いくつかのHVACシステムでは、現場で設計および設置するためにフィールド冷蔵配管を必要とします。例には、凝縮ユニット、エアハンドラーの直接拡張（DX）コイル、空冷チラーを備えたリモートエバポレーター、リモート空冷コンデンサーを備えたチラーが含まれます。このガイドは、商業空調システムで使用されるR-22、R-407C、R-410A、およびR-134Aをカバーしています。工業用冷凍および/または可変冷媒量（VRV）システムには適用されません。
このアプリケーションガイドに含まれる情報は、Ashraeの冷蔵ハンドブックの第2章と、このタイプの機器でのMcQuayの良い経験に基づいています。
適切に設計および設置された冷媒配管システムは次のとおりです。
- 圧力降下を制限する実用的な冷媒ラインサイズを使用して、蒸発器に適切な冷媒の流れを提供します。
- コンプレッサーに常に適切に動作するのに十分なオイルがあるように、過剰なオイルを閉じ込めないようにしてください。
- 液体冷媒のスラッギングは避けてください。
- 清潔で乾燥していること。
冷媒配管設計チェックリスト
冷媒配管設計の最初のステップは、製品と現場情報を収集することです。それぞれのチェックリストを以下に示します。この情報の使用方法は、このガイドの残りの部分全体で説明されます。
商品情報
- ユニットコンポーネントのモデル番号（凝縮セクション、蒸発器など）
- 冷凍回路あたりの最大容量
- 冷凍回路ごとの最小容量
- ユニット運用料
- ユニットポンプダウン能力
- 冷媒の種類
- ユニットオプション（ホットガスバイパスなど）
- 機器には、分離バルブと充電ポートが含まれていますか
- ポンプダウンはありますか？
現場情報
- 以下を含むパイピングの実行方法のスケッチ
- 距離
- 標高の変化
- 機器配置
- フィッティング
- 蒸発器配管接続の具体的な詳細
- 配管が実行される周囲の条件
- 周囲動作範囲（冬の間はシステムが動作しますか？）
- 冷却負荷の種類（快適性またはプロセス）
- ユニット分離（スプリングアイソレーター、ゴム製のせん断など）
典型的な冷媒配管レイアウト
この図は、ルーフマウントエアハンドリングユニットに設置されたDXコイルに接続されたグレードに取り付けられた凝縮ユニットを示しています。
- 液体ラインは、コイルに隣接するコンデンサーから熱膨張（TX）バルブに液体冷媒を供給します。
- 吸引ラインは、コンプレッサーの吸引接続に冷媒ガスを提供します。
この図は、建物内にリモート蒸発器を備えた屋根に取り付けられた空冷チラーを示しています。
- 1.それぞれが蒸発器に隣接するTxバルブに凝縮器から液体冷媒を供給する液体ラインを備えた2つの冷凍回路があり、蒸発器からコンプレッサーの吸引接続に冷媒ガスを返す吸引ラインがあります。
- 2。回路の1つに二重吸引ライザーがあります。
この図は、屋根に遠隔地の空冷コンデンサーを備えた屋内チラーを示しています。
- 1.排出ガスラインは、コンプレッサーの排出側からコンデンサーの入口に走ります。
- 2.液体ラインは、コンデンサーの出口を蒸発器のTxバルブに接続します。
- 3.回路上の熱いガスバイパスラインは、コンプレッサーの放電ラインから蒸発器の液体ライン接続まで走行します。
配管設計の基本
優れた配管設計により、初期コスト、圧力降下、システムの信頼性のバランスが得られます。初期コストは、配管の直径とレイアウトの影響を受けます。パフォーマンスと容量に悪影響を及ぼさないように、配管の圧力低下を最小限に抑える必要があります。ほぼすべてのフィールドパイプシステムには、コンプレッサーオイルが冷蔵回路を通過し、コンプレッサーに戻るため、パイピングで最小速度を維持する必要があります。そうすれば、十分なオイルがフル荷重条件と部品荷重条件でコンプレッサーサンプに戻されます。
適切な経験則は最小限です：
- 水平吸引および熱いガスラインの場合、毎分500フィート（FPM）または2.54メートル（MPS）。
- 吸引および熱いガスライザーのための1000 fpm（5.08 MP）。
- ソレノイドが液体ラインで閉じたときに液体ハンマーリングが発生しないように、300 fpm（1.54 MP）未満。
ハロカルボン冷凍システムには、ハードドロー銅チューブが使用されています。タイプLとKは、エアコンと冷蔵（ACR）アプリケーションのために承認されています。壁が薄すぎるため、タイプMは使用されません。公称サイズは、外径（OD）に基づいています。典型的なサイズには、5/8インチ、7/8インチ、1-1/8インチなどが含まれます。
ACRアプリケーション向けの銅チューブは、脱水され、窒素で充電され、メーカーによって塞がれています（下の図を参照）。
肘やティーなどの形成された継手は、硬い銅のチューブとともに使用されます。すべての関節は、資格のある技術者によって酸素アセチレントーチでろう付けされています。前述のように、銅のチューブのこの場合、圧力降下と初期コストのバランスをとるように冷媒のラインサイズが選択され、コンプレッサーにオイルを運ぶのに十分な冷媒速度も維持されます。圧力降下は、ライン内のすべての継手の同等の足（メートル）に必要なチューブの長さを追加することによって計算されます。これは、PSI（KPA）に変換されます。
圧力降下と温度の変化
冷媒がパイプを流れると、圧力が低下し、冷媒の飽和温度が変化します。圧力と飽和温度の両方が低下すると、コンプレッサーの性能が悪影響を及ぼします。適切な冷蔵システム設計は、この変化を1行あたり2°F（1.1°C）未満に最小限に抑えようとします。したがって、冷蔵システムコンポーネントを一致させる場合、「2°F」とPSI（KPA）と呼ばれる圧力降下を聞くことが一般的です。
例えば、凝縮ユニットは、45°F（7.2°C）飽和吸引温度で25トン（87.9 kW）の冷却を生成する場合があります。 2°F（1.1°C）のライン損失を想定すると、蒸発器は47°F（7.2°C）吸引温度で25トン（87.9 kW）冷却を供給するためにサイズが必要です。
以下の表は、いくつかの一般的な冷媒の温度と圧力の圧力降下を比較します。冷媒は、温度の同じ変化に対して異なる圧力低下を持っていることに注意してください。たとえば、多くのドキュメントは、R-22で許容される圧力降下が2°F（1.1°C）または約3 psi（20.7 kpa）であることを指します。 R-410aの同じ3 psi変化により、温度が1.2°F（0.7°C）変化します。
100等価フィート（30.5 m）および40°F（4.4°C）飽和温度に基づいて、吸引および排出圧力降下に注意してください。
液体ライン
液体ラインはコンデンサーを蒸発器に接続し、液体冷媒をTxバルブに運びます。液体ラインの冷媒が低下しすぎるか、標高の増加のためにガスに点滅すると、冷凍システムの動作が不十分です。液体サブクーリングは、ラインの圧力降下のために冷媒がガスに点滅するのを防ぐ唯一の方法です。
実際のラインサイズは、2〜3°F（1.1〜1.7°C）以下の圧力降下を提供する必要があります。 PSI（KPA）の実際の圧力低下は、冷媒によって異なります。
システム冷媒の充電が大幅に増加するため、液体ラインの特大は落胆します。これは、オイル電荷に影響を与えます。
液体冷媒が凝縮器から蒸発器に持ち上げられると、冷媒圧力が下がります。異なる冷媒は、標高に基づいて異なる圧力変化をもたらします。特定の冷媒については、表2を参照してください。液体ラインの総圧力低下は、摩擦損失の合計と、ライザーの液体冷媒カラムの重量です。
冷媒 | 圧力降下psi/ft（kpa/m）ライザー |
R-22 | 0.50 (11.31) |
R-407C | 0.47 (10.63) |
R-410A | 0.43 (9.73) |
R-134a | 0.50 (11.31) |
この状況では、サブクーリングされた液体冷媒のみがTXバルブでフラッシュすることを避けます。コンデンサーが蒸発器の上に設置されていた場合、ライン内の液体冷媒の重量からの圧力の上昇により、冷媒がサブクーリングなしで適切なサイズのラインで点滅するのが妨げられました。
バルブが適切に動作し、時期尚早に失敗しないように、TXバルブにサブクーリングをすることが重要です。メーカーの推奨事項に従ってください。ない場合は、TXバルブで4〜6°F（2.2〜3.3°C）のサブクーリングを提供します。
液体ラインには、いくつかの冷媒ラインコンポーネントおよび/またはアクセサリがフィールド選択および設置されている必要があります（下の図）。分離バルブと充電ポートが必要です。一般に、凝縮ユニットやコンデンサーなどの基本的なシステムコンポーネントを保護するための分離バルブを持つことが望ましいです。多くの場合、メーカーは製品を隔離するバルブを供給しているので、含まれているものを確認してください。分離バルブには、いくつかのタイプと形状があります。
を参照 この図 :
- コンデンサーから作業すると、液体ラインフィルターがあります。フィルター乾燥機は、液体冷媒から破片を除去し、システム内の水分を吸収するための乾燥剤が含まれています。フィルタードライヤーは、使い捨てまたは交換可能なコアを備えた永続的なものです。
- 次に、技術者が液体ラインの冷媒の状態を見ることができる照明ガラスがあります。多くの視覚眼鏡には、冷媒に水分が存在する場合に色を変える湿気指標が含まれています。
- サイトガラスに続くのはTxバルブです。
このシステムの可能なアクセサリには、次のものがあります。
- ホットガスバイパスポート。これは、ディストリビューター、つまり補助サイドコネクタ（ASC）と統合する専門的なフィッティングです。
- ソレノイドバルブを下るポンプ。ポンプダウンを使用すると、ソレノイドバルブは、可能な限り蒸発器の近くにあるTxバルブの直前に配置されます。
- 液体ラインの受信機。これらは、ポンプダウンまたはサービスのいずれかのために余分な冷媒を保管するために使用されます（コンデンサーがシステム充電を保持するには不十分なボリュームがある場合）、または浸水した低周囲のコントロールアプローチの一部として。受信機は通常、コンデンサーからサブクーリングを削除し、初期コストを増やし、冷媒の充電を増やすため、回避されます。
液体ラインは、冷媒の流れの方向に1フィートあたり1/8インチ（10.4 mm/m）を傾ける必要があります。トラップは不要です。
吸引ライン
吸引ガスラインにより、蒸発器からの冷媒ガスがコンプレッサーの入口に流れ込むことができます。吸引ラインを裏付けると、コンプレッサー容量が低下し、吸引圧力が低いため、吸引圧力が低下して希望の蒸発器温度を維持します。吸引ラインを大きくすると、初期のプロジェクトコストが増加し、蒸発器からコンプレッサーにオイルを動かすのに不十分な冷媒ガス速度が発生する可能性があります。これは、垂直吸引力を使用する場合に特に重要です。
吸引ラインは、最大2〜3°F（1.1〜1.7°C）の圧力損失のサイズを大きくする必要があります。 PSI（KPA）の実際の圧力低下は、冷媒によって異なります。
サクションライン配管詳細
動作中、吸引ラインは過熱冷媒蒸気とオイルで満たされています。オイルはパイプの底に流れ、その上に流れる冷媒ガスによって一緒に移動します。システムが停止すると、冷媒は周囲の条件に応じてパイプに凝縮できます。これにより、システムが再起動したときに液体冷媒がコンプレッサーに引き込まれた場合、ゆがんでいる可能性があります。
良好なオイルリターンを促進するには、吸引ラインを冷媒の流れの方向に1/8インチ（10.4 mm/m）にピッチングする必要があります。蒸発器がオフサイクル中に大量の凝縮冷媒を封じ込める可能性があるため、蒸発器の接続には特別な注意が必要です。凝縮された冷媒のスラッギングを最小限に抑えるには、以下の図に示すように、逆転トラップで吸引ラインから分離する必要があります。
トラップは、コンプレッサーに続く前に蒸発器の上部の上に伸びる必要があります。
- 複数の蒸発器を使用すると、圧力降下が等しくなり、あるコイルからの冷媒とオイルが別のコイルに流れるように吸引配管を設計する必要があります。
- トラップは、コンプレッサーに流れる前に、凝縮冷媒を捕まえるためにライザーの底で使用できます。適切なサイズのライザーでは、圧力降下に寄与するため、中間トラップは不要です。
- 通常、商業的に生産された空調機器を使用すると、コンプレッサーはユニットの側面の共通の接続に「症状」されます。
- Suction line filter driers are available to help clean the refrigerant before it enters the compressor. Because they represent a significant pressure drop, they should only be added if circumstances require them, such as after compressor burnout. In this instance, the suction filter drier is often removed after the break-in period for the replacement compressor. Suction filter driers catch significant amounts of oil, so they should be installed per the manufacturer’s specifications to promote oil drainage.
排出ライン
Discharge gas lines (often referred to as hot gas lines) allow refrigerant to flow from the discharge of the compressor to the inlet of the condenser. Undersizing discharge lines will reduce compressor capacity and increase compressor work. Over sizing discharge lines increases the initial cost of the project and may result in insufficient refrigerant gas velocity to carry oil back to the compressor. Figures below.
排出ライン配管詳細
排出ラインは、冷媒蒸気とオイルの両方を運びます。冷媒はオフサイクル中に凝縮する可能性があるため、配管は液体冷媒とオイルがコンプレッサーに流れないように設計する必要があります。トラップをライザーの底に追加して、オフサイクル中に油と凝縮冷媒をキャッチしてから、コンプレッサーに後方に流れることができます。ライザーの中間トラップは、圧力降下を増加させるため、適切なサイズのライザーでは不要です。排出ラインは、コンデンサーに向かって冷媒流の方向に1フィートあたり1/8インチ（10.4 mm/m）をピッチングする必要があります。
コンデンサーがコンプレッサーの上にあるときはいつでも、逆液の冷媒がオフサイクル中にコンプレッサーに後方に流れるのを防ぐために、逆折りたたまれるトラップまたはチェックバルブをコンデンサーインレットに取り付けてください。場合によっては（つまり、コンプレッサーを往復型のコンプレッサーを使用します）、放電マフラーが排出ラインに設置され、脈動を最小限に抑えます（振動を引き起こす）。オイルは排出マフラーに簡単に閉じ込められているため、コンプレッサーにできるだけ近く、配管の水平またはダウンフロー部分に配置する必要があります。
複数の冷凍サーキット
制御と冗長性のために、多くの冷蔵システムには2つ以上の冷蔵回路が含まれます。各回路は、単一のシステムであるかのように個別に保持し、設計する必要があります。場合によっては、単一の冷凍回路が複数の蒸発器を提供しますが、複数の冷凍回路を単一の蒸発器に接続しないでください。よくある間違いは、単一の回路蒸発器コイルを備えた2つの回路凝縮ユニットを取り付けることです。
この図は、複数の回路を含む一般的なDXコイルを示しています。インターレースが最も一般的です。同じシステムに取り付けられ、専用の冷蔵回路に接続された単一の回路を備えた個別のコイルを使用することができます。
最も一般的なエアコンアプリケーションには、各回路に1つの蒸発器がありますが、複数の蒸発器を単一の冷凍回路に接続することができます。
以下の図は、2つのDXコイルを提供する単一の冷凍回路を示しています。各コイルには独自のソレノイドおよび熱膨張バルブがあることに注意してください。ディストリビューターごとに1つのTXバルブが必要です。蒸発器が個別に操作される場合（つまり容量制御のため）、個々のソレノイドを使用する必要があります。両方の蒸発器が同時に動作する場合、共通のパイプ内の単一のソレノイドバルブを使用できます。
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