В холодильном контуре чиллера хладагент проходит через четыре состояния: кипение в испарителе, сжатие в компрессоре, конденсация в конденсаторе, дросселирование в ТРВ или ЭРВ. На выходе испарителя хладагент должен быть полностью испарившимся паром — жидкая фаза не должна попадать в компрессор. Перегрев — это разность между фактической температурой пара хладагента и температурой его насыщения при том же давлении.

Перегрев выполняет защитную функцию: он гарантирует, что в компрессор поступает только газ, а не парожидкостная смесь. Отсутствие перегрева или отрицательный перегрев — признак влажного хода компрессора, что ведёт к гидроудару и разрушению клапанов, подшипников или спиралей. Чрезмерный перегрев — признак недостатка хладагента или неверной настройки ТРВ/ЭРВ, что снижает холодопроизводительность и перегревает компрессор.

Frostsystems диагностирует неисправности чиллеров в Москве и МО — анализ кодов ошибок контроллеров Dixell, Carel, Danfoss, проверка давления хладагента, диагностика компрессора и гидравлического контура.

Перегрев всасывания: норма и отклонения

Перегрев всасывания (suction superheat, SH) измеряется на линии всасывания у патрубка компрессора. Вычисляется как разность между температурой трубопровода (измеренной контактным термометром) и температурой насыщения хладагента при давлении всасывания (определяемой по PT-диаграмме).

Нормальные значения для чиллеров:

на выходе испарителя (полезный перегрев): 3–6 K
у патрубка всасывания компрессора (общий перегрев): 5–12 K

Разность между общим и полезным перегревом — это перегрев трубопровода всасывания (тепло, поглощённое трубопроводом от окружающей среды). При длинных трубопроводах без изоляции перегрев трубопровода может достигать 5–8 K — компрессор получает перегретый пар даже при правильно настроенном ТРВ.

Перегрев ниже 3 K — критическое состояние: жидкий хладагент присутствует во всасывающем трубопроводе, риск гидроудара. Перегрев выше 15 K при нормальных условиях работы — признак нарушения в работе ТРВ/ЭРВ или недостатка хладагента.

Перегрев нагнетания: что означает и чем опасен

Перегрев нагнетания (discharge superheat) — температура газа на выходе компрессора (на линии нагнетания). Не вычисляется относительно давления насыщения, а измеряется непосредственно: контактным термометром или встроенным датчиком контроллера.

Нормальные значения зависят от типа компрессора и хладагента:

спиральные компрессоры R410A: 70–100 °С
спиральные R134a: 60–90 °С
винтовые R134a: 70–95 °С

Температура нагнетания выше 105–110 °С — аварийный порог для большинства компрессоров. Перегрев нагнетания зависит от перегрева всасывания, степени сжатия и изменения энтальпии при сжатии. Высокий перегрев нагнетания при нормальном давлении нагнетания — специфический признак высокого перегрева всасывания: компрессор сжимает сильно перегретый пар, температура нагнетания закономерно растёт.

Повышенная температура нагнетания разрушает масло: при температуре выше 120 °С POE-масла начинают карбонизировать, образуя лаковые отложения на клапанах и внутренних поверхностях компрессора.

Как измерить перегрев

Измерение выполняется при стационарном рабочем режиме чиллера — не ранее чем через 15–20 минут после пуска при номинальной нагрузке.

Порядок измерения перегрева всасывания:

Подключить манометрический коллектор к Schrader-штуцеру на линии всасывания. Зафиксировать давление всасывания P_вс.
По PT-диаграмме хладагента найти температуру насыщения при давлении P_вс — это T_нас.
Измерить контактным термометром температуру трубопровода всасывания непосредственно у патрубка компрессора — T_вс.
Перегрев всасывания = T_вс − T_нас.

Инструментальные требования: термометр должен быть плотно прижат к трубопроводу и изолирован от воздуха — иначе он измеряет температуру воздуха, а не трубопровода. Погрешность из-за плохого теплового контакта — 2–5 K, что критично при норме 5–10 K.

Современные контроллеры Carel EVD Evolution и аналогичные рассчитывают перегрев автоматически по показаниям датчика температуры всасывания NTC и датчика давления 4–20 мА — это точнее ручного метода.

Причины высокого перегрева всасывания

Перегрев всасывания выше 15 K при нормально функционирующей системе указывает на недостаточную подачу хладагента в испаритель:

Утечка хладагента — снижение заправочной массы; давление всасывания также снижается. Диагностируется течеискателем.
Закрытие ТРВ — потеря заряда термобаллона, засор сетки, заедание иглы; давление всасывания снижается, переохлаждение растёт.
Засорение фильтра-осушителя — перепад давления на жидкостной линии; хладагент вскипает до ТРВ, признак — инеевание корпуса фильтра-осушителя.
Закрытый жидкостный вентиль — монтажная ошибка или случайное закрытие при обслуживании.
Недостаточное переохлаждение жидкостной линии — при очень коротком жидкостном трубопроводе в жаркую погоду хладагент вскипает у входа в ТРВ; признак — звук «шипения» у ТРВ.
Неверная настройка ЭРВ — уставка SH завышена; контроллер Carel EVD работает правильно, но целевой перегрев установлен на 12–15 K вместо 5–8 K.

Причины низкого перегрева (влажный ход)

Перегрев ниже 3 K или отрицательный означает присутствие жидкого хладагента во всасывающем трубопроводе. Это самое опасное состояние для компрессора.

Причины:

Переизбыток хладагента — завышенная заправочная масса; давление всасывания выше нормы, переохлаждение высокое.
Открытое ЭРВ/ТРВ — заедание в открытом положении, некорректная уставка SH = 0 K, потеря управления шаговым мотором EVD.
Отсутствие предпускового прогрева картера — при пуске хладагент, растворённый в масле, вскипает, масло вспенивается и попадает в линию всасывания.
Обводнение испарителя (при разрыве трубок пластинчатого испарителя) — вода попадает в контур хладагента, нарушает кипение, компрессор получает нестабильный поток.

Связь перегрева с регулировкой ТРВ и ЭРВ

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) и электронный расширительный вентиль (ЭРВ) регулируют подачу хладагента в испаритель именно по величине перегрева всасывания.

ТРВ с термобаллоном работает механически: термобаллон прикреплён к трубопроводу всасывания, давление внутри него изменяется с температурой трубопровода. При росте перегрева давление в термобаллоне растёт — игла открывается шире, подача хладагента увеличивается. Уставка перегрева ТРВ регулируется вращением регулировочного штока: каждый оборот меняет уставку на 1–2 K в зависимости от модели. Норма настройки при измерении у испарителя: 4–6 K.

ЭРВ с контроллером Carel EVD работает по PID-алгоритму. Уставка SH задаётся в меню контроллера. PID-регулятор управляет положением иглы в шагах, добиваясь заданного перегрева. При неверно настроенных коэффициентах PID контроллер «охотится» — перегрев нестабильно колеблется ±5 K вместо ±0,5 K. Правильная настройка PID требует анализа динамики перегрева в реальных условиях, а не применения заводских коэффициентов без изменений.

Влияние перегрева на компрессор и эффективность

Высокий перегрев всасывания снижает холодопроизводительность чиллера: объёмный расход пара через компрессор постоянен (определяется геометрией компрессора), но при высоком перегреве пар более разрежен — его удельный объём больше. Масса хладагента, прокачиваемой в единицу времени, снижается, холодопроизводительность падает.

При перегреве всасывания 15 K вместо нормы 7 K потери холодопроизводительности составляют 5–10% в зависимости от хладагента. Одновременно растёт температура нагнетания, увеличивается теплонагрузка на конденсатор и растёт потребляемая мощность — COP снижается.

Влажный ход (перегрев < 0) приводит к разрушению компрессора в диапазоне от нескольких минут (гидроудар) до нескольких месяцев (постепенный износ вкладышей при хроническом влажном ходе).

Диагностическая таблица

Перегрев всасывания >15 K, давление всасывания низкое;Утечка хладагента или засор фильтра-осушителя;Течеискатель, проверка фильтра-осушителя, дозаправка по массе Перегрев >15 K, давление всасывания норма, инеевание фильтра;Засор фильтра-осушителя;Замена ЗИП — фильтра-осушителя, вакуумирование, дозаправка Перегрев >15 K, давление всасывания норма, фильтр чист;Закрытие ТРВ (потеря заряда термобаллона или заедание);Проверка ТРВ, замена термобаллона или ТРВ Перегрев EVD нестабильно «охотится» ±5 K;Неверные коэффициенты PID контроллера Carel EVD;Перенастройка PID: увеличить время интегрирования Ti, снизить PB Перегрев <3 K, давление всасывания высокое, переохлаждение низкое;Переизбыток хладагента;Откачать часть хладагента до паспортной заправочной массы Перегрев <3 K при пуске, через 10–15 мин нормализуется;Пенообразование масла — недостаточный прогрев картера;Обеспечить прогрев картера не менее 8 ч до пуска Высокая температура нагнетания (>105 °С) при норм. давлениях;Высокий перегрев всасывания или нарушение маслосистемы;Измерить перегрев всасывания, проверить масло и маслоохладитель Перегрев норма, но чиллер не достигает уставки;Загрязнение испарителя или конденсатора, недостаток теплоносителя;Промывка теплообменников, проверка расхода и температуры теплоносителя

Алгоритм устранения отклонений перегрева

Установить стационарный режим. Запустить чиллер, выждать 20 минут при номинальной нагрузке. Зафиксировать температуру наружного воздуха и температуру теплоносителя на входе.
Снять давления и температуры. Подключить манометрический коллектор. Измерить давление всасывания и нагнетания. Измерить температуру трубопровода всасывания у патрубка компрессора. Вычислить перегрев всасывания.
Измерить переохлаждение. Температура жидкостной линии перед ТРВ/ЭРВ минус температура насыщения при давлении нагнетания. Норма 4–8 K. Отклонение — сигнал о заправочной массе или засоре.
Совместный анализ. Перегрев высокий + давление низкое = утечка. Перегрев высокий + давление норма + инеевание фильтра = засор. Перегрев высокий + переохлаждение высокое = ТРВ закрыт. Перегрев низкий + давление высокое = переизбыток.
Устранение первопричины. В зависимости от диагноза: дозаправка по массе, замена фильтра-осушителя, регулировка или замена ТРВ, перенастройка EVD.
Пуско-наладочные работы. После устранения повторный запуск, контроль перегрева и переохлаждения в рабочем режиме, верификация соответствия паспортным параметрам.

Не знаете с чего начать?

Оставьте ваши контактные данные и инженер разберется в вашей проблеме и предложит пути решения.

Перегрев чиллера: виды, причины, диагностика и устранение

Что такое перегрев в холодильном контуре