In this post, we will be continuing our discussion on how to size refrigerant piping. This training is designed to be as simple and practical as possible, providing you with the necessary knowledge to size refrigerant piping correctly and accurately. We will go through the important aspects of this process including determining the pipe size, pressure drop, and other factors. With this comprehensive training, you will come away with the confidence to size refrigerant piping in any situation.
Dimensionamento linee frigorifere
I capitoli 41 e 2 del Manuale ASHRAE Sistemi e apparecchiature HVAC includono il dimensionamento delle linee di aspirazione, scarico e del liquido per i refrigeranti utilizzati di frequente. Le variazioni della temperatura di aspirazione satura (SST) sono 0,28, 0,56 e 1,7°C (0,5, 1 e 2°F) per le linee di aspirazione e scarico e 0,56°C (1°F) per le linee del liquido. Questi dati si basano su una temperatura di condensazione di 40,6 °C (105 °F) per apparecchiature raffreddate ad acqua e devono essere regolati per altre temperature, come quelle delle apparecchiature raffreddate ad aria (tipicamente da 48,9 a 51,7 °F [da 120 a 125 °F C]). Inoltre, le tabelle presuppongono una lunghezza equivalente di tubo di 100 piedi (30,5 m), ma la caduta di pressione effettiva può essere dedotta dalle equazioni delle tabelle in base alla lunghezza effettiva dell'applicazione.
La temperatura di aspirazione satura si basa sulla pressione in uscita dall'evaporatore e rappresenta la temperatura del refrigerante come un gas senza surriscaldamento. La temperatura effettiva del refrigerante in uscita dall'evaporatore sarà superiore a questa. La differenza tra le due temperature si chiama surriscaldamento.
Lunghezza equivalente per le linee frigorifere
Le tabelle seguenti forniscono informazioni per la stima delle lunghezze equivalenti. La lunghezza equivalente effettiva viene stimata calcolando la lunghezza del percorso in piedi (metri) che la tubazione seguirà e sommando le perdite di carico dei raccordi e/o accessori lungo tale lunghezza. Le tabelle forniscono le perdite di carico in piedi equivalenti di tubo diritto per raccordi e accessori.
Ad esempio, in “Lunghezza equivalente per raccordi", vediamo che un gomito con raggio lungo 22 mm (7/8 pollici) ha una caduta di pressione equivalente a 0,43 m (1,4 piedi) di un tubo di rame diritto.
Come determinare la lunghezza equivalente
Calcolare la lunghezza equivalente della linea del liquido per la seguente unità condensante con unità di trattamento aria DX:
La linea del liquido è composta dai seguenti elementi:
- •Tubazioni da 6,7 m (22 piedi) da 35 mm (1-3/8 pollici).
- 7 gomiti a lungo raggio
- 1 filtro disidratatore
- 1 vetro spia
- 1 valvola di intercettazione a globo
Per determinare la lunghezza equivalente da utilizzare per gli accessori del refrigerante Tabella 1 e Tavolo 2).
Come dimensionare le linee del liquido
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:
- Utilizza R-410A
- Ha tubi di rame
- L'evaporatore funziona a 40°F (4,4°C)
- Il condensatore funziona a 48,9 °C (120 °F)
- La capacità è di 60 tonnellate (211 kW)
- L'equivalente della linea del liquido è 34,64 m (113,6 piedi)
- Dispone di un montante di 6,1 m (20 piedi) con l'evaporatore sopra il condensatore
Il primo passo nel dimensionamento della linea del liquido è stimare la dimensione dei tubi necessari per il sistema. Successivamente si calcola l'effettivo differenziale di temperatura (∆T) tra l'apparecchiatura e l'ambiente servito. È quindi necessario calcolare la caduta di pressione effettiva della tubazione e determinare la caduta di pressione totale. È inoltre necessario determinare la pressione satura dell'R-410A sulla valvola TX, la temperatura di saturazione sulla valvola TX e il sottoraffreddamento richiesto per il liquido saturo sulla valvola TX. Infine è necessario calcolare il sottoraffreddamento necessario per un corretto funzionamento. Seguendo questi passaggi si garantirà che il sistema sia progettato correttamente e funzionerà in modo efficiente.
Passaggio 1: stimare la dimensione del tubo
To figure out the liquid line pipe size for a 60 ton unit, consult the following table. As per the table, a 1-3/8 inch (35 mm) pipe would be suitable for an 79.7 ton (280 kW) unit. Please note that the table conditions (equivalent length and condensing temperature) differ from the design conditions.
Passaggio 2: calcolo del ∆T effettivo
We can calculate the saturation temperature difference based upon the design conditions:
`{:[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]]:}`Passaggio 3: calcolare la caduta di pressione effettiva della tubazione
According to Table 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]],[]:}`Passaggio 4: calcolare la caduta di pressione totale
Next to determine the Total pressure drop, we use Table 4, and recall that the riser is 20 ft. For R-410A the pressure drop is 0.43 PSI per ft (9.73 kPa/m).
`” Pressure Drop from the Riser “=” Pressure Drop “xx(” Refrigerant Pressure Drop “)/(ft)`Total Pressure Drop = Actual Pressure Drop + Riser Pressure Drop
Total Pressure Drop = 3.23 PSI + 8.6 PSI = 11.83 PSI
Total Pressure Drop = 59.35 kPa + 22.81 kPa = 82.16 kPa
Passaggio 5: determinare la pressione satura dell'R-410A sulla valvola TX
Using refrigerant property tables which can be found in HVAC-ITA.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.
Pressione saturaValvola TX = Pressione satura120°F – Perdita di carico totale
Pressione saturaValvola TX = 433,0 PSIA – 11,83 PSIA = 421,17 PSIA
(Pressione saturaValvola TX = 2985,0 kPa – 82,15 lPa = 2902,85 kPa)
Passaggio 6: determinare la temperatura di saturazione sul TX
Valvola
Facendo riferimento alle tabelle delle proprietà di refrigerazione, la temperatura di saturazione della valvola TX può essere interpolata utilizzando la pressione di saturazione della valvola TX (421 PSIA). La temperatura di saturazione della valvola TX risulta essere di 117,8°F.
Passaggio 7: determinare il sottoraffreddamento richiesto per il liquido saturo sulla valvola TX
La necessità di sottoraffreddamento per avere liquido saturo sulla valvola TX può essere trovata da:
Sottoraffreddamento = Temperatura di saturazione effettiva – Temperatura di saturazioneValvola TX
Sottoraffreddamento = 120,0°F – 117,8°F = 2,2°F
Passo 8- Determinare il sottoraffreddamento richiesto per il corretto funzionamento
2,2°F è la quantità di sottoraffreddamento necessaria per avere il refrigerante liquido saturo sulla valvola TX. Qualunque cosa di meno, e il refrigerante inizierà a lampeggiare e la valvola TX non funzionerà correttamente. Affinché le valvole TX funzionino correttamente ed evitino le fluttuazioni del diaframma, dovrebbero esserci ulteriori 4°F di sottoraffreddamento sulla valvola TX.
Requisito di sottoraffreddamento = Temperatura della valvola TX + Temperatura minima del sistema
Requisiti di sottoraffreddamento = 2,2°F + 4,0°F = 6,2°F
Nei seguenti post tratteremo argomenti relativi all'olio refrigerante, dimensionamento della linea di aspirazione, ritorno dell'olio nelle colonne montanti di aspirazione e mandata, valvole di espansione termica, bypass del gas caldo, dimensionamento della linea di bypass del gas caldo, valvole di bypass del gas caldo, come dimensionare un linea di bypass del gas caldo, dettagli di installazione, svuotamento, isolamento delle tubazioni, installazione della linea del refrigerante, funzionamento a basse temperature, ciclo della ventola e controllo della velocità della ventola, progettazione del ritorno di flusso del condensatore, sicurezza e ambiente. Tutti questi argomenti sono essenziali per comprendere i diversi aspetti delle tubazioni del refrigerante e garantiranno una conoscenza completa dell'argomento.