Lucrarea nr. 8. STUDIUL UNEI CENTRALE DE CLIMATIZARE CONSTRUCȚIE. FUNCȚIONARE. REGLAREA PARAMETRILOR CLIMATICI 1. Scopul lucrării Lucrarea are ca scop: - identificarea elementelor componente ale unei centrale de climatizare; - fixarea cunoştinţelor privind funcţionarea unei centrale de climatizare; - formarea deprinderilor privind reglarea parametrilor climatici. 2. Noțiuni teoretice Aerul condiţionat înseamnă reglarea temperaturii şi a umidităţii. Toţi parametrii pot să fie stabiliţi. În cazul sistemelor de climatizare performante, se poate realiza chiar şi sterilizarea aerului. Sistemele de climatizare obişnuite au în componenţă instalaţii de ventilare mecanică, de încălzire/răcire, de uscare/umidificare şi elemente de reglare automată. În figura 1 sunt prezentate elementele componente ale unei centrale de climatizare. Fig. 1. Centrala de climatizare Elementul suplimentar pentru tratarea aerului este instalaţia de umidificare care poate fi: Generatorul de abur: este format dintr-un rezervor de apă care este conectat la canalul de aer. Bateriile de temperatură ridicată sau energia electrică 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 sursă externă poziţionată aproape de centrală este injectat în aer. Spălătorul de aer: Este alcătuit dintr-o cameră care conţine o instalaţie de pulverizare a apei, un rezervor de colectare şi o secţiune pentru evacuare. 1
Deoarece umiditatea relativă 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 electrică), pentru umidificarea aerului în situaţiile curente se utilizează centrala de climatizare. 3. Structura centralei de climatizare din laborator În cadrul laboratorului se prezintă o centrală de climatizare realizată la scară redusă sum forma unei machete experimentale (fig. 2). Fig. 1. Machetă experimentală de centrală de climatizare Macheta experimentală, după cum se vede şi în imagine se compune din: 1- incinta climatizată realizată din plexic transparent; 2- centrala de climatizare (conţine compresorul, condensatorul, vaporizatorul, ventilatoarele); 3- vana cu patru căi; 4- panoul de comandă; 5- umidificatorul; 6- tubulatura de introducere a aerului climatizat în incintă; 7- tubulatura de aspiraţie a aerului de către centrala de climatizare şi de evacuare a aerului din incintă; 8- clapetă de mixare aer; 9- gură de aspiraţie aer prosăt prevăzută cu filtru; 10- senzor de temperatură şi umiditate. 2
Instalații de climatizare Lucrarea nr. 8 Capsula agregatului frigorific Compresorul frigorific aspiră un amestec de vapori de agent frigorific şi ulei din interiorul capsulei şi îl refulează pe colectorul de refulare. Acest colector, fiind singura legătură rigidă a ansamblului electrocompresor cu capsula agregatului, pentru a atenua vibraţiile electrocompresorului ce se transmit prin el, acesta se realizează sub forma unei serpentine arcuite. Tot pentru a atenua vibraţiile ce se transmit instalaţiei, electrocompresorul se fixează pe baia de ulei prin intermediul a trei arcuri elicoidale, echidistanţe, cu rol de şuruburi elastice, iar capsula agregatului frigorific este fixat pe prelungirea panoului inferior al camerei frigorifice prin intermediul a patru suporţi de cauciuc, cu şuruburi. Pentru a evita pătrunderea aerului umed şi respectiv pierderile de agent frigorific şi de ulei capsula agregatului frigorific este etanşă. Etanşarea capsulei se face prin asamblarea nedemontabilă, prin sudare pe contur a carcaselor capsulei agregatului frigorific, după ce în prealabil a fost montat electrocompresorul pe baia de ulei. Alimentarea cu energie electrică a electrocompresorului, în condiţiile asigurării etanşări capsulei, se face folosind contacte de trecere ermetice, montate în peretele băii de ulei. Electromotorul de antrenare al compresorului frigorific este un electromotor monofazic, asincron cu rotor în scurtcircuit, cu doi poli, de curent alternativ, cu tensiunea de 220 V şi frecvenţă de 50 Hz, care funcţionează cu o turaţie între 2800 şi 3000 rpm. El funcţionează în interiorul capsulei agregatului frigorific, în mediu de freon şi ulei, dar fără conţinut de umiditate. Din această cauză el trebuie realizat într-o variantă constructivă simplă şi sigură, din materiale care nu interacţionează chimic cu freonul şi uleiul de ungere, rezistent la temperaturi ridicate. Pentru a rezolva problema pornirii, respectiv pentru a scoate din repaus rotorul electromotorului, la pornite, cu ajutorul unei bobine secundare montate geometric decalat, pe stator, cu 90 faţă de bobina principală, se generează un câmp magnetic decalat cu 90 faţă de câmpul magnetic principal. Bobinele statorului sunt realizate din fir de cupru emailat, cu diametrul de 1-1,5 mm, pentru bobina principală şi, respectiv, cu diametrul de 0,5 mm, pentru bobina secundară. Pentru electrocompresorul cu puterea de 1/6 CP, rezistenţa bobinei principale este de 15,74 I Ω iar cea a bobinei secundare de 49 I Ω. Compresorul frigorific al agregatului este un compresor de la DANFOSS NL7F 105G cu piston orizontal, monocilindric, cu mecanism culisant, amplasat în partea superioară a capsulei agregatului frigorific, montat peste electromotor. Pentru electrocompresorul cu puterea de 1/6CP, compresorul frigorific are o cilindree de 7.27 cm3, debit 1,52m3/h,curentul nominal absorbit 1,32 A, putere racire în functie de vaporizare la -10 C 232W,-35 C 92W, încărcătura ulei 320 cm3, răcire compresor V(ventilator), masa 9,5 kg, tensiunea de Fig. 3. Compresorul frigorific alimentare 220V. Condensatorul instalaţiei frigorifice este un schimbător de căldură prin suprafaţa care asigură răcirea şi condensarea vaporilor fierbinţi de agent frigorific refulaţi de compresor, folosind ca agent de răcire aerul ambiant, în circulaţie cu ajutorul unui ventilator. El se află amplasat în spatele camerei frigorifice. Iniţial condensatorul a fost realizat, din teava de cupru de 6 mm cu dimensiunile: L -150 mm; l -120 mm, H -50 mm. Suprafaţa suplimentară de Fig. 4. Condensatorul 3
Instalații de climatizare Lucrarea nr. 8 răcire (tolele din tablă de aluminiu) se fixează pe serpentină prin sertizare sau prin brazare. Principalul dezavantaj al acestui aparat, schimbător de căldură îl reprezintă rezistenţele termice în zonele de fixare a tolelor precum şi regimul termic neuniform al transferului de căldură, diferit atât pe verticală unui rând de serpentină, cât şi pentru diferitele rânduri consecutive de serpentine verticale. Vaporizatorul instalaţiei frigorifice este un schimbător de căldură prin suprafaţă, care asigură răcirea aerului din interiorul camerei. Aici, preluând căldura, agentul frigorific se vaporizează. Aerul este agentul purtător de frig între vaporizator şi camera climatizată. De regulă, vaporizatoarele asigură răcirea aerului prin convecţie naturală. Mai nou, pentru a intensifica transferul de căldură, se folosesc vaporizatoare ventilate, deci cu convecţie forţată. Asigurarea amorsării circulaţie naturale a aerului din incinta şi o uniformizare cât mai Fig. 5. Vaporizatorul bună a temperaturii în spaţiul răcit se obţine prin montarea vaporizatorului în partea superioară a spaţiului frigorific. Spre deosebire de condensator, vaporizatorul este un schimbător de căldură care funcţionează la presiuni (p0=l..2 bar) şi temperaturi (t0 = -30...-15 oc) mult mai mici. Astfel, el fiind supus unor solicitări termice şi mecanice mai reduse, atât tehnologia Rool-Bond cât şi aluminiul, ca material de execuţie, reprezintă soluţia ideală pentru realizarea vaporizatorului. 12345678- Panoul de comandă al centralei de climatizare Este alcatuit din (fig. 6): Modul universal de control de aer condiţionat; Lampă vizualizare functionatre compressor; Lampă vizualizare prezenţă tensiune; Controller de umiditate; Termostat; Sursă de tensiune continuă; Siguranţe automate; Termometru digital. Fig. 6. Panoul de comandă Controlerul universal pentru aer condiţionat Kitul conţine următoarele componente (fig. 7): 1. Placă electronică 2. Senzor de temperatură pentru vaporizator 4
3. Senzor de temperatură pentru telecomandă 4. Transformator electric 220V-12V 5. Telecomandă Caracteristici: Permite 5 moduri de lucru posibile; Comandă 3 trepte de viteză ale ventilatorului; Asigură acurateţe şi control stabil a temperaturii; Timer on / off; Functia de sleep; Dezgheţare periodică; Are doi senzori; Încălzirea aerului pentru a împiedica briza rece. Fig. 7. Controlerul universal pentru AC Controlerul de umiditate (fig. 8) este cel care comandă rezistenţa electrică care fierbe apa pentru a menţine umiditatea din incintă. Fig. 8. Controlerul de umiditate Schema electrică a centralei de climatizare Având în vedere că instalaţia de climatizarea conţine elemente alimentate cu energie electrică s-au realizat scheme electrice aferente elementelor respective. În figura 9 este prezentată schema electrică a centralei de climatizare realizată. 5
Fig. 9. Schema electrică a centralei de climatizare: F1-siguranţă automată 16A; F2-siguranţă automată 10A; M- modul controler de aer condiţionat; C1- controler umiditate; REZ U rezistenţă electrică pentru umiditate; R1- releu rezistenţă; C- compresor frigorific; M1- ventilator condensator; VR- vană cu 4 căi; M2- ventilator vaporizator; KND- contact normal deschis din controler umiditate; KND.R1- contact normal deschis al releului controlerului de umiditate; R2- releu compresor; R3- releu ventilator condensator; R4- releu vană cu 4 căi; R2- releu ventilator vaporizator; B1- lampă semnalizare prezenţă tensiune; B2- lampă semnalizare funcţionare compresor 4. Modul de lucru Se vor identifica elementele componente ale centralei de climatizare şi se vor însuși noțiunile privind funcționarea acesteia, prezentate la punctul 3. Se va pune în funcţiune centrala de climatizare prin conectarea fişei cordonului de racordare la priza de tensiune şi prin intermediul telecomenzii. Se va urmări funcționarea instalației; Parametrii climatici şi starea de funcţionare vor fi vizualizate la panoul de comandă. Cu ajutorul telecomenzii se vor prescrie diferite moduri de funcţionare şi diferite temperaturi. Setarea umidităţii se face de la tastele controlerului de umiditate. De obicei se setează între 50% şi 60%. 5. Conținutul referatului Referatul va conține: - structura unei centrale de climatizare; - concluzii, observaţii şi comentarii cu privire la structura şi funcţionarea centralei de climatizare din laborator comparativ cu una industrială. 6