Dans cet article, nous poursuivrons notre discussion sur la façon de dimensionner les canalisations de réfrigérant. Cette formation est conçue pour être aussi simple et pratique que possible, vous fournissant les connaissances nécessaires pour dimensionner correctement et avec précision les canalisations de réfrigérant. Nous passerons en revue les aspects importants de ce processus, notamment la détermination de la taille du tuyau, de la chute de pression et d'autres facteurs. Grâce à cette formation complète, vous repartirez avec la confiance nécessaire pour dimensionner les canalisations de réfrigérant dans toutes les situations.
Dimensionnement des conduites de réfrigérant
Les chapitres 41 et 2 du manuel ASHRAE sur les systèmes et équipements CVC incluent le dimensionnement des conduites d'aspiration, de refoulement et de liquide pour les réfrigérants fréquemment utilisés. Les changements de température d'aspiration saturée (SST) sont de 0,5, 1 et 2°F (0,28, 0,56 et 1,7°C) pour les conduites d'aspiration et de refoulement et de 1°F (0,56°C) pour les conduites de liquide. Ces données sont basées sur une température de condensation de 105°F (40,6°C) pour les équipements refroidis par eau et doivent être ajustées pour d'autres températures, telles que celles des équipements refroidis par air (généralement 120 à 125°F [48,9 à 51,7° C]). De plus, les tableaux supposent une longueur de tuyau équivalente à 100 pieds (30,5 m), mais la chute de pression réelle peut être déduite des équations des tableaux en fonction de la longueur réelle de l'application.
La température d'aspiration saturée est basée sur la pression quittant l'évaporateur et représente la température du réfrigérant sous forme de gaz sans surchauffe. La température réelle du réfrigérant sortant de l’évaporateur sera plus élevée que cela. La différence entre les deux températures s’appelle la surchauffe.
Longueur équivalente pour les conduites de réfrigérant
Les tableaux suivants fournissent des informations pour estimer les longueurs équivalentes. La longueur équivalente réelle est estimée en calculant la longueur du trajet en pieds (mètres) que la tuyauterie suivra et en ajoutant les chutes de pression des raccords et/ou accessoires sur cette longueur. Les tableaux fournissent les chutes de pression en pieds équivalents de tuyau droit pour les raccords et accessoires.
Par exemple, dans "Longueur équivalente pour les raccords", nous voyons qu'un coude à rayon de 7/8 pouces (22 mm) de long a une chute de pression équivalente à 1,4 pied (0,43 m) de tuyau droit en cuivre.
Comment déterminer la longueur équivalente
Calculez la longueur équivalente de la conduite de liquide pour l'unité de condensation suivante avec centrale de traitement d'air DX :
La ligne liquide est composée des éléments suivants :
- • 22 pieds (6,7 m) de tuyauterie de 1-3/8 pouce (35 mm)
- 7 coudes à long rayon
- 1 filtre déshydrateur
- 1 voyant
- 1 vanne d'isolement type globe
Pour déterminer la longueur équivalente pour les accessoires réfrigérants, utilisez Tableau 1 et Tableau 2).
Comment dimensionner les conduites de liquide
Size the refrigerant liquid lines and determine the sub-cooling required to avoid flashing at the TX valve for the condensing unit with DX air-handling unit shown in the previous example. The system:
- Utilise le R-410A
- A des tuyaux en cuivre
- L'évaporateur fonctionne à 40°F (4,4°C)
- Le condenseur fonctionne à 120°F (48,9°C)
- La capacité est de 60 tonnes (211 kW)
- L'équivalent de la conduite de liquide est de 113,6 pi (34,64 m)
- Possède une colonne montante de 20 pieds (6,1 m) avec l'évaporateur au-dessus du condenseur
La première étape du dimensionnement d’une conduite de liquide consiste à estimer la taille des tuyaux nécessaires au système. Ceci est suivi par le calcul de la différence de température réelle (∆T) entre l'équipement et l'espace desservi. La chute de pression réelle dans la tuyauterie doit ensuite être calculée et la chute de pression totale déterminée. La pression saturée du R-410A au niveau de la vanne TX, la température de saturation au niveau de la vanne TX et le sous-refroidissement requis pour le liquide saturé au niveau de la vanne TX doivent également être déterminés. Enfin, le sous-refroidissement requis pour un bon fonctionnement doit être calculé. Le respect de ces étapes garantira que le système est conçu correctement et fonctionnera efficacement.
Étape 1 - Estimer la taille du tuyau
Pour connaître la taille du tuyau de conduite de liquide pour une unité de 60 tonnes, consultez le tableau suivant. Selon le tableau, un tuyau de 1-3/8 pouce (35 mm) conviendrait à une unité de 79,7 tonnes (280 kW). Veuillez noter que les conditions du tableau (longueur équivalente et température de condensation) diffèrent des conditions de conception.
Étape 2 - Calculer le ∆T réel
Nous pouvons calculer la différence de température de saturation en fonction des conditions de conception :
`{:[DeltaT_(“Actual “)=DeltaT_(“Table “)[(” Actual Length “)/(” Table Length “)][(” Actual Capacity “)/(” Table Capacity “)]^(1.8)],[DeltaT_(“Actual “)=1^(@)F[(113.6ft)/(100.0ft)][(60.0” Tons “)/(79.7” Tons “)]^(1.8)=0.68^(@)F],[{: Delta DeltaT_(“Actual “)=0.56^(@)C[(34.64(” “m))/(30.48(” “m))][(211(” “kW))/(280(” “kW))]^(1.8)=0.39^(@)C]]:}`Étape 3 – Calculer la chute de pression réelle dans la tuyauterie
Selon Tableau 3, the pressure drop for 1°F (0.56°C) saturation temperature drop with a 100 ft equivalent length is 4.75 PSI (32.75 kPa). The actual piping pressure drop is determined using the equation:
`{:[” Pressure “” Drop “_(“Actual “)=” Pressure Drop “_(“Table “)[(DeltaT_(“Actual “))/(DeltaT_(“Table “))]],[[” Pressure Drop “p_(“Actual “)=32.75kPaquad[(0.39^(@)C)/(0.56^(@)C)]=22.81kPa]],[]:}`Étape 4 - Calculer la chute de pression totale
Ensuite, pour déterminer la chute de pression totale, nous utilisons Tableau 4, et rappelez-vous que la colonne montante mesure 20 pieds. Pour le R-410A, la chute de pression est de 0,43 PSI par pied (9,73 kPa/m).
`” Pressure Drop from the Riser “=” Pressure Drop “xx(” Refrigerant Pressure Drop “)/(ft)`
Chute de pression totale = Chute de pression réelle + Chute de pression de la colonne montante
Chute de pression totale = 3,23 PSI + 8,6 PSI = 11,83 PSI
Chute de pression totale = 59,35 kPa + 22,81 kPa = 82,16 kPa
Étape 5 - Déterminez la pression saturée du R-410A à la vanne TX
En utilisant les tableaux de propriétés des réfrigérants qui se trouvent dans HVAC-ENG.COM or references such as ASHRAE, the saturated pressure for R-410A at 120°F is 433 PSIA (absolute) (2985 kPaA). To calculate the saturation pressure at the TX valve, we take the saturated pressure of R-410A at 120°F and subtract the total pressure drop.
Pression saturéeVanne TX = Pression saturée120 °F – Perte de charge totale
Pression saturéeVanne TX = 433,0 PSIA – 11,83 PSIA = 421,17 PSIA
(pression saturéeVanne TX = 2985,0 kPa – 82,15 lPa = 2902,85 kPa)
Étape 6 - Déterminer la température de saturation au TX
Soupape
En se référant aux tableaux des propriétés de réfrigération, la température de saturation au niveau de la vanne TX peut être interpolée en utilisant la pression de saturation au niveau de la vanne TX (421 PSIA). La température de saturation au niveau de la vanne TX s'avère être de 117,8°F.
Étape 7 - Déterminez le sous-refroidissement requis pour le liquide saturé au niveau de la vanne TX
Le sous-refroidissement nécessaire pour avoir du liquide saturé au niveau de la vanne TX peut être trouvé par :
Sous-refroidissement = Température de saturation réelle – Température de saturationVanne TX
Sous-refroidissement = 120,0°F – 117,8°F = 2,2°F
Étape 8 - Déterminez le sous-refroidissement requis pour un fonctionnement correct
2,2 °F est la quantité de sous-refroidissement requise pour avoir un réfrigérant liquide saturé au niveau de la vanne TX. Rien de moins et le réfrigérant commencera à clignoter et la vanne TX ne fonctionnera pas correctement. Pour que les vannes TX fonctionnent correctement et évitent le flottement de la membrane, il doit y avoir un sous-refroidissement supplémentaire de 4 °F au niveau de la vanne TX.
Exigence de sous-refroidissement = Température de la vanne TX + Température minimale du système
Exigence de sous-refroidissement = 2,2 °F + 4,0 °F = 6,2 °F
Dans les articles suivants, nous aborderons des sujets liés à l'huile réfrigérante, au dimensionnement des conduites d'aspiration, au retour d'huile dans les colonnes montantes d'aspiration et de refoulement, aux détendeurs thermiques, au by-pass de gaz chauds, au dimensionnement des conduites de by-pass de gaz chauds, aux vannes de by-pass de gaz chauds, à la façon de dimensionner un conduite de dérivation de gaz chauds, détails d'installation, pompage, isolation de la tuyauterie, installation de la conduite de réfrigérant, fonctionnement à basse température ambiante, cycle de ventilateur et contrôle de la vitesse du ventilateur, conception du retour d'eau du condenseur, sécurité et environnement. Tous ces sujets sont essentiels pour comprendre les différents aspects de la tuyauterie de réfrigérant et garantiront une connaissance approfondie du sujet.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The equivalent length for refrigerant lines is calculated by considering the actual length of the pipe, as well as the fittings, valves, and other components that contribute to pressure drop. The equivalent length is typically calculated using tables or charts provided by the pipe manufacturer or through the use of specialized software. It’s essential to accurately calculate the equivalent length to ensure that the pipe size is correctly determined.
Pressure drop in refrigerant piping systems can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and decreased system capacity. As pressure drop increases, the compressor must work harder to maintain the desired system pressure, resulting in higher energy bills and increased wear on the compressor. Additionally, excessive pressure drop can lead to refrigerant flow restrictions, causing the system to malfunction or even fail.
The correct pipe size for refrigerant suction piping is determined by considering the refrigerant flow rate, suction pressure, and pipe material. A larger pipe size is typically required for suction piping to minimize pressure drop and ensure proper system performance. The pipe size must also be compatible with the compressor and other system components to ensure safe and efficient operation.
Common mistakes to avoid when sizing refrigerant piping include underestimating the refrigerant flow rate, neglecting to consider pressure drop, and failing to account for pipe fittings and valves. Additionally, using incorrect or outdated data, such as incorrect pipe sizing charts or tables, can lead to inaccurate pipe size determination. It’s essential to follow established industry guidelines and best practices when sizing refrigerant piping to ensure accurate and reliable results.
To ensure that your refrigerant piping system is properly insulated, it’s essential to select the correct insulation material and thickness based on the system operating conditions and environment. The insulation should be able to withstand the maximum and minimum temperatures expected in the system, as well as any mechanical stresses or vibrations. Additionally, the insulation should be properly installed and maintained to ensure that it remains effective over the system’s lifespan.
