четверг, 5 декабря 2013 г.

Двухкаскадный холодильный агрегат (ХА=ХУ=ТН) = тепловой насос (ТН) своими руками

Итак строим тепловой насос (ТН) или холодильный агрегат (ХА) воздух-вода на низкие температуры (Зима). Задача получать тепло при -20 на улице при тепловой мощности около 9 кВт. Заказчик юридическое лицо - ребята хорошие очень хочется, чтобы получилось и было красиво. Даже покрасил каркас (краска сохла аж четыре дня :).

Фото собранного ТН вместо испарителя заглушки (слева внизу).


Смета прикидочная на 06.12.2013г.
около 135 тыс. руб.








Испаритель - он же фреоновый воздухоохладитель Frigotech FD-22 на 4.3 кВт при DT=7 и 5.7кВт при DT=10 (если верить изготовителю :). Два вентилятора по 2675 куб.м воздуха в час.








Манометры аж четыре штуки пришлось в крутить.

Фотки не очень с телефона. Будет время может пересниму на нормальный цифровик. Просто реально устал за 1 неделю сборки.






Вчера запустил 2-х каскадный агрегат в тестовом режиме. Если честно не с чем я так долго не боролся как с заморочками и граблями в 2-х каскадном.



Итак два контура два компрессора 8.5 кВт (холода на +7/+55) от сплита.
Между контурами теплообменник на 40 пластин, конденсатор верхнего тоже 40 пластин на воду. Испаритель нижнего Frigotech FD-22 что-то там на 4.3 кВт при  DT=7 c двумя пропеллерами по 2650 куб.м в час каждый (по памяти).

Верхний контур R22. Заправка однако отличается от заправки однокомпрессорных. Запара в том что при нехватки фреона в верхнем каскаде ТРВ сошло сума и не закрывалось, потом когда количество фреона превысило некоторую норму, лавинообразно ТРВ вошло в режим и я может и перелил систему но не суть. Главное заправил.

Первый тест в нижний каскад лью R22. Охренеть ТРВ нижнего на R410 . По моим соображениям ТРВ должно полностью открыться. Думаю надо увеличить перегрев тогда может 22 подружиться с ТРВ. Но нет удалось закрутить винт всего на 2 оборота что соответствует по таблице всего то 4-6 градусов доп. перегрева. Полностью убрать пузыри из смотрового стекла не удалось. Не стал мучить агрегат.
Итак замеры:
Воздух на входе +0,6 на выходе -1,9 дельта 2,5. Объем если верить паспорту 2*2675=5350 куб.м в час
Вода на входе +11,5 на выходе +26 поток 18л за 143 сек.
Режим нижнего -15/+1 верхнего -7/+24
Ток нижнего 7,5А верхнего 9А
Расчеты:
Холод по вентиляторам 5,350/3,6*2,5*1,05=3,9 кВт холода
Тепло по воде 18/143*4,18*(26-11,5)=7,63 кВт тепла. (тепла немного больше потому что измеряется на выходе на улице через шланг длиной 10м может теряем 1 градус)
Расход теоретический (7,5+9)*220*0,9=3630*0,9=3267.
Холодильный КОП 3,9/3,2=1,21
т.к. ТРВ не настроилось то режим нижнего не оптимален и гоняет газ впустую с частичной конденсацией.

Второй тест.
Залил в нижний каскад 410 фреон. Даже звук компрессора поменялся.
Воздух +1,2 на -2,3 дельта 3.5 градуса
Вода +11,5/+29 дельта 17,5 градуса.
Режим нижнего -20/+5 режим верхнего +5/+25
Ток нижнего 9,3А верхний 8,1А
Холод 5350/3,6*3,5*1,05=5,46кВт
Тепло 18/141*4,18*(29-11,5)=9,33кВт
Потребление (9,3+8,1)*220*0,92=3,828*0,92=3.521 кВт
Холодильный КОП 5,46/3,52=1,55

Не удалось поднять температуру кипения. Вернул ТРВ к заводским настройкам на 2 оборота, кипение стало -17. Температура на всасе -15 после ТРВ -11. ТРВ с внешним уравниванием значит кипит в пауке воздухоохладителя.
Но почему такая низкая температура с воздухоохладителя валит?
Такое впечатление что фреон кипит после воздухоохладителя в докипателе компрессора. ТРВ слишком открыт что ли?
Или вода в нем замерзла?
В боксе холодно отвакумировать при низкой температуре эффекта не дает - хоть горелкой весь агрегат прогревай.
Не стал лить фреон  дальше, но пузыри в стеле половина на половину, и даже при такой ужасной ситуации холод производится.
Паук воздухоохладителя и калачи все в инее.
Такое ощущение что мощности FD-22 недостаточно.
Да еще, масло в системе минеральное - в окошке видно как масляные капли проплывают мимо  :). Может воздухоохладитель обволокло масло?


Вчера заменил масло. Запустил. Все равно FD-22 не тянет, DT=20 (при воздухе +2 и кипении -17..-20) и никак не удается уменьшить. Все мои возможности по оптимизации исчерпаны. Только замена воздухоохладителя. Та мощность что в каталоге труднодостижима лучше брать с запасом. А еще лучше и дешевле испробовать конденсаторы от сплит систем по площади они превосходят в несколько раз.

Пробовал поджать до кипения -30. Мощность тепловая падает, но незначительно (ориентировочно до 7.1...8 кВт.). Холода при -30 производит порядка 4,6...5 кВт. Кушает около 3....4 кВт электричества (в зависимости от конденсации). Режим нижней ступени -30/0 Верхней порядка -3/+30.

Ну в принципе агрегатом я доволен. Посовещались с заказчиком решили поставить и посмотреть что будет. Не исключено что поменяем воздухоохладитель, жаль просто терять 10 градусов кипения из-за недоразмеренности.

Особая благодарность Wасильевичу и SSA за подарки и отзывчивость.

Тепловой КОП в режиме агрегата -20/+24 не хуже 9.3/3.5=2.66, что вплотную приближает нас к геотермальным ТН.

Тепловой КОП в режиме -30/+24 примерно 7.2/3.1=2.32, т.е. теоретически при -20 на улице и нормальном воздухоохладителе и температуры +40 в подаче можно получить КОП около 1 к 2.

P.S.

Строительный мой бизнес наверно закрывается, доделаю еще один ТН и пойду отдыхать (строить свой дом).

Разругался с ООО Мультифрост (Frigotech) из-за FD22. Ни в какую не хотят предоставить точные данные по своей продукции. На форуме одну ветку уже закрыли. Запостил другую (ее вообще удалили, но есть копия) может что и получиться узнать. Вывод: нетолько по катологу нужно смотреть, но и взвешивать вес агрегатов иначе получим вместо воздухоохладителя 15 кг Китайской фольги.

Следующий раз попробую собрать на внешних блоках от сплитов - пусть не так красиво и не так удобно и без электроотайки, зато там поверхность теплообмена в разы больше.

Итак тема о честности барыг торгующими китайской фольгой (ООО Мультифрост=Frigotech), стала набирать обороты в форумах. Кроме того этот человек начал давить на окружающих с целью надавить на меня. Но он почему то решил, что я поведусь на его меры воздействия. Признал бы он что да имеется факт завышения параметров мощности, но нет же полез на дыбы. А вообще я за честность привозите из Китая подделку, так напишите на ней всю правду, чтобы я не ломал голову где хороший товар, а где плохой.

Вчера отснял пару роликов. Качество не ах, но почти все видно, а главное слышно как работает агрегат.
Аудитория 16+    :)))



Вчера запустил.
Воду в системе отопления пришлось уронить по температуре до +38.
Запуск:
1. кипение в нижнем -17...-22 (гуляет) на улице воздух -1 градус.
2. ток нижнего компрессора 9...10А
3. ток верхнего 14...15А.
4. конденсация нижнего 11...14 бар (гуляет) R410
5. конденсация верхнего около +60 градусов R22 вода с +38 нагревается до +52 градусов и в таком режиме стабилизируется.
6. термометр на баллоне ТРВ 410 нижнего каскада показывает -9...-15 (гуляет).

Мероприятия по увеличению перегрева дали результат, потому что раньше на всасе было -17 при кипении -20. Теперь более или менее нормально.



Верхний каскад - не хватает R22 пузыри в стекле временами на половину стекла.
Нижний каскад - пузыри в 1/3 стекла.

Долил немного 410 в нижний. Кипения стало -25...-20 температура баллона ТРВ -15...-12.

Пузыри в стекле полностью не ушли.

Агрегат потарахтел 2 часа, потом я поехал домой.

Все никак не могу решить стоит менять вставку 3 на вставку 2 или нет. Раз давление гуляет значит ТРВ что-то там все таки регулирует хоть и чрезмерно на мой взгляд. Но у меня нет таблиц кипения и конденсации для TILE-ZW 410 вставка 3 режим кипение -30..-20 конденсация +1...+10

Из моих косяков:
1. Не подумал о том что агрегат будет висеть на стене на высоте 1.2..2м. Я думал будет стоять на полу.
2. Агрегат повесили лицом к стене,  потому что решили, что воду удобнее подключать спереди. Обычно воду подключают со стороны стены чтобы она не мешала, а тут все наоборот. Все смотровые стекла смотрят в стену  приходиться как врач лазить с зеркалами.

Агрегат проработал в субботу и воскресение на отоплении в качестве резерва.

На улице воздух -8...-10
кипение в агрегате -32 (FD-22 не тянет таких недоделанных FD-22 на такой агрегат нужно 3 шт, а лучше Alfa-laval)
температура на всасе нижнего -28..-26, т.е перегрев где-то 4....6 градусов. Пузырей в стекле нет.
конденсация около +50.
поток воды в СО порядка 0.5...0.6 куб. м в час поэтому вода поступает +32 уходит +42..+43 из-за этого конденсация в районе +48..+50.

Температура нижнего компрессора +60 ток 10А (R410)
Температура верхнего +120 ток также 10А (R22)

общее потребление порядка 4 кВт.
тепла отдает ориентировочно 8...9 кВт.

СОР тепловой порядка 1 к 2. (по агрегату он выше, но вентиляторы и цирк насос тянут его немного вниз)

В верхнем каскаде не хватает фреона надо долить (стравливался через манометр из-за плохой прокладки травит)

В принципе задача СОР 1 к 2 при кипении -30 и конденсации +50 выполнена. Осталось поставить цирк. насос по мощнее и по хорошему нормальный ВОП (не Frigotech и им подобные китайские подделки) тогда СОР немного подрастет, а также мощность по теплу тоже станет повыше.

Вообще пробить барьер 1 к 2 на дешевых кондейных компрессорах до 1 к 3 как бы уже трудно. Хорошо бы испытать другой тип компрессоров.

А вообще 410 это вещь. При -32 давление 2.5 бар (абс)

P.S. Агрегат нормально отработал при -30 и ниже за бортом (на улице) когда температура резко поднялась на улице до -9..-5 (на улице выпал иней на деревья) воздухоохладитель обмерз.

    Позже я узнал у Alfa-Laval что мощность ВОПа должна измеряться при 1мм инея на ламелях. Естественно Frigotech об этом мне не рассказал :). Потому что его мощность будет еще меньше при таких условиях тестирования.
  Также инженер Alfa-Laval ответил на вопрос: "Что будет если залить в ВОП R410?"
 Ответ: "Производительность ВОПа увеличится на 3...7% из-за более лучших теплообменных свойств R410.

12 комментариев:

  1. Он просто не правильно подобрал воп. Нужно было учитывать обмерзание вопа. И потерю мощности.

    Разругался с ООО Мультифрост (Frigotech) из-за FD22. Ни в какую не хотят предоставить точные данные по своей продукции. На форуме одну ветку уже закрыли. Запостил другую может что и получиться узнать. Вывод: нетолько по катологу нужно смотреть.
    Frigotech
    Нужно нормально спрашивать если хочешь что то получить. Узнавать нужно раньше было перед сборкой.

    Цитирование из другого форума.
    Смотровые стекла все напрочь замерзают - трудновато смотреть однако польза от них все таки есть видно уровень фреона в ресивере и идет ли жидкарь в нижнюю секцию.
    После первого пуска зашипело по всем гайкам ТРВ и капилярки на манометре - подтянул, но все равно потихоньку травит (из одной) - метрическая китайская вальцовка методом компенсации ошибок все таки не дает 100% качества.
    Нашел один недопай на фильтре - когда паял торопился недогрел фильтр и он не пропаялся - пришлось перезалить фреон.
    Испаритель лежит выше компрессора не нравиться мне это, может фреон неполностью его заполняет типа сухого испарителя получилось.
    Вода залита в бак ГВС 80л. Правда "верх ногами", но не суть.
    Утром обнаружил течь опять с гаек ТРВ - >.
    Кажись еще надо добавить фреона, первые витки от ТРВ в руках не удержишь отмораживает, а начиная где-то с середины уже можно подержать не сильно "кусается", в конце трубы только снег.
    В ходе экспериментов начали вылазить грабли. Течет фреон через шредеры и гайку ТРВ - забодало.
    Надо было шредеры по короче припаять трясутся сильно от вибрации того и гляди отвалятся.
    Не удается в испаритель подать жидкарь без газа - булькает и газ пролетает вместе с жидкарем - не знаю какой-то дополнительный отделитель надо.
    Не вижу что с конденсатора то ли жидкость то ли с газом.
    Никак не могу дойти до -30 кипения не хватает офисных вентиляторов - ужас но кажись придется использовать тепловую пушку
    По ходу компрессоры покушали жидкого фреона при издевательствах - обливал испаритель водой и попал на баллоны ТРВ - кошмар.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Ну конечно 4.3 кВт на FD22 нам не получить при обмерзании. Ну и нахрена врать что FD22 столько может отдать только в идеальном случае в лаборатории при неусыпном контроле. Нас интересуют не красивые Ваши цифры, а то что реально можно получить из вашего ВОП. В реальности при обмерзании мы получим только половину Вашей красивой цифры.

      Удалить
  2. А Почему температура кипения при -8 - -9 градусов воздуха аж -30?? обычно разница в районе 10 + потери 1-2 во всасывании, то есть кипение должно быть при -20- -22, но никак не -30, значит либо мала заправка фреона (если перегрев и переохлаждение не в норме) либо производительность испарителя недостаточна, компрессор тупо всасывает больше паров чем может произвести испаритель из-за этого давление всасывания падает и автоматом падает температура кипения

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Мощность воздухоохладителя (ВОПа) FD-22 оказалась недостаточной. Таких ВОПов как минимум нужно 2, а лучше 3. По этой теме я уже разругался с производителем, однако толку ноль, каждый остался при своем мнении.

      Удалить
  3. как успехи? попробуйте поменять испаритель на адекватный и к нему трв подобрать нормальный

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. ТРВ у него нормальный, под 410 фреон, и фреон в системе нижнего каскада то же 410. Поменять ВОП можно, но не хочется наступать на граблю второй раз. Общался с Alfa-Laval у них аналогичный ВОП как бы гарантируют 7 кВт при DT=7...8, но цена летом была 50 тыс.руб. Т.к. агрегат не мой, то и решать не мне. Ну или как вариант пробовать изготовить ВОП самому.

      Удалить
  4. Здравствуйте. Спасибо за ваш опыт.
    Несомненно интересный вариант в противовес DX. Вы, несмотря на на сомнения сторонних взялись и смогли. Для меня лично, это надежда на постройку ТН как основного источника тепла т.к. с DX у меня не получится по разным причинам.
    Пожалуйста подскажите по существу. Есть несколько пока вопросов:
    1, Как перезимовал эту зиму ваш ТН? Что бы вы изменили или добавили, делай его сегодня?
    2. Как работает нижний каскад на r410-м, по прежнему с минералкой?
    3. Выбор компрессоров, они оба должны быть равными по производительности, или есть какая-то зависимость?
    4.Какова последовательность запуска и заправки? Я правильно понимаю, надо частично заправить оба, а затем после одновременного запуска обеих каскадов производить поочередно дозаправку по перегреву? Не облегчит ли отладку установка ресиверов в каждом каскаде?
    5. как быть с оттайкой? Хочется оттаивать парами, чтобы наверняка и масло вернуть на родину. Но как быть с верхним каскадом, отключать и включат по завершению оттайки с задержкой по времени, или по давлению нагнетания в нижнем каскаде?
    Пожалуйста, дайте более развернутое описание по отладке и синхронизации каскадов. В чем сложности и какая последовательность. Тема очень интересная.
    На мой взгляд, намного меньше риска в материальном плане даже , если покупать "все" переразмерянно :). С DX можно, в случае не удачи оставить сотни метров медной трубы в грунте это не соизмеримо больше, чем покупка, даже пусть нового, второго компрессора и теплообменника для второго каскада. Или я ошибаюсь? Спасибо. Сергей.

    ОтветитьУдалить
  5. 1. Две зимы полет нормальный. Есть небольшая утечка 410 с нижнего каскада, потому что собрано на вальцовках как сплит система, а вальцевать это не мой конек.
    2. В нижнем каскаде минералка изначально была заменена на POE.
    3. Особо не выбирал, но CoolPack примерно показал, что выбор оптимален. Тут зависит от режима, если холоднее то нижний более производительный нужен.
    4. Да врено, так и делал, частично и вперед по очереди добавлял. Две станции и без проблем. Я залил одной станцией по очереди, тоже вариант.
    5. Если горячим газом, то оба каскада опрокидывать придется - это два 4-х клапана, вариант не айс конечно. Оба каскада включать (в обратную сторону) оттайку завершать по давлению, температуре или по времени.
    Выскажу мысль, что можно в нижний каскад добавить еще один компрессор (меньшей мощности) на встречу основному тогда получиться нужно три компрессора и еще один ППТО.
    Особой отладки не потребовалось. Верхняя ступень работает как и все сплиты или ТНы. Вот в нижней придется более точно выбирать вставку ТРВ, потому что режим -30/-5, я взял вставку №3, возможно нужно было №2.

    ОтветитьУдалить
  6. Большое спасибо за развернутый ответ, вы очень помогли. Концептуально все предельно ясно, но дьявол в деталях. Буду искать техническое решение по оттайке парами. Думал еще над вариантом промежуточного теплообменника (он же кондер для низа и спаритель для верха) к которому можно было бы подключить и ТА с гликолем, так литров бы на 200. Во время оттайки он и был бы источником тепла для верхнего каскада на каких-то 20мин.. Как конструктивно это выполнить решения нет. Но возможно, подошел бы теплообменник с тремя контурами. Что-то вроде фреон-фреон-гликоль, Или теплообменник фреон-гликоль как предконденсатор с отбором 10-15% тепла.Сыровато, понимаю. Но чувствую решение где-то рядом. Спасибо, еще раз за помощь.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Надо рисовать схему. Тогда видно будет и проще ошибки искать.

      Удалить
  7. Руслан, как можно с вами связаться?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. +79878474744
      https://vk.com/ruslan_gu
      https://www.facebook.com/RuslanGu

      Почта ruslan_home(at)mail.ru

      Удалить