Pompy w chłodnictwie i klimatyzacji

Transport cieczy służących do chłodzenia i klimatyzacji odgrywa ważną rolę w instalacjach technicznych budynków. Za pomocą pomp tłoczy się zimną wodę do chłodzenia maszyn roboczych w przemyśle i do chłodzenia skraplaczy w urządzeniach klimatyzacji budynków. Instalacje klimatyzacyjne wymagają odpowiednich nośników do transportowania ciepła, a do poprawy warunków wymiany ciepła i uzyskiwania krótszych czasów regulacji wykorzystuje się pompy obiegowe.
Instalacje rurowe i pompy transportujące ciekłe nośniki ciepła powinny spełnić odpowiednie warunki fizyczne, chemiczne, mechaniczne i ekonomiczne. Cykl artykułów, który rozpoczynamy w tym wydaniu „Magazynu Instalatora", ma na celu zaprezentowanie podstawowej wiedzy z zakresu konstrukcji takich urządzeń. Różne rozwiązania konstrukcyjne i sposoby wykonania urządzeń do transportu ciekłych nośników ciepła mogą mieć bezpośredni wpływ na dokuczliwość obciążenia hałasem lub awaryjność elementów konstrukcyjnych. Mam nadzieję, że w prostych, stwierdzeniach i przykładach, uzyskacie Państwo wystarczającą podstawę teoretyczną do wykorzystania nabytej wiedzy w praktyce. Właściwy dobór i odpowiednie zastosowanie pomp, wraz z ich osprzętem, oraz urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych, powinny stać się codzienną rutyną.
Należy pamiętać, że przestrzegane są tu różne normy (EN, DIN, VDE, ISO, IEG, PN-EN) i wytyczne (VDI, DVGW, ATV, VDMA). Krajowe przepisy w zakresie budownictwa i ochrony środowiska stanowią dodatkowe wymagania. Również i one zostały uwzględnione w niniejszym artykule. Ponieważ
wymagania dotyczące projektowania instalacji technicznych zmieniają się w sposób ciągły, należy także korzystać z innych źródeł informacji dotyczących aktualnego stanu wiedzy technicznej dotyczącej projektowania maszyn i urządzeń.
Charakterystyka instalacji
Charakterystyka hydrauliczna instalacji (rys. 1) określa wysokość podnoszenia pompy HA wymaganą w instalacji. Wysokość ta składa się z wysokości Hgeo, HVL i HVA. Podczas, gdy Hgeo (statyczna) pozostaje stała, niezależnie od wartości strumienia objętości, to wartości HVL i HVA wzrastają w stosunku kwadratowym (dynamicznie) na skutek różnych strat ciśnienia w obiegu rurociągów, armaturze, kształtkach rurowych oraz na skutek większych sił tarcia spowodowanych wpływem temperatury.

Charakterystyka instalacji rurowej
W tej charakterystyce (rys. 2) na część statyczną oporów składa się geodezyjna wysokość Hgeo, niezależna od przepływu tylko od różnicy wysokości ciśnienia między przekrojem wlotowym i wylotowym instalacji. W zbiornikach otwartych część dynamiczna składa się ze straty ciśnienia HV rosnącej kwadratowo wraz ze wzrostem przepływu oraz różnicy kwadratów prędkości przepływu cieczy w przekroju poprzecznym na wlocie i wylocie instalacji.
Charakterystyka pomp
Wydajność pompy obiegowej określa charakterystyka na wykresie Q-H (rys. 3), gdzie przepływ Q podany jest np. w m3/h, a wysokość podnoszenia pompy H w metrach słupa wody. Przebieg charakterystyki pompy jest linią krzywą, która opada wraz ze wzrastającym przepływem. Wartość nachylenia linii zdeterminowana jest przez konstrukcję pompy, a w szczególności przez rodzaj wirnika. Każda zmiana wysokości podnoszenia powoduje zawsze zmianę przepływu. Specyficzną cechą charakterystyki pompy jest ścisła zależność przepływu i wysokości podnoszenia:
• duży przepływ -> mała wysokość podnoszenia,
• mały przepływ -> duża wysokość podnoszenia.
Chociaż zainstalowany system rurociągów sam determinuje, w wypadku własnych oporów, jaki będzie przepływ przy danej pompie, to pompa w określonych warunkach może mieć tylko jeden punkt pracy na swojej charakterystyce. Ten punkt pracy to punkt przecięcia charakterystyki pompy z odpowiednią charakterystyką instalacji rurowej.

Znamionowy punkt pracy
Znamionowy punkt pracy to punkt przecięcia się charakterystyki instalacji i pompy. Punkt pracy w pompach o stałej prędkości obrotowej ustala się samoczynnie. Zmiana punktu pracy następuje wtedy, gdy np. w stacjonarnej stacji pomp geodezyjna wysokość podnoszenia waha się w granicach między wartością maksymalną i minimalną. Wskutek tego następuje zmiana dostarczanego strumienia objętości cieczy, gdyż pompa może pracować tylko w punktach leżących na krzywej charakterystyki. Powodem zmiany położenia znamionowego punktu pracy jest m.in. różny poziom wody w studzience lub zbiorniku, z którego pompa jest zasilana, gdyż wtedy ciśnienie dopływu do pompy jest zmienne w za leżności od zmiany poziomu wody. Zmiana ciśnienia po stronie tłoczenia może być spowodowana przez zmianę chropowatości rurociągu (in-krustację) lub przez zdławienie zaworów lub odbiorników. Praktycznie w instalacjach z cieczami nie zanieczyszczony mi ciałami stałymi, o normalnej lepkości, znaczenie ma tylko zmiana charakterystyki rurociągu powstała na skutek zwiększenia lub zmniejszenia oporów przepływu [np. zamknięcie lub otwarcie elementów dławiących, zmiana średnicy rurociągu przy przebudowie, chropowatość (in-krustacja) itd.].
Zmianę punktu pracy w przypadku pomp z wirnikami promieniowymi możemy uzyskać przez zmianę prędkości obrotowej „n" lub średnicy wirnika „D" pompy (rys. 4-6).

autor: Stanisław Sowa
Ilustracje z archiwum firmy Wiło.

źródło: www.instalator.pl

Magazyn Instalatora - lider wśród czasopism branży instalacyjnej

E-mail: redakcja-mi@instalator.pl WWW: www.instalator.pl Tel.: 058-306-29-27	Adres: 80-156, Gdańsk, ul.marsz.F.Focha7/5
Dowiedz się więcej o firmie