Оставьте заявку
Мы свяжемся с вами, чтобы обсудить детали
Оттайка испарителя холодильного оборудования: виды, параметры настройки и типичные проблемы
Почему испаритель обмерзает — физика процесса
Поверхность испарителя холоднее точки росы окружающего воздуха — влага из воздуха конденсируется на ламелях и трубках. Если температура кипения хладагента ниже 0 °C, конденсат немедленно замерзает. Каждый раз, когда тёплый влажный воздух поступает в камеру — через открытую дверь, через неплотный уплотнитель, через систему вентиляции — часть влаги оседает на испарителе и замерзает.
Слой инея 2–3 мм на ламелях снижает холодопроизводительность воздухоохладителя на 15–30% из-за двух эффектов: лёд является теплоизолятором (теплопроводность льда — 2,2 Вт/(м·К) против 200 Вт/(м·К) у алюминия) и одновременно перекрывает межламельные каналы, уменьшая расход воздуха через теплообменник. Дальнейшее нарастание инея ведёт к полному блокированию воздушных каналов — испаритель превращается в ледяной блок, вентиляторы работают вхолостую, температура в камере растёт.
Параллельно падает давление кипения: из-за ухудшения теплообмена хладагент в испарителе не успевает достаточно нагреться, перегрев уменьшается вплоть до влажного хода компрессора. Полное обмерзание испарителя в конечном счёте приводит к срабатыванию LP-защиты или к аварийной остановке компрессора по перегреву обмоток.
Оттайка — управляемое прерывание охлаждения для удаления накопившегося инея и льда с теплообменной поверхности испарителя.
Frostsystems выполняет ремонт и обслуживание холодильного оборудования в Москве и МО для торговых сетей, кондитерских цехов, мясоперерабатывающих предприятий и фармацевтических складов — чиллеры, компрессорные агрегаты, централи, холодильные камеры и моноблоки любых производителей с диагностикой на объекте и составлением акта выполненных работ.
Слой инея 2–3 мм на ламелях снижает холодопроизводительность воздухоохладителя на 15–30% из-за двух эффектов: лёд является теплоизолятором (теплопроводность льда — 2,2 Вт/(м·К) против 200 Вт/(м·К) у алюминия) и одновременно перекрывает межламельные каналы, уменьшая расход воздуха через теплообменник. Дальнейшее нарастание инея ведёт к полному блокированию воздушных каналов — испаритель превращается в ледяной блок, вентиляторы работают вхолостую, температура в камере растёт.
Параллельно падает давление кипения: из-за ухудшения теплообмена хладагент в испарителе не успевает достаточно нагреться, перегрев уменьшается вплоть до влажного хода компрессора. Полное обмерзание испарителя в конечном счёте приводит к срабатыванию LP-защиты или к аварийной остановке компрессора по перегреву обмоток.
Оттайка — управляемое прерывание охлаждения для удаления накопившегося инея и льда с теплообменной поверхности испарителя.
Frostsystems выполняет ремонт и обслуживание холодильного оборудования в Москве и МО для торговых сетей, кондитерских цехов, мясоперерабатывающих предприятий и фармацевтических складов — чиллеры, компрессорные агрегаты, централи, холодильные камеры и моноблоки любых производителей с диагностикой на объекте и составлением акта выполненных работ.
Три типа оттайки
В коммерческом и промышленном холодильном оборудовании применяются три принципиально разных способа:
- Естественная — теплом циркулирующего воздуха камеры
- Электрическая — ТЭНами, встроенными в конструкцию воздухоохладителя
- Горячим газом — горячим паром хладагента с линии нагнетания
Естественная оттайка
Применяется только в среднетемпературных камерах с температурой хранения выше +4 °C, где температура кипения хладагента находится в диапазоне от −8 до −5 °C. При температуре камеры выше +4 °C в паузах между рабочими циклами (пока компрессор остановлен) воздух камеры сам прогревает испаритель — иней тает без каких-либо дополнительных источников тепла.
Цикл естественной оттайки: компрессор и соленоидный клапан отключаются, вентиляторы воздухоохладителя продолжают работать, прогоняя тёплый воздух через испаритель. Контроллер фиксирует завершение по датчику испарителя: как только температура испарителя поднимается выше 0...+3 °C — оттайка считается завершённой, компрессор запускается.
Естественная оттайка нежизнеспособна при температуре в камере ниже +2...+3 °C: при таком температурном запасе воздух камеры не содержит достаточно тепловой энергии для таяния льда за разумное время. Попытка применить её при более низких режимах даёт неполную оттайку и прогрессирующее обмерзание.
Цикл естественной оттайки: компрессор и соленоидный клапан отключаются, вентиляторы воздухоохладителя продолжают работать, прогоняя тёплый воздух через испаритель. Контроллер фиксирует завершение по датчику испарителя: как только температура испарителя поднимается выше 0...+3 °C — оттайка считается завершённой, компрессор запускается.
Естественная оттайка нежизнеспособна при температуре в камере ниже +2...+3 °C: при таком температурном запасе воздух камеры не содержит достаточно тепловой энергии для таяния льда за разумное время. Попытка применить её при более низких режимах даёт неполную оттайку и прогрессирующее обмерзание.
Электрическая оттайка ТЭНами
Наиболее распространённый способ для низкотемпературных камер (−5…−25 °C) и морозильников (−25…−40 °C). В конструкцию воздухоохладителя встроены трубчатые электронагреватели (ТЭНы) — в межтрубном пространстве теплообменника и под поддоном дренажа.
При запуске оттайки контроллер одновременно отключает компрессор (или закрывает соленоидный клапан), останавливает вентиляторы испарителя и подаёт питание на ТЭНы. Нагреватели разогревают ламели и трубки изнутри, иней плавится и стекает в поддон через дренажную трубку.
Удельная мощность ТЭНов для оребрённых испарителей составляет 1 200–1 800 Вт/м² теплообменной поверхности. Полная установленная мощность нагревателей среднего воздухоохладителя (5–10 кВт холодопроизводительности) — 0,5–2 кВт. Это накладывает нагрузку на электрическую сеть объекта, особенно при одновременной оттайке нескольких камер — поэтому на многокамерных объектах циклы оттайки разводятся по времени, чтобы не суммировать мощность ТЭНов.
Преимущества электрической оттайки: простая гидравлическая схема (хладагентный контур во время оттайки не задействован), низкая стоимость оборудования, высокая надёжность.
Недостатки: потребление электроэнергии на нагрев; нагрев поднимает температуру в камере на 1–3 °C, что критично для чувствительных грузов; ТЭНы — расходный элемент, перегорают.
При запуске оттайки контроллер одновременно отключает компрессор (или закрывает соленоидный клапан), останавливает вентиляторы испарителя и подаёт питание на ТЭНы. Нагреватели разогревают ламели и трубки изнутри, иней плавится и стекает в поддон через дренажную трубку.
Удельная мощность ТЭНов для оребрённых испарителей составляет 1 200–1 800 Вт/м² теплообменной поверхности. Полная установленная мощность нагревателей среднего воздухоохладителя (5–10 кВт холодопроизводительности) — 0,5–2 кВт. Это накладывает нагрузку на электрическую сеть объекта, особенно при одновременной оттайке нескольких камер — поэтому на многокамерных объектах циклы оттайки разводятся по времени, чтобы не суммировать мощность ТЭНов.
Преимущества электрической оттайки: простая гидравлическая схема (хладагентный контур во время оттайки не задействован), низкая стоимость оборудования, высокая надёжность.
Недостатки: потребление электроэнергии на нагрев; нагрев поднимает температуру в камере на 1–3 °C, что критично для чувствительных грузов; ТЭНы — расходный элемент, перегорают.
Оттайка горячим газом
Принцип: часть горячего сжатого пара с нагнетательной магистрали компрессора перенаправляется напрямую в испаритель, минуя конденсатор. Горячий газ конденсируется в трубках испарителя, отдавая тепло, — иней тает изнутри за 10–15 минут вместо 20–40 минут при электрическом нагреве.
Схема реализации. Между нагнетательной магистралью и входом в испаритель монтируется дополнительный трубопровод с электромагнитным клапаном оттайки (normally closed). Во время рабочего цикла клапан закрыт. При оттайке он открывается, соленоидный клапан на жидкостной линии закрывается — горячий газ поступает в испаритель. Обязателен регулятор давления для ограничения давления в испарителе при оттайке. После испарителя — обратный клапан или ресивер жидкого хладагента, исключающий попадание жидкости во всасывающую линию.
Ключевое ограничение: оттайка горячим газом работает только в системах с тремя и более испарителями. Одновременно должно оттаивать не более 1/3 общей холодопроизводительности системы — пока один испаритель оттаивает, два других продолжают работать, обеспечивая производство горячего газа компрессором. В системе из одного испарителя горячий газ для оттайки некому производить.
Защита компрессора от влажного хода — обязательный элемент. После завершения оттайки в испарителе остаётся жидкий хладагент; при открытии соленоида жидкостной линии он резко испаряется и может поступить в компрессор. Защита: задержка пуска компрессора после оттайки 3–5 минут, ресивер на всасывающей линии, аккумулятор жидкости.
Преимущества: скорость оттайки в 2–4 раза выше, чем у ТЭНов; отсутствие ТЭНов снижает стоимость воздухоохладителя и потребление электроэнергии; равномерный нагрев трубок изнутри обеспечивает лучшее вымывание масла из испарителя и его возврат в компрессор. Для объектов с ограниченной выделенной электрической мощностью оттайка горячим газом — единственный способ организовать частые циклы без пиков нагрузки.
Недостатки: более сложная и дорогая гидравлическая схема; требует минимум трёх испарителей; настройка требует опытного специалиста.
Схема реализации. Между нагнетательной магистралью и входом в испаритель монтируется дополнительный трубопровод с электромагнитным клапаном оттайки (normally closed). Во время рабочего цикла клапан закрыт. При оттайке он открывается, соленоидный клапан на жидкостной линии закрывается — горячий газ поступает в испаритель. Обязателен регулятор давления для ограничения давления в испарителе при оттайке. После испарителя — обратный клапан или ресивер жидкого хладагента, исключающий попадание жидкости во всасывающую линию.
Ключевое ограничение: оттайка горячим газом работает только в системах с тремя и более испарителями. Одновременно должно оттаивать не более 1/3 общей холодопроизводительности системы — пока один испаритель оттаивает, два других продолжают работать, обеспечивая производство горячего газа компрессором. В системе из одного испарителя горячий газ для оттайки некому производить.
Защита компрессора от влажного хода — обязательный элемент. После завершения оттайки в испарителе остаётся жидкий хладагент; при открытии соленоида жидкостной линии он резко испаряется и может поступить в компрессор. Защита: задержка пуска компрессора после оттайки 3–5 минут, ресивер на всасывающей линии, аккумулятор жидкости.
Преимущества: скорость оттайки в 2–4 раза выше, чем у ТЭНов; отсутствие ТЭНов снижает стоимость воздухоохладителя и потребление электроэнергии; равномерный нагрев трубок изнутри обеспечивает лучшее вымывание масла из испарителя и его возврат в компрессор. Для объектов с ограниченной выделенной электрической мощностью оттайка горячим газом — единственный способ организовать частые циклы без пиков нагрузки.
Недостатки: более сложная и дорогая гидравлическая схема; требует минимум трёх испарителей; настройка требует опытного специалиста.
Параметры цикла оттайки в контроллере
Контроллеры Dixell (серии XR, XW), Carel (Easy, IR33, MPXPRO), Danfoss (EKC, AK-CC), Eliwell (ICPlus, EWPLUS) управляют оттайкой через набор параметров. Логика одинакова, обозначения различаются.
Периодичность оттайки — сколько раз в сутки запускается цикл. Задаётся количеством циклов в 24 часа или конкретным временем запуска по часам:
Периодичность оттайки — сколько раз в сутки запускается цикл. Задаётся количеством циклов в 24 часа или конкретным временем запуска по часам:
Для высокоинтенсивных производств с частым открытием дверей — периодичность увеличивается. Лучше делать оттайки чаще и короче, чем редко и с большим накоплением льда.
Способ завершения оттайки — критически важный параметр.
Два варианта:
Задержка пуска вентилятора после оттайки — один из наиболее часто некорректно настроенных параметров. После завершения нагрева испаритель горячий — если немедленно включить вентиляторы, они погонят тёплый воздух от горячего испарителя по камере и поднимут температуру хранения на 2–5 °C. Рекомендуемая задержка: 3–5 минут для электрической оттайки, 5–8 минут после горячего газа.
Задержка пуска компрессора после оттайки — позволяет испарителю немного остыть перед началом работы. При немедленном запуске компрессора холодный испаритель резко охлаждает остатки влаги — часть водяного пара из воздуха снова осаждается на ещё мокрой поверхности, создавая плотный слой льда сразу после оттайки.
Аварийный порог температуры оттайки — максимальная температура, при которой контроллер принудительно завершает оттайку даже без достижения датчика испарителя. Предотвращает перегрев при отказе датчика испарителя.
Способ завершения оттайки — критически важный параметр.
Два варианта:
- По датчику испарителя (рекомендуется): оттайка завершается, когда датчик на испарителе достигает заданной температуры. Уставка завершения для электрической оттайки: +8...+12 °C в нижней точке испарителя. При +5 °C иней в нижних рядах ещё не растаял; при +15 °C испаритель перегрет — вентилятор после пуска разгонит тёплый воздух по камере.
- По таймеру (резервный): максимальная длительность одного цикла. Для электрической оттайки — 20–40 минут. Для горячего газа — 10–20 минут. Таймер страхует от зависания цикла при отказе датчика испарителя.
Задержка пуска вентилятора после оттайки — один из наиболее часто некорректно настроенных параметров. После завершения нагрева испаритель горячий — если немедленно включить вентиляторы, они погонят тёплый воздух от горячего испарителя по камере и поднимут температуру хранения на 2–5 °C. Рекомендуемая задержка: 3–5 минут для электрической оттайки, 5–8 минут после горячего газа.
Задержка пуска компрессора после оттайки — позволяет испарителю немного остыть перед началом работы. При немедленном запуске компрессора холодный испаритель резко охлаждает остатки влаги — часть водяного пара из воздуха снова осаждается на ещё мокрой поверхности, создавая плотный слой льда сразу после оттайки.
Аварийный порог температуры оттайки — максимальная температура, при которой контроллер принудительно завершает оттайку даже без достижения датчика испарителя. Предотвращает перегрев при отказе датчика испарителя.
Шаг оребрения и нагрузка по инею
Шаг оребрения (расстояние между соседними ламелями) непосредственно влияет на скорость обмерзания и периодичность необходимых оттаек.
При хранении продуктов с высоким влагоотделением (незащищённая рыба, мясо без упаковки, зелень) выбор узкого шага оребрения приводит к катастрофически быстрому обмерзанию — блокировка каналов происходит за 4–6 часов работы. В таких условиях применяют воздухоохладители с шагом 9–12 мм и повышенной периодичностью оттайки.
Дренажная система и обогрев поддона
Стаявший иней стекает с ламелей в дренажный поддон под испарителем и отводится по дренажной трубке за пределы камеры. В среднетемпературных камерах (+2...+10 °C) дренаж самотёчный, трубка выводится наружу без обогрева.
В низкотемпературных и морозильных камерах возникает две проблемы:
Дренажная трубка выводится в дренажный трап в полу машинного отделения или в тёплом коридоре. Подключение дренажа к бытовой канализации без гидрозатвора недопустимо: при разрежении в камере запахи из канализации поступают в камеру.
В низкотемпературных и морозильных камерах возникает две проблемы:
- Замерзание дренажной трубки. Талая вода, отводимая из камеры −18 °C по трубке через стену или пол, замерзает в трубке уже через 1–2 оттайки. В результате поддон переполняется, вода перетекает в камеру и намерзает на полу. Решение — электрический обогрев дренажной трубки: кабель мощностью 10–30 Вт/м, включаемый синхронно с ТЭНами оттайки.
- Замерзание поддона. Если поддон воздухоохладителя не оборудован собственным ТЭНом, остатки воды в поддоне после оттайки замерзают при возобновлении охлаждения. Толщина льда в поддоне нарастает с каждым циклом, пока не начинает касаться нижних рядов ламелей. ТЭН поддона мощностью 50–150 Вт обязателен для воздухоохладителей при температуре ниже −5 °C.
Дренажная трубка выводится в дренажный трап в полу машинного отделения или в тёплом коридоре. Подключение дренажа к бытовой канализации без гидрозатвора недопустимо: при разрежении в камере запахи из канализации поступают в камеру.
Диагностическая таблица
Типичные ошибки
- Оттайку настраивают только по таймеру без датчика испарителя. Если цикл длится фиксированные 30 минут, в первой половине дня (малая нагрузка по инею) это избыточно — камера перегревается. В конце рабочего дня при интенсивном открытии дверей — недостаточно, иней не успевает растаять полностью. Датчик испарителя решает обе проблемы: оттайка длится ровно столько, сколько нужно.
- Устанавливают одну оттайку в сутки для морозильника. За 24 часа в морозильной камере накапливается значительный слой льда. Одна длительная оттайка требует мощных ТЭНов и сильно нагружает камеру теплом. Три-четыре коротких оттайки с меньшим накоплением инея — безопаснее для продукта и эффективнее для оборудования.
- Датчик испарителя устанавливают на коллекторе, а не в нижней точке ламелей. Коллектор нагревается быстрее — оттайка завершается при +10 °C на коллекторе, тогда как нижние ряды ламелей ещё покрыты льдом. Датчик должен находиться в нижней трети испарителя — там, где иней нарастает последним и тает дольше всего.
- Вентиляторы работают во время оттайки ТЭНами. Вентилятор гонит воздух камеры через горячий испаритель, нагревая камеру и поднимая влажность. После оттайки поверхность испарителя быстро покрывается новым инеем из тёплого влажного воздуха ещё до выхода на рабочий режим.
- Для камеры с температурой хранения −18 °C применяют воздухоохладитель с шагом оребрения 4,5 мм. Узкие межламельные каналы блокируются инеем за несколько часов. Попытка решить это более частыми оттайками повышает температуру хранения и нагрузку на ТЭНы. Правильное решение — воздухоохладитель с шагом 9 мм.
- Оттайку горячим газом применяют в системе с одним или двумя испарителями. Горячего газа для оттайки испарителя недостаточно — компрессор не в состоянии одновременно обеспечить нагрев оттаиваемого испарителя и продолжать работу. Давление нагнетания падает, цикл оттайки затягивается, защита компрессора срабатывает.
- Не устанавливают обогрев дренажного поддона и трубки в морозильнике. После каждой оттайки в поддоне остаётся немного воды. При следующем охлаждении она замерзает, постепенно заполняя поддон. Через несколько недель лёд достигает нижнего ряда испарителя и начинает нарастать снизу — даже частые оттайки уже не помогают.
Frostsystems диагностирует и настраивает системы оттайки воздухоохладителей в Москве и МО: параметры контроллеров Dixell, Carel, Danfoss, Eliwell, замена ТЭНов и датчиков испарителя, проектирование оттайки горячим газом для централизованных систем холодоснабжения.
Не знаете с чего начать?
Оставьте ваши контактные данные и инженер разберется в вашей проблеме и предложит пути решения.