţului cu ajutorul unui termostat care detectează temperatura ambiantă şi comandă în caz de pericol de îngheţ fie golirea de apă, fie punerea sub tensiune a rezistenţelor de încălzire.

4.3 Protecţia automată a ungerii compresorului Protecţia automată împotriva lipsei ungerii suficiente la piesele în mişcare ale

compresorului se realizează, la sistemele de ungere cu pompă, cu ajutorul unui presostat diferenţial. Acesta comandă prin intermediul unui releu temporizat oprirea compresorului. În cazul agenţilor frigorifici miscibili cu uleiul, cum sunt majoritatea freonilor, se prevăd carterul compresorului rezistenţe de încălzire a uleiului, cu rolul de evitare a antrenării uleiului odată cu agentul frigorific la pornirea compresorului, fapt ce ar împiedica ungerea. Rezistenţele sunt comandate de TC menţinând astfel o temperatură minimă în carter la oprirea compresorului.

4.4 Protecţia automată a motoarelor şi circuitelor electrice Motoarele electrice din instalaţiile frigorifice sunt prevăzute cu protecţii clasice, adică cu

contactoare, relee termice pentru suprasarcini şi siguranţe fuzibile pentru protecţia la scurtcircuit. Releul termic decuplează alimentarea cu energie a motorului atunci când curentul absorbit depăşeşte cu 15-20% IN, la o suprasarcină de lungă durată. Motoarele compresoarelor sunt prevăzute cu microtermostate, pentru a le proteja împotriva suprasarcinilor uşoare dar de lungă durată. Motoarele compresoarelor mari sunt prevăzute cu reostate de pornire, ce măresc rezistenţa electrică a rotorului şi evită curenţii electrici ridicaţi la pornire. După intrarea în regim nominal, rezistenţele adiţionale se decuplează. La pornirea motorului asincron cu puteri relativ mici se pot utiliza comutatoare stea-triunghi. Circuitele cu automenţinere se prevăd cu sisteme reanclanşare automată pentru a se evita intervenţia manuală după penele de curent.

4.5 Protecţia automată ″″″″ om închis ″″″″ Pentru evitarea blocării persoanelor în spaţiile frigorifice este necesară prevederea

posibilităţii semnalizării prezenţei omului în spaţiile răcite (fig. 4.1). Protecţia automată denumită ″ om închis ″ cuprinde un transformator de tensiune (Tr) de

la 220V la 12V sau 24V, care alimentează un circuit electric de comandă. În fiecare spaţiu frigorific se găsesc instalate câte o lampă electrică (l) aflată sub tensiune

scăzută şi un buton de anclanşare cu blocare manuală (b). La apăsarea pe butonul de anclanşare este pusă sub tensiune lampa (lt), indicatoare a camerei respective montată în tabloul electric din sala de maşini şi releul (R) cu contactele (r), pentru semnalizarea luminoasă prin (LS) şi acustică prin sirena (S).


36

Fig. 4.1 Schemă de semnalizare ″om închis"

Tr - transformator de tensiune; b1 . . . b4 - butoane de anclanşare cu blocare manuală; l1 . . . l4 - lămpi indicatoare; lt1 . . . lt4 - lămpi indicatoare la tablou; R - bobina releului de comandă; r1 . . . r3 - contacte ale releului R; LS - lămpi de semnalizare; S - dispozitiv de semnalizare sonoră.

5 . Comanda automată în instalaţiile frigorifice Sistemele de comandă automată a instalaţiilor frigorifice vizează schimbarea regimului de funcţionare a întregii instalaţii sau a unor părţi componente, sub acţiunea unor mărimi de intrare transmise de operator sau de subsistemele tehnice cu care aparatul comandat se interacţionează. Sistemele de comandă automată se utilizează pentru:

- pornirea automată a instalaţiei ; - declanşarea procesului de decongelare a vaporizatoarelor şi repornirea automată a

instalaţiei în regimul de răcire, după terminarea decongelării; - pornirea automată a pompelor de rezervă, la ieşirea din funcţiune a pompelor principale; - realizarea ciclului de funcţionare a sistemului de pompare a agentului frigorific,

utilizând rezervoare de pompaj. Sistemele de comandă din instalaţiile frigorifice se încadrează în categoria schemelor secvenţiale, caracterizate prin existenţa elementelor de memorare (contacte de automenţinere), temporizări etc. Se utilizează în scheme circuite logice integrate, microprocesoare, scheme de acţionări electrice reglabile etc.

5.1 Echipamente de uz general şi specializate folosite în instalaţiile frigorifice şi instalaţiile de climatizare

5.1.1 Caracteristicile generale ale echipamentelor de uz general

Un sistem unificat de automatizare prezintă următoarele trăsături a) utilizarea unui principiu funcţional şi constructiv, prin care se asigură o modularizare a

tuturor elementelor componente. Pe baza unui număr relativ mic de module tipizate se structurează elementele sistemului.


37

b) Adoptarea unui sistem unificat pentru toate elementele sistemului de automatizare, permiţând eliminarea dificultăţilor care ar putea apare la cuplarea variată a elementelor componente, în diverse scheme de automatizare.

c) Proiectarea întregului sistem în aşa fel, încât un element să realizeze cât mai multe funcţii distincte, prin conectarea lui cu alte elemente ale sistemului.

Se cunosc mai multe sisteme unificate de automatizare: 1. Sistemul unificat electronic având ca semnal unificat curentul continu 4 . . . 20mA.

Pornind de la acest sistem unificat, s-a realizat sistemul unificat SEROM, care are elementele tipizate realizate cu circuite integrate. Unele elemente au şi interfaţă de conectare la mini şi microcalculatoare de proces.

2. Sistemul unificat electronic pentru automatizarea continuă a proceselor rapide ce utilizează tehnologia circuitelor integrate liniare şi discrete. Semnalul unificat este tensiunea electrică, în limitele -10 . . . +10 V.

3. Sistemul unificat electronic pentru automatizarea discretă USILOG. Acest sistem cuprinde un ansamblu de circuite logice, precum şi elemente de intrare-ieşire, elemente de semnalizare, etc.

El se utilizează pentru comenzi automate şi reglări numerice. 4. Sistemul unificat pentru automatizarea continuă a proceselor lente. Semnalul unificat este

presiunea aerului în limitele (0,2 . . . 1,0 bar).

Fig.5.1 Comanda automată realizată cu elemente de sistem unificat

EP- element primar; T- transmițător; A- actuator; CS- convertor de semnal.

5.1.2 Traductoare În structura traductoarelor se disting două părţi componente: detectorul şi adaptorul. Detectorul (ES - elementul sensibil) transformă mărimea fizică de intrare y într-un semnal intermediar. Acesta poate fi de natură electrică (t.e.m sau variaţie de C, R, L) sau de natură mecanică (deplasare). Adaptorul transformă semnalul intermediar x în semnal de reacţie yr (unificat în cazul sistemelor unificate).

Detectoarele se folosesc atât în construcţia traductoarelor cât şi în construcţia aparatelor de măsurat (fig. 5.2).

Spațiu climatizat Controlul spațiului climatizat

EP T

A

4...20 mA

4...20 mA

0...10 V

CS CS Panou de comandă


38

Fig. 5.2 Structura unui traductor unificat (a) și a unui instrument pentru măsurarea variabilei y (b) ES- element sensibil; A- adaptor; T- traductor; C- controller; R- înregistrator; I- indicator Traductoarele se caracterizează prin următoarele caracteristici:

- clasa de precizie - caracteristica statică - caracteristica dinamică

5.1.2 Detectoare de presiune Se clasifică în:

- detectoare cu lichid (piezometre, cu clopot, balanţă, etc.) - detectoare bazate pe deformarea elastică (cu membrană, cu tub Bourdon, cu resort

manometric). Detectoarele de presiune cu membrană se pot realiza în variate forme constructive (fig. 5.3): cu membrană gofrată şi disc central rigid (a) sau cu două membrane gofrate (b). Pentru asigurarea liniarităţii caracteristicii statice se utilizează şi resoarte elastice acţionate de membrană. Presiunile de lucru ale acestor traductoare depind de natura materialului şi de numărul ondulaţiei membranei. Mărirea numărului de ondulaţii duce la creşterea rigidităţii membranei deci la creşterea presiunii de lucru. Pentru membranele tari ″metalice″, detectoarele se utilizează pentru presiuni nominale de 0,02 MPa . . . . . . 3 MPa. Pentru membranele moi (teflon şi pânză cauciucată), presiunile de lucru sunt mici 1KPa . . . . . 50 KPa. Detectoarele cu burduf (fig. 5.5) sunt construite sub forma unor cilindri metalici cu ondulaţii paralele adânci. Sub acţiunea presiunii aplicate, lungimea burdufului variază, deplasarea x fiind aproximativ proporţională cu presiunea de intrare. Sensibilitatea depinde de numărul şi dimensiunile ondulaţiilor burdufului. Pentru reducerea sensibilităţii, se introduce în interiorul burdufului un resort cilindric spiral.

a) b) Fig.5.3 Detector de presiune cu membrană gofrată și disc central rigid (a) și cu două membrane

gofrate (b)

A

C ES

R

y x

T

yr

a) b)

ES y x

I


39

Fig.5.4 Detector de diferență de presiune cu membrane

Fig. 5.5 Detector de presiune cu burduf

Fig. 5.6 Detector de presiune cu tub Bourdon

Fig. 5.7 Detector de presiune cu resort manometric


40

5.1.3 Detectoare de nivel Principalele tipuri de detectoare de nivel sunt următoarele:

- cu flotor; - cu imersor; - bazate pe variaţia greutăţii cu nivelul; - bazate pe variaţia presiunii hidrostatice cu nivelul

Fig. 5.8 Detectoare de nivel cu flotor: a - schemă de principiu; b - semnalizator magnetic cu

flotor cilindric; c - semnalizator magnetic cu flotor sferic

Flanşa 1 este realizată din material neferomagnetic, astfel încât armătura 2, rotită la variaţia nivelului, produce modificarea întrefierului unui circuit magnetic, situat în elementul de comandă 3. Variaţia reluctanţei circuitului magnetic este transformată într-o variaţie de tensiune electrică, determinând acţionarea unui releu, atunci când nivelul atinge o limită prestabilită. Sistemele unificate de automatizare cuprind, de obicei, detectoare cu imersor (fig. 5.9) .

Fig. 5.9 Detector de nivel cu imersor


41

În imersorul 1, susţinut de resortul 2 are o adâncime de cufundare variabilă cu nivelul lichidului. Notând cu h0, nivelul de referinţă, la care corespunde alungirea x0 a resortului, deplasarea x este dată de relaţia: x = k(h-h0) (5.1) unde: k = constantă ce depinde de parametrii constructivi ai traductorului În figura 5.10 se prezintă o schemă simplificată a unui detector bazat pe variaţia presiunii hidrostatice cu nivelul. Asupra detectorului cu membrană se aplică diferenţa de presiune: ∆p = p1-p2 = p2 + γh-p0= γh (5.2) deci deplasarea x, va fi practic proporţională cu h (se presupune că densitatea fluidului este constantă).

Fig. 5.10 Detector bazat pe variaţia presiunii hidrostatice cu nivelul

5.1.4 Detectoare de temperatură

Principalele tipuri de detectoare de temperatură sunt:

- dilatometrice, - bazate pe variaţia cu temperatura, a presiunii vaporilor saturaţi; - cu absorbţie, - termorezistive, - termoelectrice.

Detectoarele dilatometrice, de temperatură pot fi bazate pe dilatarea corpurilor solide şi a gazelor. Cele ce utilizează dilatarea corpurilor solide sunt bimetalele şi se folosesc în elementele de protecţie la suprasarcină a motoarelor electrice (fig. 5.11).

Fig. 5.11 Detector de temperatură bazat pe dilatarea corpurilor


42

În variaţia temperaturii lichidului din bulbul 1 determină o variaţie a volumului de lichid închis în detector, ceea ce duce la deformarea burdufului. Pentru eliminarea erorilor ce apar datorită dilatării lichidului din capilarul 7 şi din detectorul de presiune cu burduf 6, se utilizează un capilar suplimentar 2 şi un burduf 3, idendic cu cel din detectorul de presiune 6. Tija 4 a burdufului suplimentar are capătul imobilizat şi deformarea burdufului duce la deplasarea corpului comun 5 al celor două detectoare de presiune. Dacă t = ct şi t0 se modifică, detectoarele cu burduf 3 şi 6 - fiind identice - produc deplasări egale şi de sens contrar ale tijei de ieşire, deci mărimea de ieşire ″x″ nu se schimbă. Aceste traductoare au domeniul de funcţionare de la -150 0C până la 500 0C, în funcţie de lichidul utilizat. Detectoarele de temperatură bazate pe legea gazelor perfecte (fig. 5.12).

Fig. 5.12 Detector de temperatură cu gaz

Presupunând că volumul bulbului 1, VB este mult mai mare decât cel al capilarului 2 şi

traductorului de presiune 3 este V0 ⇒

PP

TT

o

0≈ (5.3)

Gazele utilizate sunt hidrogenul şi heliu şi se folosesc la temperaturi sub 30K, cu erori tolerate de ± 0,05 K. Pentru creşterea preciziei de măsurare în domeniul temperaturii foarte joase se adoptă următoarele măsuri:

- se introduce o corecţie pentru că gazul nu este ideal, ci real şi ⇒

( ) ( )[ ]...1 2 +++= ρρβ TCTV

RTp (5.4)

- se utilizează traductoare de presiune piezoelectrice, în locul celor cu membrană, ceea ce determină eliminarea variaţiei volumului V0

- rezervorul se confecţionează din materiale ce asigură o variaţie a volumului VB, în domeniul de măsurare de cel mult 0,05%.

Detectoare termorezistive de temperatură pot fi: - termorezistente - termistoare


43

Termorezistenţele sunt rezistoare bobinate din platină sau cupru a cărei variaţie a rezistenţei cu temperatura este neliniară. În domeniul 0 ÷ 600 0C, dependenţa rezistenţei de temperatură se exprimă astfel: ( )2

210 1 ttRRt ⋅+⋅+= αα (5.5)

R0 = rezistenţa la temperatura de referinţă t0 = 0 0C ∝1,∝2 = ct de material. Pentru domeniul 90 K ÷ 273 K ⇒ Rt = R0 (1+β1T+β2T

2+β3T3+β4T

4) (5.6) În sistemul unificat electronic fabricat în ţară sunt produse termorezistenţe din Cu şi Pt cu 46; 50 sau 100 Ω la 0 0C ce se utilizează în domeniul -200 0C - -5000C (Pt), iar cele din Cu în domeniul 0 - 120 0C. Termistoarele sunt semiconductoare a căror rezistenţă scade cu temperatura. Au o sensibilitate de 10÷20 ori mai mare decât a celor cu termorezistenţe, însă au domeniul mai îngust -100 0C÷300 0C. În ţară se produce termistorul tip 2151-52, care funcţionează împreună cu regulatorul RSC, destinat instalaţiilor de climatizare. În domeniul frigului adânc se folosesc termorezistenţele cu iridiu, în domeniul 3,4 K ...300 K, şi cele cu Pb până la 10 K. Atât termorezistenţele cât şi termistoarele se conectează în circuite electrice, pentru realizarea măsurării de temperatură sau pentru obţinerea unui semnal, în vederea prelucrării ulterioare într-un dispozitiv de automatizare. Pentru măsurarea temperaturilor se pot utiliza logometre cu scală etalonată în unităţi de temperatură (fig. ).

a) b)

Fig. 5.13 Măsurarea temperaturii cu termorezistență conectată la logometru: a- montaj cu două fire; b- montaj cu trei fire

Indicaţia aparatului este funcţie de curenţii i, şi i2 care parcurg bobinele, adică

=

=

=

00

00

2

1

/

/

R

Rf

RU

RUf

i

if t

t

α (5.7)

unde: U0=tensiune constantă dată de un redresor încorporat în aparatul de măsurat R0=Rt la temperatura de referinţă. Pentru realizarea traductoarelor de temperatură sau a schemelor de măsurare prin metoda compensării, detectoarele termorezistive se conectează la punţi Wheatstone echilibrate sau neechilibrate (fig. 5.14).


44

a) b)

Fig. 5.14 Detector de temperatură cu termorezistență și cu punte Wheatstone: a- cu punte neechilibrată; b- cu punte echilibrată

5.2 Dispozitive speciale de reglare și protecție bipoziționale

Cele mai răspândite dispozitive din această categorie, utilizate în automatizarea instalațiilor frigorifice și de climatizare sunt presostatele, presostatele diferențiale, termostatele, regulatoarele de nivel (nivostatele) și regulatoarele de umiditate (higrostatele). Aceste dispozitive au în componență următoarele elemente:

- un detector sensibil la mărimea fizică reglată pe care o convertește într-o forță; - un dispozitiv de introducere a mărimii de referință; - un element de comparație a forței dezvoltate de detector cu o forță dezvoltată de un

resort; - un microîntrerupător electric comandat de pârghia de ieșire a elementului de comparație.

Regulatoarele bipoziționale servesc în special pentru comanda pornirii și opririi compresoarelor, ventilatoarelor sau pompelor și pentru comanda robinetelor electromagnetice, în timp ce regulatoarele tripoziționale servesc pentru comanda elementelor de execuție cu motor electric reversibil.

Exemplu de dispozitive speciale sunt cele produse de firma Danfoss. 5.2.1 Presostate și presostate diferențiale Sunt regulatoare automate bi sau tripoziționale sau dispozitive de protecție comandate de

presiunea fluidului și cele mai răspândite sunt: - presostatele de joasă presiune utilizate pentru reglarea bipozițională a presiunii de

aspirație a compresoarelor; - presostatele de înaltă presiune, utilizate pentru protecția instalației la creșterea presiunii

de refulare; - presostatele diferențiale, folosite pentru protecția compresoarelor frigorifice, contra

scăderii presiunii uleiului din circuitul de ungere. Principiul de funcționare al presostatului poate fi urmărit din fig. 5.15.


45

Fig. 5.15 Presostat: a- schema constructivă; b- schema simplificată

În fig. 5.16 mărimea reglată este diferența de presiune 21 ppp −=∆ . Cea mai frecventă utilizarea a cestor presostate în automatizarea instalațiilor frigorifice este aceea de dispozitive de protecție contra scăderii presiunii uleiului din instalația de ungere a compresorului. În acest caz p1 este presiunea de refulare a pompei de ulei iar p2 este presiunea din carter.

Fig. 5.16 Schema simplificată a presostatului diferențial

Presostate cu zonă neutră sunt regulatoare de presiune tripoziţionale prevăzute cu două mecanisme basculante şi două microîntreruptoare care acţionează la presiuni diferite (fig. 5.17)

Fig. 5.17 Presostat cu zonă neutră ajustabilă


46

Presiunea reglată (p) acţionează asupra burdufului 1, care prin tija 2, comprimă resortul 5. Pe tija 2 se găsesc rondelele fixe 4, între care se introduce capătul din stânga al tijei 7 care acţionează asupra lamelei elastice 8 şi pârghiei 9. Rondelele mobile 3 sunt fixate pe o piuliţă care se deplasează în lungul tijei 2 şi prind între ele capătul din stânga al pârghiei 12 care acţionează mecanismul basculant inferior format din lamelele elastice 13 şi pârghia 14. La alegerea zonei neutre se ţine seama de faptul că reducerea acesteia are drept consecinţă creşterea frecvenţei comutărilor în ciclul de comandă, în timp ce mărirea ei duce la reducerea poziţiei de reglare. 5.2.2 Termostate şi termostate diferenţiale Termostatele sunt regulatoare automate bipoziţionale sau dispozitive de protecţie automată care acţionează funcţie de variaţia temperaturii. Aceasta variaţie de temperatură determină o variaţie de a presiunii care provine de la un detector de temperatură cu bulb manometric încărcat cu vapori saturaţi sau cu încărcătură de adsorţie. Termostatul din fig. 5.18 este compus din bulbul 1, tubul capilar 2, burduful 3, microîntreruptorul 4.

Fig. 5.18 Schema simplificată a termostatului

După forma bulbului și poziția lui față de corpul termostatului se deosebesc:

- termostate cu bulb spiral sau de imersie; - termostate cu bulb situat la distanță având tub capilar sub formă tubulară sau spirală.

Lungimea capilarului poate fi 2-10m . Termostatele cu bulb spiral se folosesc în special atunci când se reglează temperatura aerului(se mărește suprafaţa de schimb de căldură între bulb și aer).

Majoritatea termostatelor sunt prevăzute cu două scăli gradate; una pe care se ajustează temperatura de referință și alta a diferențialului. Alegerea diferențialului poate însemna o precizie de reglare mică dacă se ia o valoare mare și un număr mare de cuplări și decuplări dacă se ia o valoare mică. La cele tripoziționale se ajustează temperatura de referință și zona neutră în timp ce diferențialul nu este ajustabil.

5.2.3 Regulatoare de nivel bipoziționale Se utilizează trei tipuri de regulatoare: presostatice, termostatice și cu flotor. a) Regulatoarele presostatice sunt presostate dotate cu detector de presiune foarte

sensibil (membrană) și se utilizează pentru reglarea nivelului de lichid din rezervoare deschise. Regulatorul de nivel presostatice (fig. 5) se montează sub nivelul lichidului (a), sau

deasupra nivelului lichidului (b) unde RP primește presiunea de la un clopot scufundat parțial în lichid.


47

Fig. 5.19 Montarea regulatorului de nivel presostatic: a- sub nivelul lichidului; b- deasupra nivelului de lichid; 1- cutia presostatului; 2- membrana presostatului; 3- rezervor; 4- clopot.

b) Regulatoarele de nivel termostatice (fig. 5.20), sunt constituite din burduful superior 1, și burduful inferior 4, asupra căruia acționează presiunea vaporilor din bulbul 7, transmisă prin tubul capilar 5; 2- resort; 3- rondele; 6- rezistență electrică; 8,9 –contacte electrice; 10- pârghie; 11- tijă; 12- regulator de nivel; 13- vasul cu bulbul; 14- rezervor cu lichid; 15,16- conducte de legătură.

Fig. 5.20 Regulator de nivel bipozițional termostatic: a- schema constructivă; b- schema de

montaj Dacă nivelul lichidului din vasul 13 este deasupra valorii de referință, bulbul este în întregime scufundat în lichid ( 12 pp ≈ ) contactele 8 se închid și se mențin deschise contactele 9. Dacă nivelul lichidului din vasul 13 scade sub valoarea de referință, bulbul rămâne în spațil de vapori și este răcit mai puțin și datorită rezistenței 6 temperatura crește( 12 pp > ) și astfel se închid contactele 9. c) Regulatoare de nivel bipoziționale cu flotor (fig. 5.21) Detectorul de nivel este realizat din flotorul 3, miezul magnetic mobil 5 și bobina 6. corpul detectorului 2 este legat prin racordurile 1 și 4 la spațiul ocupat de lichidul din recipientul al cărui nivel se reglează, respectiv la spațiul de vapori. Nivelul de lichid stabilit pe principiul vaselor comunicante produce deplasarea flotorului 3 și a miezului 5 legat de acesta, modificându-se astfel impedanța bobinei 6, care este conectată la intrarea regulatorului bipozițional 8, producându-se bascularea contactelor de ieșire 9. Miezul magnetic 5 este separat de bobina 6 prin tubul etanș 7 confecționat din material magnetic.


48

Fig. 5.21 Regulator de nivel bipozițional cu flotor

5.2.4 Dispozitive de automatizare cu funcții combinate Robinetul cu comandă pilot tip PM3 (fig. 5.22) se folosesc în liniile modularizate și are trei orificii filetate notate cu SI, SII și SIII în care se pot monta trei robinete pilot.

Fig. 5.22 Robinetul cu comandă pilot de tip PM3

Robinetul din figură funcționează ca un regulator de presiune în amonte care este ajustat la presiunea de referință a robinetului SII când robinetul SI este deschis și la cea a robinetului pilot SIII, când SI (robinet electromagnetic) este închis.

Dispozitivul este folosit în schema din fig. 5.23 în care se reglează bipozițional temperatura din camera frogorifică 1.

Fig. 5.23 Reglarea bipozițională a temperaturii dintr-o incintă frigorifică cu ajutorul

dispozitivelor cu funcții combinate: 1- incinta frigorifică; 2- vaporizator; 3- regulator de temperatura bipozițional; 4- electrovala; 5,6 – valve pilotate pentru reglarea presiunii de

vaporizare; 7 – sevovalvă; 8- valvă de expansiune termostatică.


49

6. Instalații de ventilare și climatizare

6.1 Structuri de instalații de ventilare și climatizare civile și industriale 6.1.1. Clasificarea instalaţiilor de ventilare și climatizare

Rolul instalaţiilor de ventilare din punctual de vedere al confortului este de a aduce aer curat, proaspăt în interiorul începerilor şi a spatiilor ocupate. Ventilarea, care are ca scop principal asigurarea necesarului de aer proaspăt, poate avea şi alte roluri, în acest fel fiind identificate următoarele instalaţii:

• instalaţii de ventilare care asigura răcirea aerului • instalaţii de ventilare care asigura încălzirea aerului • instalaţii de ventilare care asigura umidificarea aerului • instalaţii de ventilare care asigura uscarea aerului Instalaţiile de ventilare mai pot fi clasificate în funcţie de diferenţa de presiune dintre

camera ventilată şi exterior (împrejurimi). Dacă nu se doreşte aer infiltrat din exterior pentru aria ventilată deoarece calitatea aerului

din afară este necorespunzătoare presiunea ariei ventilate este superioară cu 20-30 Pa. Acesta este sistemul de ventilare în suprapresiune. Exemple standard pentru aceasta soluţie sunt laboratoarele, încăperile destinate fabricării de produse farmaceutice, sălile de spectacole şi centralele termice. Acest tip de ventilare poate fi aplicat şi la restaurante pentru a preveni micile inconveniente.

Fig. 6.1 Instalaţia de ventilare in suprapresiune

La instalaţiile de ventilare în suprapresiune, ventilatorul este instalat în canalul de aer

proaspăt. Instalaţia de evacuare poate să nu existe, şi în acest caz aerul iese prin anvelopa clădirii.

Dacă calitatea aerului din spaţiul ventilat poate dauna spaţiilor învecinate, se poate utiliza sistemul de ventilare în depresiune. Exemple tipice: băile, wc-urile, piscinele, halele industriale, bucătăriile, spălătoriile. Depresiunea spaţiului ventilat este de 20-30Pa.

Fig.6.2. Instalaţia de ventilare în depresiune

Dacă nu există instalaţie pentru introducerea aerului proaspăt, instalaţia este de ventilare

pentru evacuarea aerului.


50

În instalaţia de ventilare echilibrată, debitele de aer proaspăt şi de aer viciat sunt egale, neexistând o diferenţa de presiune între aria ventilată şi exterior. Cu o mică diferenţă de debit de aer, se poate obţine o diferenţa de presiune mică.

Fig. 6.3. Instalaţia de ventilare echilibrată

În funcţie de amplasarea echipamentelor de ventilare, instalaţiile pot fi clasificate în

instalaţii de ventilare locală şi generală. În centrala de climatizare intră următoarele canale (Figura 6.4.):

• canal de aer proaspăt, cu admisia aerului din exterior; • canal de aspiraţie, cu evacuarea în exterior; • canal de transport la spaţiul ventilat; • canal de evacuare din spaţiul ventilat.

Fig. 6.4. Instalaţie de ventilare generală cu o centrală de climatizare

Elementele principale ale centralei de ventilare sunt: filtrele, ventilatoarele, bateriile de

încălzire şi răcire, recuperatorul de căldură şi camera de umidificare. 6.1.2 Elementele instalaţiei de ventilare locală Instalaţia de ventilare locală se reduce de obicei la evacuare. În acest caz aerul proaspăt

intră în spaţiul ventilat prin anvelopa clădirii sau printr-un ventilator montat în peretele exterior. Volumul de aer care intră depinde de densitatea aerului de pe anvelopa clădirii.

Energia din aerul evacuat nu este recuperată. Presiunea spaţiului ventilat este mai scăzută decât cea exterioara. Costurile investiţiei sunt mici.

6.1.3 Instalaţii de ventilare generala Utilizarea acestui tip de instalaţie este avantajoasă unde nu există solicitare de căldură şi

este nevoie de o funcţionare continuă.


51

Fig. 6.5. Instalaţie de evacuare cu ventilator de acoperiş

Dacă este nevoie de reglare, este posibilă instalarea unei clapete acţionată cu

electromotor, care închide circuitul de aer când nu este nevoie de ventilaţie. În acest caz motorul electric al ventilatorului are convertor de frecvenţă astfel încât debitul volumic să fie reglabil.

Ventilatoare pentru ventilarea generala Ventilatorul de acoperiş: Aceste tipuri de ventilatoare sunt montate la capătul canalului

in zidărie sau intr-o rama de metal exterioara. Exista doua tipuri de ventilatoare de acoperiş funcţie de direcţia aerului evacuat: orizontale si verticale Din punct de vedere acustic, tipul vertical e mai bun deoarece distribuţia radială a zgomotului emis este mai mare.

Mărimi convenţionale: Diametru: Ø200mm-630mm, Debitul volumic de aer: 200-25000m3/h, Putere cerută: 0.1-6kW. Ventilatoare de canal: Pentru o presiune mai mica se utilizează ventilatoare axiale, pentru o presiune mai mare sunt ventilatoarele radiale. Ventilatoarele axiale sunt utilizate îndeosebi la instalaţiile mici. Datorita faptului ca in instalaţiile mari este necesara o presiune mai mare, în aceste cazuri se utilizează ventilatoare radiale.

Pentru instalaţiile mici este bine sa se utilizeze ventilatoare montate în canal deoarece nu este nevoie de o camera separata pentru ventilaţie. Dezavantajele ventilatoarelor montate în canal rezida din nivelul de zgomot emis în mediul exterior.

Ventilatoarele de canal sunt potrivite pentru evacuare, admisie ca si pentru instalaţiile de ventilare echilibrata.

Fig. 6.6. Ventilatorul radial cu şi fără cutie pentru atenuarea zgomotului


52

În figura 6.6 sunt doua tipuri de ventilatoare de canal. În partea stânga este prezentat unul obişnuit, în dreapta un ventilator cu atenuator de zgomot care reduce zgomotul emis în mediul înconjurător.

Mărimi convenţionale: • Diametru: Ø100mm-630mm, • Debit volumic de aer: 100-10000m3/h, • Putere electrica: 0.05-2kW.

Instalaţia de ventilare echilibrata cu centrala de ventilare

Fig.6.7. Schema de baza a unei instalaţii de ventilare generala

Instalaţia de introducere şi instalaţia de evacuare sunt racordate la recuperatorul de

căldura. Rolul recuperatorului de căldura este de a utiliza conţinutul de energie din aerul evacuat. Rolul atenuatorului de zgomot este de a reduce nivelul zgomotului din instalaţie. Instalaţia de încălzire cu aer cald În instalaţiile de încălzire cu aer temperatura de refulare a aerului este mai ridicata decât

în încăpere. Puterea termica, proporţionala cu diferenţa de temperatura acoperă pierderile de căldura ale spaţiului încălzit.

Fig. 6.8. Schema de baza a instalaţiei de încălzire cu aer cald

Schema instalaţiei de încălzire cu aer cald este extinsa de o camera de amestec (Figura

6.8). Scopul camerei de amestec este de a asigura flexibilitate instalaţiei. Temperatura aerului refulat este cu 15-30°C mai mare decât cea a camerei încălzite.


53

Instalaţia de răcire cu aer Instalaţia de răcire cu aer este asemănătoare cu cea de încălzire cu aer. Agentul de răcire

este apa răcita. Daca temperatura suprafeţei bateriei de răcire este mai mica decât temperatura de roua, care depinde de temperatura ambientala şi de umiditatea relativa, pe suprafaţa va apare condensul ( de exemplu t=20°C, RH=50% →punctului de roua=9.3°C ). În acest caz în afara de îndepărtarea căldurii din aer e îndepărtata şi căldura latenta şi conţinutul de umiditate al aerului la intrare devine de asemenea mai scăzut. Daca temperatura suprafatei bateriei de răcire scade sub zero, apa îngheata pe suprafaţa lucru care trebuie evitat.

Fig. 6.9. Schema de baza a instalaţiei de răcire cu aer

De obicei temperatura aerului refulat în încăpere este mai mica cu 5-10°C decât

temperatura acesteia. Dezumidificarea aerului Scopul dezumidificarii aerului este de a menţine umiditatea relativa şi conţinutul de

umiditate interioara sub nivelul cerut. Prin acest proces, conţinutul apei din aer se reduce. Instalaţii centralizate

Fig. 6.10. Schema instalaţiei de ventilare cu dezumidificarea aerului


54

Instalaţia de ventilare cu dezumidificarea aerului Daca este necesara doar dezumidificarea şi nu este necesar aport de aer proaspăt, se poate

utiliza schema următoare (Figura 6.11.)

Fig. 6.11. Instalaţia de ventilare cu dezumidificare fără aport de aer proaspăt

Instalaţia de dezumidificare a aerului Dezumidificarea locala a aerului. Instalaţia de dezumidificare locala a aerului are o

structura similara cu dezumidificarea centrala fără aport de aer proaspăt. Dar echipamentul conţine intr-o carcasa toate elementele necesare inclusiv pentru încălzire şi răcire.

Fig. 6.12. Dezumidificatorul individual de aer şi principalele sale aplicaţii

Fig. 6.13.Schema dezumidificatorului individual de aer fără aport de aer proaspăt


55

Instalaţia de climatizare Aerul condiţionat înseamnă reglarea temperaturii şi a umidităţii. Toţi parametrii pot sa fie

stabiliţi.

Fig. 6.14. Centrala de climatizare

Elementul suplimentar pentru tratarea aerului este instalaţia de umidificare. Poate fi: • Generatorul de abur: este format dintr-un rezervor de apa care este conectat la

canalul de aer. Bateriile de temperatura ridicata sau energia electrica sau gazele de ardere încălzesc apa din rezervor. Apa din rezervor se evapora şi aburul este direcţionat spre curentul de aer care trece deasupra rezervorului.

• Jetul de abur: Aburul produs de o sursa externa poziţionata aproape de centrala este injectat în aer.

• Spălătorul de aer: Este alcătuit dintr-o camera care conţine o instalaţie de pulverizare a apei, un rezervor de colectare şi o secţiune pentru evacuare.

Deoarece umiditatea relativa nu influenţează aşa de mult confortul termic cât temperatura mediului ambiant şi deoarece toate problemele legate de instalaţia pentru umidificarea aerului de mai sus nu se regăsesc prea des în zona confortului, doar în unele situaţii din ventilaţiile industriale este necesar aerul umed (de exemplu în industria electrica), pentru umidificarea aerului în situaţiile curente se utilizează centrala de ventilare.

6.1.4 Instalaţia de aer condiţionat de înalta presiune Principalele caracteristici ale unei instalaţii de înalta presiune sunt următoarele: • Viteza mare de mişcare a aerului în conducta (15-50 m/s). La viteza mare pierderea

de presiune pe canal va fi de asemenea mare, presiunea produsa de ventilator este şi ea mare (1 000-3 000 Pa);

• Diferenţa de temperatura mai mare intre temperatura camerei şi temperatura aerului din canal (10-30 °C);

• Tipuri speciale de difuzoare de aer care nu produc zgomot la viteza mare. În instalaţiile cu viteza mare, secţiunea ramificaţiilor perpendiculare a canalelor este de doar 10-20% fata de instalaţiile obişnuite. Canalele pentru instalaţiile de înalta presiune pot fi fixate în pereţi, pardoseli şi în tavane. Viteza în canalele principale este de 20-50m/s, iar in canalele secundare de 10-25m/s.

În instalaţia de ventilare de înalta presiune se poate aplica sistemul cu una sau doua canale.


56

Instalaţia cu un canal Aceasta este similara cu instalaţia de climatizare.

Fig. 6.15. Schema instalaţiei de înalta presiune cu un canal şi mai multe zone

(1-filtru, 2-baterie de încălzire, 3- umidificator, 4-baterie de răcire, 5-ventilator, 6- baterie de răcire/reîncălzire, 7-difuzoare, 8-aer recirculat, 9-aer proaspăt, 10-canal de aspiraţie )

La instalaţiile de înalta presiune unde se aplica soluţia cu un canal, se măreşte viteza de la 5m/s (viteza instalaţiei la presiune joasa) la 20m/s, diferenţa dintre temperatura aerului refulat şi temperatura camerei, de la 5°C la 20°C, astfel încât secţiunea ramificaţiei este redusa la10 – 15% fata de secţiunea la instalaţia de joasa presiune.

Instalaţia cu doua canale. Pentru a obţine o instalaţie cat mai flexibila este recomandata aplicarea sistemului cu

doua canale. Instalaţia de înalta presiune cu doua canale este adecvata acolo unde este necesara răcirea şi încălzirea în acelaşi timp. Aerul este separat în doua parţi în centrala de aer. O parte din aer trece prin bateria de încălzire iar cealaltă prin bateria de răcire. Aceste doua feluri de aer circula prin cele doua canale.

Fig. 6.16. Repartizarea aerului pentru instalaţia de una şi de doua canale

1-senzorul de temperatura, 2-canalul de aer rece, 3-regulatorul de debit pentru aer, 4- canalul de aer cald


57

6.1.5 Răcirea locală Sistemul şplit În sistemele de răcire locala, sarcina de răcire este preluata de un echipament local care e

situat în spaţiul unde răcirea e necesara. În instalaţiile tip split exista un circuit închis de răcire. Aceasta instalaţie poate fi inversata, adică echipamentul interior este capabil sa încălzească.

Fig. 6.17. Aparatul de fereastra

Fig. 6.18. Componentele sistemului: Aparat de fereastra (echipamentele interne şi externe sunt introduse intr-o singura cutie) şi unitate interna şi unitate externa)

În funcţie de numărul de unităţi interne conectate la cele externe se pot distinge sisteme

monosplit şi sisteme multisplit. În primul caz fiecare unitate interna este conectata la o unitate externa. Distanta dintre unitatea interna şi externa este limitata.

Într-un aparat de fereastra, părţile interne şi externe se afla într-un singur corp (Fig. 6.17, 6.18) şi asa cum precizează şi numele, aparatul de fereastra se montează în partea de sus a ferestrei. Avantajul e instalarea şi manevrarea simpla.

Pentru eliminarea dezavantajelor aparatului de fereastra, compresorul şi condensatorul sunt situate într-o unitate separata – unitatea externa. Unitatea interna se amplasează sub fereastra, pe peretele lateral sau în tavanul fals .

Mărimea uzuala a unitarii interne pentru tavanul fals este de 600x600 mm. Înălţimea necesara este de 300mm. Acest tip de unitate este echipat pentru aport de aer proaspăt (Fig 6.20.).


58

Fig. 6.19. Sistemul split cu o unitate interna şi o unitate externa

Fig. 6.20. Sistemul split cu unitatea interna montata în tavanul fals sau sub fereastra

O unitate interna poate deservi mai multe camere prin sistemul split cu tubulatura.

Fig. 6.21. Sistemul split cu tubulatura

Instalaţia de răcire locala – ventiloconvectorul Capacitatea necesara de răcire şi de încălzire este transferata în ventiloconvector prin apa

răcita sau încălzita care are o capacitate mai buna de transfer ca şi aerul. Debitul de apa şi temperatura de răcire este de exemplu 7/12°C şi pentru încălzire de

80/60°C. Exista următoarele racorduri: - la conductele de răcire - la conductele de încălzire - alimentarea cu aer proaspăt - legătura cu canal pentru eliminarea condensului - energie electrica pentru ventilator şi reglaj. Daca nu exista racord la apa calda echipamentul se foloseşte doar pentru răcire. Mai

exista şi cazul când aerul proaspăt nu este cerut.


59

Fig. 6.22. Răcitorul de apa(chilerul) şi modulul hidraulic

Figura 6.23.Ventiloconvectorul montat vertical (de perete) , sau orizontal (de tavan) Diferenţa între ventiloconvectorul montat vertical şi cel montat orizontal (Fig. 6.23) este

ca ultimele nu sunt echipate cu racord de aer proaspăt. Prin modificări minore asupra carcasei, aparatele de perete sau de tavan pot fi utilizate şi montate în tavanul fals: ventiloconvector cu canale de aer. În acest caz aparatul va avea ataşata un canal cu o cutie distribuitoare şi colectoare pentru instalarea canalelor de introducerea şi evacuarea aerului.

Fig. 6.24. Ventiloconvector amplasat în tavanul fals ( înălţime 30cm)


60

6.1.6 Perdelele de aer Perdelele de aer sunt dispozitive de ventilare locala folosite la clădirile publice şi

industriale pentru a reduce curenţii de aer prin deschiderile din pereţii exteriori ai construcţiilor. Operaţia se bazează pe efectul de amortizare a jeturilor de aer la suprafaţa deschiderilor. În cazul perdelelor de aer nu este necesar ca deschiderile sa fie închise.

Avantajele perdelelor de aer sunt: - îmbunătăţirea condiţiilor de munca în apropierea deschiderilor libere; - reducerea consumului de căldura (răcire) şi a energiei electrice pentru încălzirea/răcirea

clădirilor; - reducerea pierderilor de căldura în clădiri prin folosirea aerului cald din zona superioara

a încăperii; - reducerea suprafeţei inutilizabile din apropierea porţilor, datorita admisiei de aer

exterior în clădire; Perdelele de aer tradiţionale, care folosesc doar aerul interior încălzit în încălzitoarele

perdelelor, nu sunt întotdeauna economice (datorita consumului considerabil de energie termica). Reducerea consumului de căldura este realizata de perdele prin utilizarea aerului interior

şi exterior neîncălzit şi prin combinarea de aer mixte, care încălzesc doar aerul proaspăt. Perdelele de aer care utilizează aer neîncălzit economisesc 30-70% din energia termica. Conform modelului aerodinamic se disting următoarele tipuri de perdele:

• Perdele de aer cu aer interior neîncălzit; • Perdele de aer cu aer interior încălzit; • Perdele de aer mixte cu aer interior.

Aceste tipuri de perdele sunt întotdeauna instalate în deschiderile exterioare ale porţilor încăperilor încălzite, ca şi în camerele neîncălzite unde temperatura standard trebuie menţinuta în spaţiul de lucru. Sunt proiectate pentru prevenirea pătrunderii aerului exterior în perioada rece a anului. Cele pentru încăperile răcite sunt proiectate pentru împiedicarea intrării aerului cald din exterior.

Fig. 6.25. Perdea de aer cu aer interior neîncălzit, cu dublu jet orizontal (1.grila de admisie, 2.ventilator, 3.canal de aer , 4.difuzoare de refulare)


61

Fig. 6.26. Perdea de aer cu aer interior neîncălzit cu refulare verticala (1. grila de

admisie, 2.ventilator, 3.canal de aer , 4.difuzoare de refulare, 5.difuzoare de refulare montate în pardoseala, 6.spatiu în pardoseala pentru canalul de aer)

Figura 6.27. Perdea de aer mixta cu aer interior

6.1.7 Ventilarea teatrelor, sălilor de concert şi cinematografelor

Fig. 6.28. Prepararea şi distribuţia aerului în teatre, cinematografe şi săli de concert


62

6.1.8 Ventilarea sălilor pentru piscine

Fig. 6.28. Sistemul de ventilare pentru sălile piscinelor

Parametrii proiectaţi ai piscinelor sunt:

• Temperatura ambientala 28-30°C; • Temperatura apei 25-27°C; • Umiditatea relativa în interior pe timp de iarna: max. 65%, pe timp de vara : max. 70%; • Temperatura aerului refulat pe timp de iarna: max. 40-45°C.

La intrarea în sala, în fata bazinului, exista un spaţiu adecvat Refularea aerului în interior se face pe la partea superioara a sălii.

Gurile de evacuare sunt amplasate în zona tavanului. Toate elementele sistemului de ventilare sunt făcute din otel inoxidabil sau aluminiu

pentru a se evita corodarea acestora. Canalele amplasate în exterior vor fi izolate, pentru evitarea fenomenului de condensare

în interiorul canalului. Toate problemele privind umiditatea la evacuare trebuie luate în considerare. 6.2. Moduri de distributie a aerului în încaperi Clasificarea de mai jos nu este făcuta cu scopul de a opta pentru o soluţie în defavoarea

celeilalte. Fiecare are avantaje şi dezavantaje şi este la latitudinea proiectanţilor de a selecta cea mai potrivita soluţie pentru fiecare caz în parte. În practica, pentru un anumit tip de încăpere, soluţia de climatizare poate fi aleasa folosind diferite tipuri de instalaţii şi echipamente pentru introducerea aerului. În cazurile concrete, realizarea parametrilor instalaţiei nu depinde doar de instalaţia propriu-zisa ci şi de parametrii de funcţionare şi în aceeaşi măsura şi de caracteristicile altor surse interne care influenţează modul de introducere al aerului, cum ar fi sursele de căldura şi de noxe, curenţii de aer rece şi modurile de încălzire şi răcire a încăperii. De aceea este important a separa soluţiile ideale de cele concrete în ceea ce priveşte aerul condiţionat din încăperi.


63

Fig. 6.29 Moduri de distribuţie a aerului

O clarificare a soluţiei ideale va ajuta la evaluarea metodelor de distribuţie a aerului în

încăpere, pentru diferite condiţii de expoatare. Modul de distribuţie a aerului în încăpere este prezentat printr-o schema de principiu care descrie temperatura propusa, umiditatea şi distribuţia noxelor precum şi evacuarea aerului din încăperea ventilata. Sistemul de ventilare al încăperii poate consta în diferite procedee de funcţionare şi controlul asupra lor, creând un sistem performant. Performanta sistemului este evaluata comparând performante atinse aferente soluţiei alese. Ambele metode (distribuţia aerului în încăpere, evacuarea, încălzirea şi răcirea încăperii, etc.), procesele şi factorii perturbatori din interiorul încăperii influenţează condiţiile rezultante.

6.2.1 Ventilaţia ca înlocuire Ventilaţia ca înlocuire în plus poate fi divizata în submetodele: deplasare termica,

înlocuirea tip piston şi înlocuirea prin amestec. Motivul acestei clasificări este din cauza termenului ”înlocuire”folosit de obicei pentru

metoda de distribuţie a aerului în încăperi în care fluxul de aer introdus în încăpere este mai întâi ridicat prin intermediul surselor de căldura din interiorul camerei şi nu de debitul de aer proaspăt care este introdus pentru a înlocui aerul evacuat.

Ideea principala în abordarea ventilaţiei ca înlocuire este următoarea: în întreaga suprafaţa, aerul introdus intra cu o viteza mica şi energie potenţiala scăzuta. Suprafaţa de intrare poate fi o parte sau întreaga suprafaţa a tavanului sau suprafaţa pardoselii. Viteza de intrare variază între 0.1-0.5m/s. Chiar daca introducerea aerului se face în spatii ocupate, aceasta nu are influente negative asupra corpului uman. Aerul uzat nu se amesteca cu aerul proaspăt.

Distribuţia în camera rezulta prin efectul de piston (curgere unidirecţională a aerului). Efectul cel mai înalt poate fi atins prin soluţia pistonului. Concentraţia contaminanţilor, temperatura sau umiditatea, şi eficienta locala sunt în funcţie de locaţie şi de puterea surselor în


64

relaţie cu orificiile de admisie şi evacuare. Când exista surse de noxe uniform distribuite, contaminantul, concentraţia şi temperatura variază liniar între gurile de aspirare şi de evacuare situate în capetele opuse ale camerei. Daca exista surse locale, concentraţia în afara curentului este foarte scăzuta.

Avantajele acestei soluţii constau în următoarele: întregul aer evacuat poate fi controlat, zonele dinafara curentului pot fi păstrate curate, contaminantul mare poate fi înlăturat şi temperatura efectiva poate fi atinsa.

Dezavantajele sunt: nevoia unui debit de aer proaspăt mai mare şi de suprafeţe mai mari pentru aer proaspăt.

Criteriul de proiectare la utilizarea soluţiei pistonului este de a înfrânge toţi curenţii de aer opuşi direcţiei aerului evacuat creat în cameră.

Volumele de aer proaspăt pentru mişcarea aerului pe o singura direcţie este de câteva ori mai mare (10-100) decât în cazul încăperilor ventilate în mod convenţional. De aceea cheltuielile de investiţie şi exploatare sunt mult mai mari. Din aceasta cauza este de obicei folosit numai în aplicaţiile în care este nevoie, cum ar fi camerele curate din industria semiconductorilor.

Fig. 6.30.Exemple de metode de distribuţie a aerului pentru soluţia pistonului (piston orizontal

şi vertical) Metoda curgerii unidirecţionale a aerului este folosita când se cere o concentraţie mica de

particule sau bacterii. Aceasta curgere este pe o singura direcţie, de obicei orizontala sau verticala, la o viteza uniforma cuprinsa între 0.3 şi 0.45m/s şi în întreg spaţiul. Viteza aerului sugerata este suficienta pentru a mişca particule relativ mari înainte ca acestea sa se aşeze pe suprafeţe.

6.2.2 Ventilaţia ca deplasare O distribuţie a temperaturii şi a noxelor relativ uniforma în întreaga încăpere este atinsa

atât prin stratificare cat şi prin utilizarea soluţiei pistonului. Forţele de deplasare în cazul celor doua soluţii sunt, complet diferite şi distribuţia parametrilor este diferita şi ea. În cazul soluţiei pistonului curgerea uniforma de exemplu este creata de aerul introdus, în stratificare aceasta este creata numai de diferenţele de densitate din interiorul camerei, adică evacuarea aerului din camera este controlata de forţele gravitaţionale.

Ca urmare, înlăturarea noxelor şi eficienta temperaturii sunt mult mai ieftine decât în cazul utilizării soluţiei pistonului.

Avantajele soluţiei deplasării sunt: concentraţie joasa în zona ventilată, reţinerea relativ mare a noxelor şi eficienta termica poate fi atinsa. Oricum, soluţia stratificării este sensibila la turbulente şi sunt posibile suprafeţe stagnante cu o concentraţie locala mare. De asemenea funcţionează corespunzător numai când condiţiile sunt favorabile.

Fig. 6.31 Un exemplu de ventilaţie ca deplasare


65

În cadrul soluţiei ventilaţiei ca deplasare, aerul introdus este folosit pentru a înlocui aerul evacuat din zona ventilata (în cele mai multe cazuri ocupata), pentru a preveni circulaţia de exemplu între zone. Aerul introdus trebuie distribuit în aşa măsura încât sa nu fie deranjata mişcarea ascensionala a aerului.

Stratificarea este o soluţie esenţială pentru o ventilare eficienta a încăperilor, cu mult mai puţin efort decât folosind soluţia pistonului. O aplicabilitate esenţială în ventilarea încăperilor este metoda deplasării termice. Oricum, ea poate fi de asemenea aplicata pentru contaminanţi fără vreo sursă termică, care generează densitate diferită faţă de aerul din cameră. Oricum, datorită naturii sale fizice, aerul de ventilare având o foarte mică autoritate asupra camerei ventilate, dincolo de debitul de aer din încăpere, soluţia stratificării depinde foarte mult de stabilitatea diferenţelor de densitate şi a echilibrului debitului de aer şi de aceea este foarte sensibilă la turbulenţele din camera.

Fig. 6.32. Plasarea difuzoarelor şi a gurilor de refulare a aerului pentru ventilaţia ca deplasare

(marginea peretelui, coltul încăperii în interiorul încăperii şi difuzorul cu palete rotative) În ventilaţia ca deplasare sistemele de introducere a aerului sunt întotdeauna plasate în

zone ocupate, astfel încât este garantat cel mai mic nivel de noxe pentru ocupanţi. Soluţia ventilaţiei ca deplasare poate fi aplicata în săli de clase, cinematografe, teatre şi în

toate suprafeţele care necesita un anumit grad de confort unde înălţimea este peste 3m. Aceasta soluţie de ventilare este indicată în spaţii ocupate unde exista surse de căldura interna şi externa, dar nu este utilizata pentru încălzirea aerului.

Ventilaţia ca deplasare nu este convenabilă pentru îndepărtarea particulelor mai grele decât aerul (ex. fumul rece).

6.2.3. Soluţia zonală Ideea împărţirii zonale a aerului climatizat este de a avea controlul asupra unei anumite

suprafeţe sau volum al încăperii, în timp ce restului încăperii ii este acordata mai putina atenţie. În majoritatea cazurilor sunt oportune şi utilizate şi acumularea de căldură, concentraţia

sau umiditatea din afara zonei controlate. Curenţii de aer din încăpere sunt controlaţi atât prin jeturile de aer introduse cat şi de forţele ascensionale generate de temperatura. Eficacitatea ventilării (temperatura, eliminarea noxelor, umiditatea) utilizând modul de climatizare pe zone are ca scop alegerea soluţiei de climatizare dintre cea cu amestecare şi cea cu stratificare. Oricum, eficienţa este puternic influenţată de metodele folosite şi de condiţiile de exploatare. Concentraţia şi temperatura sunt mai omogen distribuite utilizând soluţia cu zone controlate decât utilizând soluţia cu stratificare.

Împărţirea pe zone poate fi atât verticala cat şi orizontala. Zonarea verticala este tipică încăperilor înalte, când aerul introdus este distribuit aproape de zona ocupata la nivelul pardoselii iar gurile de evacuare sunt situate aproape de tavan. Zonarea orizontala poate fi aplicata, de exemplu, utilizând aer sau perdele de aer mobile (plastic) cu scopul de a împărţi spaţiul încăperii în diferite sectoare. În aceste sectoare este posibil sa se aplice în continuare diferite soluţii semi-independente în direcţia verticală.

Soluţia zonală oferă o mai bună îndepărtare a noxelor şi o mai bună eficienţă termică decât soluţia prin amestec, reglare limitată a modului de curgere în zona ventilată şi capacitatea de a evita formarea de zone stagnante cu concentraţii locale mari în zona ventilată. Oricum, amestecul parţial al noxelor în zona ventilată scade eficienţa ventilării.


66

Fig. 6.33. Exemplu de soluţie zonală

6.2.4. Ventilaţia prin amestecare Scopul soluţiei de ventilare cu amestec este de a asigura condiţii uniforme în întreaga

încăpere ventilata. Îndepărtarea noxelor şi eficienta temperaturii în soluţia cu mestecare sunt egale cu 1. În practica instalaţiilor, amestecul incomplet în încăpere şi gradientul de temperatura nefavorabil şi locaţia gurilor de evacuare împreuna cu aerul introdus, pot cauza scurt-circuite ale aerului introdus spre gurile de evacuare şi eficienta poate scădea.

Folosind soluţia cu amestec, în timpul perioadei de încălzire se pot evita zonele stagnante cu concentraţie locala ridicata şi gradient de temperatura nefavorabil. În acelaşi timp, are loc scăderea concentraţilor noxelor şi a eficientei temperaturii şi viteza mare a aerului poate cauza curenţi de aer.

Jeturile de aer sunt folosite pentru a crea o mişcare a aerului suficienta în interiorul încăperii pentru a circula şi a amesteca întregul volum de aer din încăpere. Aceasta soluţie este adeseori denumita ventilaţie prin diluţie, deoarece noxele create în interiorul încăperii sunt amestecate cu volumul de aer din întreaga încăpere, rezultând o concentraţie locala redusa de impuritatea.

Curenţii de aer ai încăperii sunt în special controlaţi de aerul refulat sau/şi circulaţia jeturilor de aer, folosind, de exemplu, jeturi concentrate, introducerea aerului prin tavan, sau ajutaje de refulare cu impuls mare.

Jeturi de aer tangentiale.Gurile de refulare sunt plasate pe marginea peretelui, pe tavan sau sub fereastra. Viteza de admisie este mare, aceasta este farta conducătoare a dezvoltării zonelor de amestec primare şi secundare. Nivelul de amestec din încăpere este ridicat. Aceasta înseamnă distribuţie uniforma a temperaturii şi noxelor.

Admisia aerului prin ventiloconvectoare de pardoseală. Ventiloconvectorul este amplasat sub fereastra. El introduce aer în încăpere în poziţia verticala. Jetul de aer format aspira aer din încăpere prin bateria de încălzire şi de racire.Depinde care dintre baterii este în funcţiune.

Fig. 6.34. Introducerea aerului prin ventiloconvectoare de pardoseală


67

Aerul amestecat urca, apoi circula orizontal sub tavan. Exista o continua amestecare între aerul din camera şi aerul proaspăt. Numai amestecul secundar al aerului ajunge în zona principala.

Datorita eficientei amestecului, diferenţa de temperatura dintre temperatura ambianta şi temperatura aerului admis de la ventiloconvector poate fi chiar 10 -15°C. Acest tip de sistem de distribuţie este folosit în birouri, camere de şedinţe, magazine şi în toate spatiile care au înălţimea sub 3m.

Difuzia aerului bazata pe efectul Coandă Când aerul este introdus paralel cu o margine (ex. un tavan), apare o presiune negativa

între jetul de aer şi tavan, cauzând “înfigerea”jetului în tavan, efect cunoscut sub numele de efectul Coanda. Acest efect este de o mare importanta, în mod special la introducerea de aer rece. Pentru a atinge cel mai mare efect Coanda posibil, aerul trebuie sa fie introdus în mici cantităţi pe fiecare unitate, cu cea mai larga răspândire posibila pe tavan şi cea mai mare viteza posibila. Efectul dispare complet la viteza mai mica de 0.35m/s.

Ventiloconvectorul pentru aer condiţionat de acest tip este instalat în capătul încăperii. Aerul este filtrat apoi încălzit sau răcit printr-o baterie de schimb de căldura având ca agent termic apa calda sau răcita şi împinsa în încăpere prin mai multe guri de refulare orientabile.

Fig. 6.35.Ventiloconvector de tavan cu difuzia aerului bazata pe efectul Coandă (1.Guri orientabile de refulare a aerului, 2.Grila de întoarcere a aerului cu filtru de aer,3.Panou inferior,4.Cutie pentru conexiuni electrice,5.Baterie de schimb termic, 6.Tava de colectare a condensului,7.Regulator)

Caseta Coanda rezolva problemele de calitate a aerului din încăpere printr-o abordare tip confort prin îmbunătăţirea difuziei aerului şi minimizarea puterii consumate. Întregul sistem de difuzie a aerului este inclus în panoul de intrare/ieşire, fără canale sau grilaje suplimentare.

Pentru a îmbunătăţi difuzia aerului, este folosit un ajutaj cu un coeficient de admisie mare, astfel încât aerul din încăpere sa fie aspirat datorita aerului insuflat. Aceasta opreşte direcţionarea aerului în tavan prin efectul Coanda, evitând curenţii de aer spre suprafaţa ocupata a încăperii. Aparatele tip Coanda sunt create pentru birouri cu lungimea între 5 şi 6 metri.

Guri de refulare şi de evacuare amplasate pe perete În cazul unor guri de refulare şi evacuare amplasate pe perete, nivelul de amestec al

aerului în zona ocupata este ridicat. Problema principala în proiectarea sistemului de amestec consta în a nu avea scurt-circuite de aer. Ceea ce înseamnă ca tot aerul părăseşte zona ventilata fără a se amesteca cu aerul din încăpere. O alta dificultate este dezvoltarea zonelor de stagnare locala în care aerul sa nu se amestece cu cel intrat. Este mult mai periculos când zona stagnanta se formează în zone rezidenţiale. În zonele stagnante aerul este mult mai impurificat. O posibila soluţie de amplasare a gurilor de refulare şi evacuare poate fi observata în figura 6.36. Nivelul maxim al sarcinii termice al acestui tip de distribuţie a aerului este mai mic de 80 W/m2 şi rata maxima de schimb de aer este de 8 l/h. Aceste modele de distribuţie a aerului sunt dependente de


68

aporturile de căldura.

Fig. 6.36. Modul de amplasare a gurilor de introducere şi evacuare pe pereţi

6.3. Elemente ale instalaţiilor de ventilare şi condiţionarea aerului 6.3.1 Ventilatoare Ventilatorul este elementul aerodinamic activ al unui sistem de ventilaţie. Un ventilator

este un dispozitiv dinamic rotativ şi reprezintă partea care pune în mişcare toate sistemele de ventilare mecanica. Energia de rotaţie aplicata axului ventilatorului este transformata într-o diferenţa de presiune făcând ca aerul, gazul sau o particulele de praf sa plutească prin tub sau sa fie evacuate într-un spaţiu liber.

Ventilatoarele sunt împărţite în doua categorii generale: Ventilator axial în care aerul pluteşte axial prin rotor într-un cilindru sau cerc. Ventilator centrifugal sau radial în care aerul pluteşte radial prin rotor într-o carcasa tip

spirala. Ventilatoarele cu jet axial sunt împărţite în două sub-categorii diferenţiate în principal de

carcasa lor şi rafinamentul rotorului şi al accesoriilor. Toate tipurile variază în forma, număr şi unghi al lamelor; proporţie a butucului rotii fata de diametrul rotorului, materiale şi metode de fabricaţie, depinzând de model şi preferinţa producătorului.

Ventilatoare cu propagare axială Ventilatoarele cu propagare axiale folosite de obicei pentru transport liber, sau împotriva

unei rezistenţe scăzute, pot prezenta de asemenea o varietate de forme, dar sunt simple din punctul de vedere al construcţiei. Acest tip consta într-un propagator sau o roata de tip disc în interiorul unui panou circular sau carcase. Roata sau carcasa este fie din folii de metal, mulaj de aluminiu, sau material îmbrăcat în plastic. Rotirea poate fi directa cu axul pe vibrochenul motorului sau rotire prin curea.

Fig. 6.37 Ventilator axial


69

Avantaje şi utilizări uzuale: Gama larga de volume Cost de exploatare scăzut Necesar de spaţiu şi greutate reduse Ventilaţie de diluare pentru îndepărtarea toxicului şi a mirosurilor

Dezavantaje: Limita de rezistenta la 250 kPa Probleme ale nivelului sunetului în cazul vitezelor mari Nerecomandate în cazul mediilor corozive sau abrazive, cerinţe de protejare Ventilatoarele cu acţionare directa nu trebuie folosite în spatii în care ventilatorul transporta gaze sau vapori explozibili Limitări ale temperaturii de exploatare

Ventilatoare axiale Ventilatoarele axiale sunt împărţite în doua sub-categorii: cu tub axial şi cu turbina

axiala, folosite de obicei împotriva rezistentei apreciabile, în mod normal au butucul rotii relativ mare şi palete elicoidale (unghiul variind radial de-a lungul paletei).

Paletele pot fi de grosime uniforma, fie plate fie îndoite, compacte sau formate din discuri; sau mai pot fi formate din foaie de tabla decupata şi îndoita, compacta sau din tabla de grosime dubla.

Un ventilator cu tub axial este în principal este un ventilator cu elice plasat într-o carcasa cilindrica scurta, gazul curgând în direcţie axiala.

Un ventilator cu turbina axiala încorporează turbine proiectate special, care sunt poziţionate fie în sensul fie în contrasens cu curentul de aer al ventilatorului.

Fig. 6.38 Ventilatorul cu tub axial şi ventilatorul cu turbina axiala.

Ventilatorul axial consta dintr-un rotor prevăzut cu palete din tabla îndoita şi decupata

montate pe un butuc rotitor. Butucul este poziţionat într-un carcasa cilindrica aliniata cu direcţia de curgere a gazului. Daca sunt utilizate gaze ce nu prezintă un pericol, motorul este plasat direct în curentul de aer. Daca totuşi sunt transportate gaze explozive, abrazive, inflamabile sau corozive, este folosit un ventilator bifurcat, cu motorul poziţionat înafara jetului de aer. Un motor localizat în afara casetei permite ventilatorului sa funcţioneze acţionat de o curea, asigurând schimbări uşoare de viteza, daca acestea sunt necesare. Datorita progreselor în controlul electronic a vitezei motorului, folosirea curelelor pentru controlul vitezei este în scădere. Un ventilator cu palete din tabla îndoită şi decupata poate avea eficienta de pana la 80%. Are avantajele de a fi compact şi capabil de a se îngloba în tubul de ventilaţie. Dezavantajele constau în faptul ca nu poate fi capabil sa dezvolte presiunile ridicate cerute de multe sisteme de ventilaţii industriale. Scopul paletelor este sa reducă gradul de spiralate a jetului şi sa transforme o parte din viteza în presiune statica utilizabila. Ventilatoarele cu turbina axiala dezvolta o mai mare presiune statica decât ventilatoarele cu tub axial. Acestea sunt construite dintr-o varietate de materiale, depinzând de utilizare. Acestea pot fi acţionate fie direct fie prin curea.

Modele mai scumpe sunt dotate cu palete cu unghi ajustabil, ce permit unui ventilator cu acţionare directa sa asigure aceleaşi caracteristici tehnice ca şi un ventilator cu acţionare prin curea, de acelaşi diametru.


70

Avantaje şi utilizări uzuale: Funcţionează cu debite mici şi mari de aer. Gama actuala de presiuni a unor ventilatoare cu turbina axiala este similara cu eficienta ridicata a ventilatoarelor centrifugale curbate în sens invers. Montând ventilatoarele în serie, presiunea de funcţionare poate fi mărita. Sunt compacte, ocupa puţin spaţiu şi au o greutate mica. Aplicaţiile includ asigurarea condiţiilor de confort, aerisire, răcire, etc.

Dezavantaje: Prin construcţie nivel ridicat de zgomot fata de cele mai multe ventilatoare centrifugale de înalta eficienta care îndeplinesc aceeaşi sarcina Nepotrivite în atmosfere abrazive sau corozive Probleme în protecţia rulmenţilor Nepotrivite în cazul gazelor inflamabile sau explozibile sau a vaporilor, decât în cazul folosirii unui ventilator cu acţionare prin curea. Probleme ale curbelor ventilatorului la închidere clapetelor.

Ventilatoarele centrifugale. Ventilatoarele centrifugale sunt în continuare clasificate în tipuri, funcţie de încovoierea sau panta paletelor rotorului, unghi care determina în principal caracteristicile tehnice de funcţionare. Ventilatoarele centrifugale pot fi clasate în trei clase foarte generale (Figura 6.39):

• Cu vârful paletelor încovoiat în direcţia de rotaţie; • Cu palete radiale drepte; • Cu vârful paletelor inclinat în sens invers fata de direcţia de rotaţie.

Fig. 6.39 Trei tipuri de ventilatoare centrifugale (paleta înapoi, paleta radiala,

paleta înainte) Sunt de asemenea clasificate în următoarele tipuri: de viteza redusa, medie sau ridicata. Diferenţierea în încovoiere este întotdeauna vârful lamei, de vreme ce lama intrând, daca este înclinata, este întotdeauna curbata înainte pentru a minimiza socul pierdut la intrare. Paletele radiale drepte se întâlnesc cel mai adesea în ventilatoarele de presiune şi ventilatoarelor folosite la lucrul cu materiale.

Ventilatoarele centrifugale produc presiune din doua surse independente: - de la forţa centrifugă creata prin rotaţia coloanei de aer închise - de la energia cinetica cedata aerului prin transformarea energiei cinetice cu care

părăseşte rotorul. Aceasta viteza la rândul ei este o combinaţie dintre viteza de rotaţie a rotorului şi viteza relativa a aerului la rotor.

La paletele cu vârful îndoit înainte, aceste doua viteze se cumulează, iar când vârful este îndoit înapoi, se scad. În acest fel, un ventilator cu palete încovoiate înainte depinde mai puţin de forţa centrifuga pentru realizarea presiunii, depinzând mai mult de conversia viteza - presiune din carcasa, cu rezultatul ca poate funcţiona la viteze relativ joase.

Dimpotrivă, un ventilator având lame încovoiate înapoi creează mai multa presiune prin forţa centrifugala (o forma mult mai eficienta de transfer de energie) şi mai putina presiune prin conversia vitezei, de aceea trebuie sa funcţioneze la o viteza mai mare. Astfel, un ventilator cu paletele încovoiate înainte va avea caracteristici mai bune fata de oricare alt tip, de aceleaşi caracteristici, când funcţionează fără nici o rezistenţă.


71

Ventilatoarele pentru instalaţiile ventilaţie şi aer condiţionat sunt acţionate de obicei de motoare electrice, deşi pot fi acţionate şi prin alte metode. Gama de ventilatoare de dimensiuni mici şi în special cele care funcţionează cu viteze mari, sunt echipate cu motoare cu acţionare directa. Ventilatoare de dimensiuni mai mari şi cele care funcţionează cu viteze mici, în general sunt acţionate prin curea tip V.

Fig. 6.39 Ventilatorul centrifugal antrenat de motor electric

Ventilatoare centrifugale de tubulatură Ventilatoarele centrifugale de tubulatura rectangulara şi circulara combina avantajele

ventilatoarelor axiale de conducta, de aceea rezulta o instalare simpla şi eficienta ca şi cost, realizând o presiune ridicata, specifica unui ventilator centrifugal.

Fig. 6.40 Ventilator centrifugal de tubulatura circulara

Avantaje ale ventilatoarelor centrifugale de tubulatura: - foarte compacte în formă; - instalare rapida şi ieftină; - nivel scăzut al zgomotelor şi al vibraţiilor; - presiune înalta realizata, pana la 300 Pa; - gama diversificata a debitelor de aer, pana la 3000m3/h; - aplicaţie universală în scopuri casnice, comerciale şi industriale.

Alegerea ventilatoarelor Pentru a selecta tipul şi mărimea potrivita a ventilatorului sunt necesare următoarele

informaţii: 1.Capacitatea în metru cub pe secunda. 2.Presiunea statica sau pierderile de presiune a sistemului. 3.Densitatea aerului, daca este alta decât cea standard. 4.Tipul de aplicaţie sau utilizare. 5.Dispunerea sistemului. 6.Nivel predominant al zgomotului sau utilizarea spaţiului deservit. 7.Natura încărcăturii. 8.Tipul de energie disponibila.


72

Pentru a facilita alegerea aparatului, diferiţi producători de ventilatoare pun la dispoziţie tabele sau curbe caracteristice ale ventilatoare care arata de obicei următorii parametri pentru fiecare tip de ventilator, ce acţionează asupra unei game largi de presiune statica:

1.Debitul de aer în metru cub pe minut. 2.Viteza de ieşire 3.Turatia în rotaţii pe minut. 4.Puterea electrica necesara. 5.Presiunea statica. Curbele de performanta ale ventilatoarelor şi caracteristicile sistemului Curbele de performanta ale variatelor tipuri de ventilatoare sunt prezentate grafic (pentru

viteza şi densitate a aerului constante) a relaţiei dintre presiunea totala, presiunea statica, necesarul de energie şi eficienta mecanica şi statica la debitul de aer existent, pentru gama de debite dorita (uneori numita caracteristica). Orice sistem de ventilaţie ce consta din tubulatura, baterii de încălzire, dispozitive de curăţare a aerului, filtre etc., are un sistem caracteristic care individualizează acel sistem şi este independent de orice ventilator care poate fi aplicat sistemului. Aceasta caracteristica poate fi exprimata în forma de curba exact acelaşi mod ca şi caracteristicile ventilatorului.

Caracteristicile unui sistem tipic sunt prezentate în Fig. 6.41. Aceste curbe sunt trasate urmând legea parabolica simpla în care presiunea statica sau

rezistenta la curgerea aerului variază odată cu curgerea debitului prin sistem. Instalaţiile de încălzire şi ventilaţie urmează foarte fidel aceasta lege şi nici o eroare

serioasa nu este introdusa prin folosirea ei. Singurul punct comun celor doua curbe este punctul de la intersecţia curbei caracteristicilor sistemului şi curba caracteristicilor ventilatorului şi acesta este punctul de funcţionare al celor doua sisteme.

Fig. 6.41 Caracteristicile parabolice ale instalaţiei şi curbele caracteristice ale

ventilatorului Puterea necesara a ventilatorului. Puterea solicitata de un ventilator în funcţiune poate fi estimata cu următoarea

ecuaţie:

ηtpV

P∆⋅

=2,1

[W] (6.1)

În care: V[m3/s]-debitul pt[Pa] -presiunea totala η[−] -randamentul ventilatorului 1,2 este un coeficient de siguranţa care acoperă inacurateţea calculului.

Tipul de ventilator Randament Axial 0,55 – 0,66 Ventilator centrifugal cu gama de presiune scăzuta (aplicat în ventilaţia de confort)

0,65 – 0,85


73

6.3.2 Baterii (module) de încălzire şi răcire Sunt posibile multe metode diferite de încălzire a aerului în scopul ventilării. Într-o aplicaţie proiectata pentru aer cald, trebuie data atenţie efectelor stratificării în

clădirile înalte. Stratificarea măreşte pierderile de căldura prin acoperiş şi pereţi înalţi precum şi rata schimbului de aer din cauza efectului de piramida şi prin urmare apar pierderi în sistemul de ventilaţie. În multe cazuri, încălzirea cu aer cald este mai ieftina din punctul de vedere al costului iniţial, costurile de funcţionare, totuşi, vor fi mai mari decât pentru alt sistem de încălzire care asigura aceleaşi condiţii.

Sistemul de ventilaţie poate fi folosit foarte avantajos în timpul lunilor de vara cu bateria de încălzire închisa pentru a introduce aer exterior şi pentru a ajuta la îndepărtarea aporturilor de căldura. Aerul poate fi încălzit dintr-unul sau mai multe din următoarele motive:

Încălzirea materialelor Aer încălzit de completare pentru a suplini pierderile de ventilaţie Încălzirea pentru confort Încălzire pentru a reduce incidenta condensării Baterii de încălzire şi răcire a aerului Pentru încălzirea aerului, bateriile sunt folosite ca şi baterii de atenuare, de preîncălzire,

reîncălzire sau încălzitoare rapide. Aburul sau apa calda sunt de obicei agenţii termici folosiţi. Bateriile sunt de obicei folosite pentru răcirea aerului însoţite sau nu de dezumidificare. O mare parte a echipamentului bateriilor este proiectat pentru a suporta atât răcirea sensibila cat şi dezumidificarea. Ansamblul include de obicei modalitatea de curăţare a aerului pentru a proteja bateria de acumulările de mizerie şi pentru a ţine praful şi materiile străine în afara spaţiului unde are loc condiţionarea aerului. Agentul de răcire pentru bateriile de răcire este de obicei apa răcita.

Pentru o răcire şi dezumidificare combinata, la bateriile de suprafaţa exista o alternativa în a pulveriza dezumidificatori. În puţine cazuri sunt folosite atât pulverizatorii cat şi bateriile. Bateriile pot fi apoi instalate în camerele de umidificare, ori în serie cu acestea ori dedesubtul lor. La alegerea între pulverizatori şi dezumudificatori de suprafaţa, trebuie luate în considerare avantajele fiecăruia.

Folosirea bateriilor face de multe ori posibil ca aceeaşi suprafaţa sa servească pentru răcire în timpul verii sau încălzire în timpul iernii prin circulaţia de apa rece într-un sezon şi de apa calda în celalalt, cu economii de durata în aparat şi instalaţie.

Bateriile sunt în principal de doua tipuri, acelea ce sunt realizate din tuburi şi ţevi simple şi acelea cu suprafeţe extinse. Transferul de căldura de la aerul trecând peste suprafaţa unei ţevi la un fluid curgând în aceasta este împiedicat de trei rezistente.

Prima este aceea dintre aer şi suprafaţa conductei şi este denumita de obicei rezistenta de suprafaţa exterioara. A doua este rezistenta la transferul de căldura prin conducţie prin metalul în sine. În final exista o alta rezistenta termica între suprafaţa interioara a conductei şi fluidul care curge prin aceasta.

Pentru aplicaţii sunt considerate atât rezistenta peretelui metalic la transferul de căldura cat şi rezistenta termica la suprafaţa interioara sau rezistenta stratului, deşi acestea sunt de obicei mici în comparaţie cu rezistenta pe partea aerului.

Economia în ceea ce priveşte spaţiul, greutatea şi costurile este avantajoasa în cazul scăderii rezistentei termice a suprafeţei exterioare. Acest lucru poate fi rezolvat prin creşterea suprafeţei exterioare cu ajutorul aripioarelor.

Pentru ca bateriile sa acţioneze eficient, ele trebuie sa fie proiectate astfel încât sa aibă o viteza a aerului uniforma pe întreaga suprafaţa frontala a bateriei de răcire sau a bateriei de încălzire. Aceasta este de importanta majora şi trebuie cunoscute specificaţiile producătorului în ceea ce priveşte minimul şi maximul vitezei aerului.

Din punctul de vedere al energiei şi al zgomotului, trebuie avut grija sa se prevină rezistenta curentului de aer exagerata. Aceasta se obţine prin folosirea în mod normal a cel mult cinci rânduri de ţevi.


74

Viteza normala a aerului pe suprafaţa frontala de-a lungul bateriilor cu suprafaţa extinsa prin aripioare este în mod normal mai mica decât 3,5 m/s. În anumite cazuri este posibila utilizarea de viteze mai mari.

Fig. 6.42 Baterii de tubulatura pentru încălzire sau răcire (pentru canale rectangulare şi

circulare) Încălzitoare de aer electrice Acestea au avantajul de a fi unităţi cu costuri de instalare reduse, costurile de funcţionare,

depinzând totuşi de sursa de electricitate, sunt de obicei mai mari decât cele utilizând alte surse de energie. Viteza aerului printr-o baterie de încălzire trebuie sa fie pentru a asigura puterea indicata de producător, încadrându-se în gama de temperaturi de siguranţa. La unităţile mari, sarcina electrica este echilibrata pe cele trei faze de alimentare cu energie.

Fig. 6.43 Încălzitoare electrice de linie (pentru tubulatura rectangulara şi circulara)

Încălzitoarele sunt de obicei împărţite într-un număr de secţiuni pentru a putea asigura

reglarea echipamentelor pe etape. Trebuie acordata o atenţie deosebita la izolarea electrica a fiecărei secţiuni, înaintea îndepărtării ei din carcasa. Încălzitoarele trebuie sa fie interconectate electric cu motorul ventilatoarelor, pentru a permite ca încălzitorul electric sa fie închis când ventilatorul se opreşte sau când viteza aerului este mai redusa decât nivelul pentru care încălzitorul a fost proiectat. Riscul de incendiu în condiţii de funcţionare anormale trebuie sa fie contracarat prin folosirea unui întreruptor poziţionat potrivit, sensibil la temperatura, cu resetare manuala.

Cerinţe pentru răcire şi încălzire Pentru a determina necesarul de căldura pentru încălzirea aerului, pot fi folosite

următoarele relaţii:

3600

hVQ

∆⋅⋅=

ρ [kW] (6.2)

În care: V[m3/s]-debitul de aer ρ(~1.2) [kg/m]- densitatea aerului ∆h [kj/kg]- Diferenţa de entalpie a aerului


75

sau o ecuaţie simplificata ce poate fi folosita în condiţii normale:

( )ei ttVtcV

Q −=∆⋅⋅⋅

= 36,03600

ρ[kW] (6.3)

unde: c - căldura specifica a aerului ti-te - temperatura înainte şi după răcirea sau încălzirea aerului (ºC) 6.3.3 Recuperatoare de căldură Recuperatorul de căldura este un echipament care este folosit pentru realizarea

confortului. Este un schimbător de căldura aer-aer. În aplicaţii pentru realizarea confortului schimbătorul de căldura aer - aer scade entalpia aerului proaspăt în timpul sezonului cald şi o măreşte în timpul sezonului reci prin transferarea energiei între aerul proaspăt introdus şi aerul evacuat.

În paralel cu echipamentele din comerţ de recuperare a energiei, pentru utilizări rezidenţiale sau comerciale la scara mica sunt disponibile ventilatoare prefabricate de mărime mica cu elemente de recuperare a căldurii asamblate în interiorul lor (Fig.6.44). Dispozitivele de recuperare a căldurii aer-aer, pentru realizarea confortului, pot fi dispozitive de recuperare a căldurii sensibila (transferând doar energie sensibila) sau dispozitive de recuperare a căldurii totale (transferând atât energie sensibila cat şi umiditatea).

Fig. 6.44. Ventilatoare prefabricate de mărime mica, cu recuperator de energie

montat în interior Schimbul ideal de căldura aer-aer îndeplineşte următoarele funcţiuni:

- Permite modificarea temperaturii între curenţii de aer participanţi - Permite transferul umezelii datorita presiunii parţiale între cei doi curenţi - Blochează total transferul de aer între cei doi curenţi încrucişaţi, contaminaţi biologic sau cu impurităţi

Recuperatoarele de căldura sunt recunoscute ca echipamente importante în recuperarea energiei din aerul evacuat, care altfel ar fi irosita.

Doua tipuri generice de schimbătoare de căldura aer-aer sunt considerate pentru recuperarea căldurii sau căldurii şi umidităţii. Unul dintre acestea este schimbătorul de căldura regenerativ, numit în mod uzual schimbător de căldura rotativ. Celalalt este recuperatorul de căldura cu placi plate. Cele mai obişnuite tipuri folosite pentru realizarea confortului la clădirile publice sunt cu placi fixe, rotativ şi cu tuburi termice.

Schimbătoarele tip placa fixa pe suprafaţa nu au părţi de mişcare. Straturi de placi alternante, separate şi etanşe formează coridoare pentru introducerea aerului proaspăt şi aerului viciat. Căldura este transferata direct din curentul de aer cald în curentul de aer rece prin plăcile de separare ale schimbătorului.


76

Fig. 6.45 Recuperator de căldura cu placi fixe

În mod normal, atât căldura latenta de condensare cat şi căldura sensibilă sunt recuperate

prin placa de separare în curentul de aer rece (proaspăt). Astfel, energia este transferată, dar nu şi umiditatea. Plăcile de schimb de căldura fixe pot transfera în mod economic căldura recuperata şi o energie totala mare pentru ca ele au doar suprafaţa de transfer elementara pentru separarea curenţilor de aer. Se poate atinge o recuperare a 80 % sau mai mult din căldura evacuata care în mod normal ar fi irosita. Simplitatea şi lipsa parţilor în mişcare, se adăuga la trăinicia, durata de viata mare, energie mica consumata auxiliar şi siguranţa în exploatare a acestor recuperatoare.

Un schimbător de căldură rotativ aer – aer are un cilindru rotativ umplut cu un mediu permeabil la aer având o suprafaţa interioara mare. Aerul introdus respectiv aerul evacuat, curg fiecare printr-o jumătate a schimbătorului, în contracurent (Fig. 6.46).

Suprafaţa de schimb termic poate fi selectata sa recupereze doar căldura sensibilă sau căldura totala (căldura sensibilă şi căldura latentă).

Fig. 6.46 Schimbător de căldura rotativ

Într-un schimbător de căldura rotativ, un strat de substanţa absorbanta de umiditate aplicat pe suprafaţa cilindrului rotativ absoarbe umiditatea în timp ce acesta trece prin curentul de aer mai umed. Odată absorbita de stratul aplicat, umiditatea se deplasează împreuna cu cilindrul rotativ în mişcare pana când ajunge în curentul de aer mai puţin umed, unde se evapora din stratul aplicat în curentul de aer. Astfel, curentul de aer umed este uscat în timp ce aerul uscat capătă umiditate. În transferul de căldura total, atât căldura sensibila cat şi căldura latenta funcţionează simultan. Deoarece schimbătoarele de căldura rotative funcţionează pe principiul contracurentului şi în mod normal utilizează guri de trecere a aerului cu diametre mici, sunt destul de compacte şi pot avea randamente de transfer ridicate.


77

Un schimbător de căldură cu tuburi termice este un dispozitiv de recuperare a energiei pasive. În exterior arata ca o ţeava normala cu aripioare sau spirale, doar ca ţevile nu sunt interconectate şi tubul termic este împărţit în doua secţiuni: de evaporare şi de condensare de câtre o lamela despărţitoare (Fig.6.47.). Aerul cald trece prin secţiunea de evaporare a tubului termic iar aerul rece trece prin secţiunea de condensare a tubului termic. Transferul de căldura se face prin vaporizarea lichidului în partea calda, de unde preia căldura, şi condensarea acestuia la partea rece a recuperatorului, unde cedează căldura de condensare. Lichidul condensat se întoarce în zona calda prin gravitaţie, în cazul poziţiei verticale şi prin capilaritate în cazul poziţiei orizontale, după care ciclul se repeta.

Tuburile termice orizontale (Figura 6.48) sunt fabricate cu o structura capilara integrala, umpluta cu un lichid corespunzător şi în permanenta închis. Fluidul de lucru este în mod normal un agent frigorific de clasa I, dar alţi fluorucarbonati, apa, şi alţi compuşi chimici sunt folosiţi pentru aplicaţii în funcţie de cerinţele de temperatura.

Modelele cu aripioare includ lamele continue ondulate, lamele continue netede, şi aripioare în spirala. Modificând forma aripioarelor şi dimensiunile ţevii se schimba pierderea de presiune la o viteza frontala data.

Fig. 6.48 Schimbătorul de căldură cu tuburi termice

Principiul de funcţionare Debitul de aer cald plutind deasupra capătului secţiunii de evaporare a tubului termic

vaporizează fluidul de lucru. Diferenţa de presiune conduce vaporii rezultaţi în secţiunea de condensare a tubului termic unde vaporii se condensează.

6.3.4 Filtre Aerul înconjurător CONTINE diferite impurităţi aflate în aer care sunt un amestec de

fum, ceata, vapori, particule granulate uscate, bio aerosoli precum şi fibre naturale şi sintetice. Ar putea de asemenea sa conţină organisme vii, ca şi spori de mucegai, bacterii şi polen de plante, care pot cauza boli sau reacţii alergice.

Dimensiunea aerosolilor sunt de la 0.01 µm şi mai mici pentru particule proaspăt formate; pana la 0.1 µm pentru particulele existente şi fum de ţigara; de la 0.1 la 10 µm pentru particulele de praf, microorganisme; şi pana la 1 00 µm şi mai mare pentru particulele de praf din aer, polen. Aceasta varietate de dimensiuni de particule şi concentraţii face imposibila proiectarea unui epurator de aer care sa servească la toate aplicaţiile.

Domenii diferite de aplicare cer diferite randamente şi diferite trepte de curăţire a aerului. Cele mai mici particule ale prafului atmosferic sunt cele mai rele elemente în murdărirea şi decolorarea interioarelor construcţiilor. Filtrele de aer electrice sau filtrele uscate de randament mediu sau înalt sunt necesare pentru înlăturarea particulelor mici în special cele respirabile, care trebuie controlate din motive de sănătate. Ca şi în majoritatea dispozitivelor de filtrare a aerului, tubulatura care intra şi iese dintr-un filtru obişnuit trebuie poziţionata în aşa fel încât debitul de aer sa fie distribuit uniform pe suprafaţa frontala a filtrului. Exista doua tipuri generale de filtre de aer în funcţie de cerinţele de confort; filtre casetate şi filtre electrice.


78

Fig. 6.49 Caseta pentru filtre cu saci, cu o suprafaţa de trecere mare, pentru reţinerea particulelor mari, cu fibre din material plastic, care pot fi spălate.

Dintre cele doua tipuri de filtre panou (filtru umed şi filtru uscat cu suprafaţa extinsa) doar filtrul uscat cu suprafaţa extinsa este folosit în domeniul confortului.

Materialul în filtrele de aer uscate sunt: fibre de ţesături de diferite grosimi, dimensiuni, şi densităţi. Fibrele de sticla, de celuloza şi alte materiale sunt folosite în comerţ. Materialul din filtrele de aceasta clasa sunt deseori susţinute de o reţea în forma de buzunar sau în forma de V sau cu cute radiale. Cutele materialului oferă un raport ridicat a suprafeţei de filtrare fata de zona de intrare a aerului permiţând în acelaşi timp pierderi de presiune mici şi viteze reduse ale aerului. La unele modele materialul filtrant poate fi curăţit şi montat înapoi pe reţeaua de susţinere. La majoritatea modelelor filtrul este schimbat după ce ajuns la capacitatea maxima de reţinere a prafului.

Filtre electrostatice Filtrele electrostatice pot fi filtre de înaltă eficienţa folosind precipitaţia electrostatica

pentru a înlătura şi colecta particulele contaminate cum ar fi: praful, fumul, polenul. Filtrul se compune dintr-o secţiune de reţinere şi o secţiune de ionizare. În secţiunea de

ionizare electrozi de dimensiuni mici încărcaţi pozitiv cu 6 şi 25 kV sunt suspendaţi echidistant între placi. Încărcătura electrica din electrozi creează un câmp de ionizare pentru încărcarea electrica a particulelor. Ionii pozitivi creaţi în acest câmp plutesc prin câmpul de aer şi încărca pozitiv particulele de praf din câmpul de aer. Particulele de praf astfel încărcate trec în secţiunea colectoare formata din placi.

Secţiunea colectoare este formata dintr-un număr de placi paralele poziţionate la o distanta egala una de cealaltă, încărcate pozitiv cu un curent de 4 - 10 kV. Particulele de praf trecând în aceasta secţiune de colectare sunt împinse pe placi de câtre câmpul electric pozitiv cu care sunt încărcate în acest fel fiind înlăturate din curentul de aer şi colectate de câtre placi.

Celulele filtrelor electrice necesita o curăţare periodica cu detergent şi apa calda. Unele modele sunt prevăzute cu dispozitiv automat de spălare iar altele necesita înlăturarea şi curăţarea celulelor filtrante.

6.3.5 Canale La proiectarea tubulaturii de ventilaţie obiectivul este realizarea unui sistem care, între

limitele admise de spaţiu şi zgomot pentru tuburi transmite eficient un debit de aer către toate destinaţiile menţinând în acelaşi timp un echilibru între costurile de investiţie şi întreţinere. Problema este ca debitul de aer introdus sa poată fi distribuit uniform.

Tubulatura impune pierderea de presiune pe circuitul aerului care trebuie sa fie învinsa de consumul de energie mecanica. Aceasta energie este de obicei data de către un ventilator.

Canalele de introducere şi evacuare pot fi din otel, aluminiu. Tubulatura din tabla de oțel trebuie sa fie aibă o grosime minima de la 0.3 mm la 3mm. Elementele de rigidizare exterioare unt formate din foi de metal sau din elemente structurale.

Tubulatura din metal este deseori dotata cu materiale fonoabsorbante pentru a reduce zgomotul aerodinamic. Deşi multe materiale sunt fonoabsorbante tubulatura trebuie sa fie totodată rezistenta şi la eroziune şi foc şi sa aibă proprietăţi compatibile procesului tehnologic unde urmează a fi folosita. Pentru viteze mari a debitului de aer, este indicata folosirea pereţilor dubli, dintr-un material performant.


79

6.3.6 Atenuatoare de zgomot Transmiterea sunetului este o problema importanta la sistemele de ventilaţii pentru clădiri

rezidenţiale şi publice. O instalaţie corect proiectata asigura proiectantul ca nu vor exista plângeri ulterioare privind nivelul de zgomot.

Urechea umana, când simte variaţii de presiune ca şi zgomot, îl transfera creierului unde este interpretat ca şi sunet. De aceea, sunetul ca şi fenomen, este o variaţie a presiunii într-un punct fixat în aer sau în alt mediu elastic, cum ar fi apa, gazul sau solidele.

Când un sunet este redus, energia sunetului trebuie convertita într-un alt tip de energie, cum ar fi energia cinetica a unui mediu, sau căldura.

Tonul pur consta într-o singura frecventa, deşi în mod normal toate sunetele sunt un amestec de mai multe frecvente. Pe scara auditiva, frecventele pot fi normal între 20 Hz şi 16000 Hz. Scara auditiva depinde de gradul de sensibilitate a urechii ascultătorului. Daca frecventa este sub 20 Hz, se numesc infrasunete iar pentru frecvente mai mari de 16000 Hz, se numesc ultrasunete.

Daca nivelul de zgomot al unui ventilator depăşeşte limitele admise, se pot lua masuri suplimentare pentru a-l reduce. Folosirea de atenuatoare de zgomot, funcţionând pe principiul absorbţiei, este o metoda foarte eficienta. Aceste tipuri de atenuatoare asigura reduceri mari de zgomot, generând în acelaşi timp, creşteri mici ale rezistenţei aeraulice. Atenuatoarele de zgomot circulare şi rectangulare sunt disponibile teoretic orice dimensiuni. Toate atenuatoarele pot fi desigur folosite împreuna cu orice tip de ventilator pentru a reduce zgomotul radiant produs.

Fig. 6.50 Atenuator de zgomot rectangular şi circular

Atenuatoarele de zgomot sunt fabricate din otel galvanizat, prevăzut cu vata minerala,

acoperite cu pânza, pentru prevenirea coroziunii. Cantitatea de zgomot redusa se determina folosind principiul comparării. Se compara

reducerea zgomotului într-o conducta cu şi fără atenuatorul de zgomot. Când va fi măsurata fără atenuator, atenuatorul va fi înlocuit de o bucata de tubulatura, rigida, dreapta şi sensibila la zgomot. Atenuarea este calculata la:

De=Lo-Lm [dB] (6.4) Lo – nivel sonor fără atenuator Lm – nivel sonor cu atenuator

Randamentul unui atenuator depinde în mare parte de frecventa sunetului sursa, de aceea atenuarea se stabileşte pe baza spectrului octav. Zgomotul de joasa frecventa este mai dificil de atenuat decât frecventele ridicate. De aceea este necesara un atenuator mai mare sau mai eficient. Este necesar sa se cunoască nivelul de zgomot produs de către un ventilator pentru a alege atenuatorul.

La alegerea atenuatorului pentru o instalaţie de ventilaţie trebuie sa ţină cont şi de celelalte elemente componente ale sistemului (coturi, reducţii, etc.). Pentru a evita regenerarea sunetului datorita vitezei aerului pe suprafaţa conductei, viteza aerului ar trebui sa fie minima.

Pentru a calcula sunetul relevant, atenuatorul de zgomot trebuie sa fie scăzut din nivelul de zgomot produs de ventilator. Aceasta ar trebui făcuta în banda de frecventa. Pentru o mai buna atenuare a zgomotului, se pot instala mai multe atenuatoare de acelaşi diametru unul după altul.


80

6.2 Instalații de ventilare și climatizare pentru automobile 6.2.1 Sistemul de încălzire şi ventilaţie

Sistemul de încălzire de bază este proiectat să asigure, încălzirea, ventilarea, dezgheţarea parbrizului şi la unele modele dezaburirea geamurilor laterale. Sistemul conține următoarele elemente:

1. Ansamblul ventilator (suflantă) climatizare Asigură şi controlează curgerea aerului de la priza de aer pentru o prelucrare ulterioară şi/sau distribuire.

2. Radiatorul de încălzire Transferă căldura de la lichidul de răcire al motorului la aerul admis prin priza de aer, încălzindu-l.

3. Volet de aer Reglează cantitatea de aer ce trece prin radiatorul de încălzire, controlând temperatura şi amestecul de aer încălzit şi neîncălzit.

4. Voletul de mod de lucru (dezgheţare) Reglează curgerea şi distribuirea aerului prelucrat către conductele de distribuire (de încălzire sau dezgheţare). Acest panou (fig. 6.51) montat în consolă conţine trei butoane de control rotative, şi două acţionate prin împingere: un buton de control temperatură (5), rotativ, acţionat prin cablu, care variază cantitatea de aer exterior amestecat cu aerul încălzit; un buton rotativ de control al modului de lucru (4), care controlează distribuirea aerului între parbriz, tabloul de bord şi podea şi acţionează prin vacuum; şi un comutator de control rotativ (3) a celor patru viteze ale suflantei; un buton acţionat prin împingere (1) întrerupe aerul exterior, când acest întrupător este apăsat aerul exterior nu intră către habitaclu; celălalt buton acţionat prin împingere (2) este comutatorul A/C, când acest comutator este apăsat sistemul de aer condiţionat este pornit. Dacă comutatorul rotativ de control (3) al suflantei cu patru viteze este pe poziţia ″OFF″, sistemul de aer condiţionat este pe ″OFF″ indiferent de poziţia comutatorului A/C (2).

Fig. 6.51 Panou control climatizare

1-buton selectare sursă aer;2-buton comandă A/C; 3-comutator viteze suflantă; 4-comutator mod lucru aer; 5 - comutator trepte de temperatură; Pentru a varia temperatura aerului ce intră în vehicul se roteşte butonul de control temperatură spre stânga sau pe porţiunea albastră pentru aer rece şi spre dreapta sau pe porţiunea roşie pentru aer cald. Poziţionând acest buton între aceste două extreme conducătorul va putea ajusta temperatura aerului după dorinţă. Suflanta are patru viteze şi lucrează complet independent de amândouă butoanele de control al temperaturii şi al modului de lucru. Viteza suflantei poate fi modificată în orice mod, indiferent de temperatură. În figura 6.52 este prezentat modul de amplasare a aeratoarelor pentru distribuirea aerului rece sau cald în habitaclul automobilelor.


81

Fig. 6.52 Sistemul de încălzire-ventilație

A- aeratoare dezaburire geamuri laterale; B-aeratoare laterale; C-aerator central; D-aeratoare dezaburire parbriz; E- aer extern.

6.2.2 Sistemul de climatizare În general automobilele au trei tipuri diferite de sisteme de aer condiţionat. Deşi fiecare

dintre cele trei tipuri diferite, concept şi design sunt foarte asemănătoare cu una de alta. Componentele cele mai comune, care alcătuiesc aceste sisteme auto sunt următoarele (fig. 6.53): Compresor, condensator, vaporizator, valva de expansiune termică, receptor-uscător, acumulator.

Sistemul de condiţionare a aerului utilizează ca agent refrigerator HFC-134a (R-134a) şi ulei refrigerator poliachilenglicol (PAG) care nu sunt compatibile cu agentul refrigerator CFC-12 (R-12) şi cu uleiul mineral. A nu se folosi agent R-12 sau ulei mineral în acest sistem, şi a nu se încerca utilizarea echipamentului de service R-12;

Sistemul V5 A/C Compresorul V5 este un compresor cu pistoane şi cursă variabilă care îndeplineşte cerinţele condiţionării aerului montat pe motoarele cu ardere internă, în orice condiţii, fără ciclare. Mecanismul de bază al compresorului e o placă oscilantă cu unghi variabil ce acţionează cinci pistoane orientate axial. Centrul de control al cursei compresorului este o supapă de control plasată în capacul spate al compresorului care sesizează presiunea de absorbţie a acestuia. Unghiul plăcii oscilante şi cursa pistoanelor sunt controlate de diferenţa de presiune absorbţie-carcasă. Când cererea de capacitate A/C e mare presiunea de absorbţie e deasupra punctului de control; supapa va menţine o curgere de la carcasă la absorbţie, neexistând diferenţă de presiune de la carcasă la absorbţie şi pistoanele vor avea cursă maximă. Când cererea de capacitate A/C e scăzută şi presiunea de absorbţie atinge punctul de control, supapa va lăsa să curgă gaz de descărcare în carcasă şi va închide trecerea dintre carcasă şi camera de absorbţie. Unghiul plăcii oscilante e controlat de forţa de balansare pe cele cinci pistoane. O uşoară creştere a diferenţei de presiune carcasă-absorbţie va crea o forţă totală pe pistoane determinând o mişcare a tijei pivotante a plăcii oscilante, reducându-i unghiul.


82

Componentele sistemului – funcţionare Compresorul Toate compresoarele sunt acţionate cu curea de către arborele cotit al motorului printr-o fulie cuploare. Fulia compresorului se roteşte fără a antrena arborele până când se alimentează bobina cuplajului electromagnetic. Când se aplică tensiune pentru a activa bobina cuplajului, ansamblul de cuplare placă-butuc este tras înapoi către fulie. Forţa magnetică atrage placa cuplajului către fulie realizând un tot unitar care antrenează arborele compresorului. Arborele compresorului odată acţionat se comprimă vaporii de agent refrigerator de la presiune joasă la presiune şi temperatură înalte. Odată cu agentul refrigerant e transportat şi uleiul refrigerant care face ungerea compresorului. Supapa de siguranţă Compresorul e echipat cu o supapă de siguranţă plasată în sistem ca un factor de siguranţă. În anumite condiţii agentul refrigerant poate depăşi, pe partea de descărcare, presiune de lucru proiectată. Pentru a preveni deteriorarea sistemului, supapa e proiectată să se deschidă automat la aproximativ 31,4-36,23 bari în sistemul R-12, 31,71-41,37 bari în sistemul R-134a. Condiţiile care pot face supapa să se deschidă (comutator întrerupere presiune înaltă defect, ventilator de răcire inoperant, etc.) trebuie corectate şi dacă e necesar, uleiul şi agentul refrigerant trebuie înlocuite. Condensatorul Ansamblul condensator, plasat în faţa radiatorului motorului, e alcătuit din serpentină cu aripioare pentru a oferi un transfer rapid de căldură. Aerul care trece prin condensator răceşte vaporii de înaltă presiune de agent refrigerant condensându-i în fază lichidă. Tubul (orificiul) de expansiune Tubul de plastic de expansiune, cu apărătoarea sa, este plasat în ţeava de intrare la evaporator la conexiunea cu linia de lichid. Printr-o îngustare a liniei de lichid refrigerant de înaltă presiune transformă curgerea către evaporator într-o curgere de lichid de joasă presiune. Tubul de expansiune şi orificiul său sunt protejate de îmbâcsire cu ecrane filtrante atât la intrare cât şi la ieşire. Ansamblul tubului nu se repară în caz de defectare, se înlocuieşte în întregime. Când motorul e oprit cu sistemul A/C lucrând, agentul refrigerant va curge din partea de presiune înaltă a tubului (orificiului) de expansiune către partea de joasă presiune până când se vor egaliza presiunile. Aceasta se poate constata datorită unui sunet estompat a curgerii lichidului (hârşâit) pentru circa 30 până la 60 secunde în condiţii normale. Evaporatorul Evaporatorul este un dispozitiv care răceşte şi dezumidifică aerul înainte de a intra în vehicul. Lichidul refrigerant de înaltă presiune curge prin tubul (orificiul) de expansiune în zona de joasă presiune a evaporatorului. Căldura din aerul ce tranzitează prin evaporator este transferată la suprafaţa sa exterioară de răcire, aerul răcindu-se. În acest proces de transmitere a căldurii de la aer la suprafaţa evaporatorului, umiditatea din aer se condensează pe suprafaţa exterioară a evaporatorului de unde este evacuată ca apă. Acumulatorul

Conectat la conducta de ieşire din evaporator, ansamblul acumulator etanş acţionează ca un rezervor de vapori şi ceva lichid refrigerant cât şi de ulei refrigerant ce vin de la evaporator. La fundul acumulatorului de află desicant care acţionează ca absorbant al umidităţii care ar putea intra în sistem. Lângă conducta de ieşire din acumulator, aflată la bază sa, există un orificiu de curgere ce asigură returul uleiului către compresor. O supapă Schrader de joasă presiune este aşezată în vârful acumulatorului. Un racord Schrader asemănător poate fi livrat pentru montarea contactului de ciclare a presiunii (doar la sistemul CCOT). Nu este necesar a se goli sistemul pentru a se înlocui comutatorul. Acumulatorul nu se repară, se înlocuieşte întregul ansamblu.


83

Radiatorul de încălzire Radiatorul de încălzire încălzeşte aerul de climatizare înainte de a intre în vehicul. Lichidul de răcire a motorului circulă prin radiator pentru a încălzi aerul admis din exterior ce trece prin aripioarele sale. Acest radiator e mereu operaţional şi poate fi folosit pentru a ridica temperatura aerului în modul A/C sau în modurile încălzire sau ventilaţie.

Fig. 6.53 Elementele componente ale instalației de climatizare

Fig. 6.54 Sistemul de climatizare în secțiune (vedere laterală)

A-suflantă; B-volet admisie aer; C-volet încălzire sau A/C; D-volet distribuție; E-volet dezghețare; F- radiator încălzire; G-evaporator.


84

Întrerupător presiune înaltă compresor In partea superioară a capacului spate compresor se află întrerupătorul de înaltă presiune

care este un dispozitiv de protecţie la presiuni excesive in capul compresorului şi la pierderi de agent refrigerant prin supapa de suprapresiune. Normal închis, întrerupătorul va deschide circuitul pe partea e presiune înaltă la circa 29,65 bari ±1,38 bari şi se reînchide circuitul la cca 13,75 bari ±3,45 bari.

Întrerupătorul de presiune joasă Protecţia compresorului este asigurată pe unele vehicule prin întrerupătorul de joasă

presiune ce va deschide in condiţii de subîncărcare. Acesta poate fi plasat pe linia de lichid sau in spatele capului compresorului şi, totodată împiedică compresorul să lucreze pe vreme rece.

Întrerupătorul servodirecţiei sau de anticipaţie Relantiul la unele vehicule este menţinut prin decuplarea compresorului (comutare pe

normal. închis) când se impune o încărcare mare pe servodirecţie. Pe alte vehicule întrerupătorul (normal deschis) dă un semnal la ECM ce permite sistemelor de controlare a motorului să compenseze încărcarea mare pe servodirecţie.

Comutator scurtcircuitare compresor la deschidere maximă a clapetei de acceleraţie (WOT)

Comutatorul plasat la clapeta de acceleraţie deschide circuitul cuplajului compresorului in timpul deschiderii maxime a clapetei de acceleraţie. Acest comutator acţionează un releu ce comandă funcţionarea cuplajului compresorului.

Pe vehiculele echipate cu MPI, la accelerarea la maxim TPS trimite un semnal la ECM care comandă cuplajul compresorului.

Releu de întârziere A/C (încorporat în ECM) Acest releu controlează curentul în întreg sistemul de condiţionare a aerului şi realizează

o scurtă întârziere a funcţionării A/C după pornirea motorului.


85

BIBLIOGRAFIE

1. Duţă Gh., Instalaţii de ventilare şi climatizare, Editura didactică, Bucureşti, 1978. 2. Gavrilă Marin, Tehnica frigului și echipamente de climatizare, Note de curs frecvență

redusă, 2005. 3. Niculiță Petru, Îndrumătorul specialiștilor frigotehniști din industria alimentară, Editura

Ceres, București, 1991. 4. Niculiță P., Ceangă E., Bumbaru S., The automation of refrigeration plants, Editura

tehnică, București, 1993. 5. Sârbu Ioan, Instalaţii frigorifice, Curs pentru uzul studenţilor, Facultatea de Construcţii,

Timişoara, 1993.

instala ii de climatizare · pdf fileinstala ii de climatizare 3 1.2 clasificarea instala...

Documents