O que é uma unidade condensadora: estrutura e princípio de funcionamento

Praticamente, em todos os sistemas de ventilação é incluído um bloco compressor-condensador, responsável pelo aquecimento ou resfriamento do ar. O BCC faz parte da classe de condicionadores de ar não autônomos.

Nele, o refrigerante em estado líquido passa por uma etapa preparatória e, em seguida, entra no trocador de calor e evapora.

Neste material, falaremos sobre os princípios de funcionamento deste equipamento, detalharemos as nuances de sua seleção e algumas características de instalação.

Componentes do bloco compressor-condensador

O BCC é um monobloco com componentes compactamente dispostos. Eles são usados em conjunto com dispositivos de ventilação de insuflação, com sistemas split de qualquer tipo, equipados com unidades internas ou sistemas de resfriamento direto. Eles podem substituir um chiller quando a instalação deste não é possível devido à grande carga no telhado.

Os principais elementos desta parte significativa do sistema de ventilação são:

• compressor;
• motor;
• ventilador centrífugo ou axial;
• trocador de calor que funciona como condensador;
• sistema de alimentação elétrica;
• sistema de controle.

Adicionalmente, o BCC é equipado com conectores que aumentam seu desempenho e consistem em um dispositivo de expansão, filtro especial, válvula solenoide, visor de inspeção. Os modelos modernos de BCC operam com refrigerantes ecológicos. Neles pode circular o freon ecologicamente correto R-22, R-407C, R-410a. Eles são adequados tanto para qualquer unidade de ventilação quanto para resfriadores de duto.

O bloco compressor-condensador é montado tanto internamente quanto externamente. Geralmente, os fabricantes equipam a unidade com proteção contra variações de tensão e pressão.

Os elementos internos do BCC são isolados e aterrados para evitar choques elétricos. Os fabricantes cobrem as superfícies de todos os componentes do equipamento com revestimento anticorrosivo. Isso permite operá-lo em condições úmidas.

Vantagens do bloco compressor-condensador

Se compararmos o BCC com um chiller, podemos notar vantagens claras do primeiro:

1. A produção de um kW de frio é mais barata, pois não há transportador de calor intermediário.
2. Ajuste conveniente. Cada BCC é conectado a uma unidade de insuflação, por isso o controle é realizado por meio de controladores padrão.
3. Instalação simples. Nenhum ventilador adicional, dutos de ar ou outros elementos são necessários. Será necessária apenas a instalação do trocador de calor do evaporador.

A unidade condensadora pode ser um componente de um grande sistema de ventilação ou um módulo separado embutido no aparelho. Elas podem ser fixas de piso ou montadas na parede. As unidades fixas são colocadas perto de edifícios e no telhado.

A inclusão da unidade condensadora no sistema de ar condicionado é a solução mais barata e acessível

O compressor da unidade condensadora, em sua versão moderna, é equipado com proteção contra instabilidade da rede elétrica, influência da umidade, danos mecânicos, temperaturas criticamente altas e baixas. Tudo isso compromete o funcionamento do equipamento. O invólucro que envolve a unidade é feito de aço galvanizado, portanto não sofre corrosão.

Para que o resfriamento do dispositivo ocorra mais rapidamente, os fabricantes frequentemente complementam o trocador de calor, o condensador e as tubulações com inserções de alumínio. O trocador de calor também é protegido contra efeitos nocivos — uma liga anticorrosiva especial é aplicada em sua superfície.

Para possibilitar o controle da pressão dentro da unidade condensadora, todos os elementos em contato com o refrigerante são equipados com niples de inspeção.

Apesar dessas vantagens, acontece frequentemente que, após a instalação, a unidade condensadora falha rapidamente ou nem sequer entra em operação. Os especialistas apontam uma causa: a seleção inadequada da unidade compressor-condensadora e do evaporador.

Nuances na seleção do BCC

Na maioria das vezes, seleciona-se a unidade compressor-condensadora adequada para as circunstâncias específicas com base na potência. Para isso, será necessário realizar um cálculo padrão, considerando a vazão da unidade de ventilação em m³/h, a temperatura e a umidade do ar externo no período de verão, e a temperatura do ar de insuflamento. Esse parâmetro, juntamente com a umidade, é selecionado para a região específica de acordo com as normas SNiP.

O primeiro parâmetro é considerado 6 graus abaixo da temperatura ideal no ambiente. Além desses valores, será necessário utilizar o diagrama i-d. Em seguida, todos os parâmetros encontrados são inseridos na fórmula: Qfrio = 1,2 x L x (Iext - Iinsufl) / 3600.

A foto mostra o diagrama psicrométrico i-d do ar úmido. Com ele, com base em duas grandezas conhecidas, é possível determinar os demais parâmetros do ar, inclusive a carga térmica de resfriamento, sem cálculos complexos.

Para evitar completamente os cálculos, às vezes utiliza-se um método simplificado. Foi estabelecido que para cada 10 m² e altura de ambiente de 3 m, é necessário 1 kW de resfriamento. Se a área do ambiente for de 200 m², é necessária uma unidade de 20 kW.

Os especialistas aconselham prestar atenção a várias nuances importantes para a escolha correta da unidade. Para garantir o funcionamento eficaz do KKB, deve-se calculá-lo não com base na temperatura máxima do ar externo, mas no mínimo previsto na faixa de operação do KKB.

Se o cálculo for feito com base na temperatura máxima do ar externo, a unidade poderá funcionar normalmente quando a temperatura externa for igual ao valor calculado ou subir acima desse valor. Quando o valor cair, será observado um fenômeno como apenas a ebulição parcial do refrigerante no evaporador. O freon líquido retornará à sucção do compressor. Isso resultará no travamento do compressor.

Para o funcionamento normal, a capacidade do compressor deve ser menor que a capacidade máxima do evaporador. O kit de conexão nem sempre é vendido junto com o bloco compressor-condensador. Às vezes é necessário selecioná-lo por conta própria, mas para isso é necessário conhecer as características técnicas dos elementos que compõem este conjunto de conexão.

Recomendações para seleção do filtro secador

Este conjunto é necessário para absorver a umidade e várias impurezas indesejadas da linha de freon. Sua seleção é feita de acordo com as tabelas dos fabricantes, considerando o tipo de refrigerante. Além disso, é importante saber antecipadamente como será feita a instalação deste elemento — por soldagem, flangeamento ou por conexões. As dimensões de conexão dependerão disso.

Este elemento de conexão é responsável por manter a limpeza do circuito de refrigeração. Apenas um filtro de boa qualidade consegue realizar bem essa tarefa.

O índice de desempenho do líquido também influencia a escolha do filtro, o que afeta o intervalo entre as substituições. Também é importante como o KKB funcionará — apenas para refrigeração ou também para aquecimento. No primeiro caso, o freon se moverá em uma direção; no segundo, em ambas.

Como escolher o visor de inspeção?

Este elemento é necessário para controlar o nível de carga de freon, o estado do filtro e a presença de umidade no circuito. A sua seleção leva em consideração a marca do freon, a temperatura ambiente, o método de montagem do visor, a presença de indicador de umidade e o nível crítico de umidade.

Se o freon R407C ou R410A circular pelo circuito, o óleo poliéster para essas marcas pode formar ácido e álcool ao entrar em contato com a água. Isso será sinalizado pela mudança de cor do visor, o que ajudará a evitar o travamento do compressor devido à decomposição do óleo. A cor verde do indicador indica o estado normal do circuito de refrigeração.

A mudança para um tom amarelado indica que o circuito de refrigeração precisa de atenção mais cuidadosa. Um indicador completamente amarelo indica uma quantidade inaceitável de umidade no circuito. Após a tomada de medidas para removê-la, o filtro terá que ser substituído.

Seleção da válvula de expansão termostática

A VET (válvula de expansão termostática) regula a entrada do refrigerante do bloco para o evaporador para resfriamento. Ela é selecionada de acordo com o tipo de refrigerante, capacidade nominal de refrigeração, temperatura de ebulição, subresfriamento e condensação. Também é levado em consideração o nível de temperatura do meio de trabalho — máximo e mínimo.

A VET é um elemento importante do circuito de refrigeração. Existem dois tipos de válvulas de expansão termostática — com equalização externa e interna. Ela tem a função de regular a alimentação de refrigerante para o evaporador. Também é responsável pela sua expansão, que leva à redução da pressão e da temperatura.

Influencia na escolha e no método de equalização de pressão — interna ou externa. É necessário saber como será feita a instalação da VET. Normalmente, ela é instalada por soldagem, flangeamento ou em conexões.

Seleção da válvula solenoide

A escolha deste elemento é influenciada pela marca do freon, pelos valores máximos de temperatura e pressão de trabalho. Também é importante o parâmetro de pico de diferença de pressão de abertura. Deve-se prestar atenção às dimensões de conexão e à capacidade.

Deve ser considerado o coeficiente Kv, que leva em conta a variação do fluxo do meio de trabalho quando a diferença de pressão na válvula solenoide for de 1 Bar.

Variedades de blocos compressor-condensador

O tipo de KKB é determinado pelo tipo de resfriamento próprio. Ele pode ser realizado por ar, água, ou resfriador externo. Unidades do primeiro tipo possuem um ventilador embutido que forma um fluxo de ar.

Se o projeto inclui um ventilador axial, a unidade é montada fora do prédio. Se houver um ventilador centrífugo, a instalação da unidade é feita diretamente no ambiente.

A potência de um KKB resfriado a ar pode ser muito grande — até 45 kW por hora. No uso doméstico, geralmente é suficiente uma unidade com potência máxima de 8 kW.

Uma unidade compressor-condensador na qual o condensador é resfriado com água é mais potente. Ela não exige um grande volume de ar para seu funcionamento, portanto se destaca pela compacidade e é projetada para instalação interna. Sua instalação é possível a uma distância considerável.

KKBs com condensador do tipo remoto são usados com menos frequência, principalmente quando há falta de espaço no ambiente. Nesse caso, o bloco em si é instalado dentro da sala. O trocador de calor é colocado fora dela.

Princípio de funcionamento do BCC

O funcionamento do bloco compressor-condensador baseia-se na lei física da absorção de energia térmica quando o refrigerante muda de estado líquido para outra forma agregada. Quando o processo ocorre na direção oposta, a energia térmica acumulada anteriormente é liberada e transmitida ao consumidor.

Quando o KKB opera para resfriamento, ocorre evaporação do freon dentro do trocador de calor, seguida de condensação. No aquecimento, é o contrário.

Ligam e desligam o agregado, bem como regulam a potência do fluxo de ar por meio do sistema de controle. Para conectá-la ao BCC, existem barramentos e sensores especiais.

Enquanto a instalação do sistema chiller permite definir individualmente a temperatura para cada ambiente, ao usar o BCC, a temperatura será a mesma em todos os lugares. Ela é definida no termostato principal para todo o edifício.

BCC com resfriamento a ar

O circuito de refrigeração possui 2 trocadores de calor. Um deles é o trocador de calor do condensador, localizado no próprio BCC. O segundo é o trocador de calor do evaporador, localizado no resfriador de ar do condicionador central. Além desses componentes, o circuito de refrigeração inclui um compressor, alojado no invólucro do BCC.

Além disso, seus elementos são o filtro secador, a válvula de expansão termostática (VET) e o visor de inspeção. Os três últimos elementos estão na linha de líquido interunidades, perto do evaporador.

Diferentemente de outros componentes do circuito de refrigeração, a seção de passagem do freon na válvula de expansão termostática é pequena. Sua regulagem depende da temperatura de evaporação do freon no trocador de calor e do nível de pressão. Antes da VET, o freon gasoso comprimido no trocador de calor do condensador possui pressão excessiva, gerada pelo compressor. Após a VET — no trocador de calor do evaporador, a pressão diminui.

No condensador, o refrigerante, após perder calor para o espaço circundante, se condensa. Depois de ceder parte da energia térmica, o freon ainda está sob pressão elevada, mas apenas até passar pela válvula de expansão termostática. Após isso, a pressão cai drasticamente e ocorre o resfriamento.

Na maioria das vezes, o BCC é equipado com condensador de resfriamento a ar. As tubulações de entrada e saída do bloco são equipadas com válvulas de bloqueio para evitar a entrada de umidade ou contaminantes externos.

Sob a ação do ventilador centrífugo do condicionador principal, a superfície de troca de calor do evaporador aquece. Adquire alta temperatura e passa para a fase gasosa o refrigerante que antes era líquido e circulava no evaporador. Com isso, ele absorve calor do ar de insuflação, resfriando-o.

Em seguida, o refrigerante em forma de gás retorna ao compressor, sendo comprimido, transformando-se em estado líquido e o processo de circulação é retomado.

Unidade com resfriamento a água

A instalação de um BCC com resfriamento a água requer cálculos hidráulicos preliminares e montagem profissional. O custo desses blocos é maior do que o dos análogos a ar. Isso se explica pela necessidade de gastos adicionais com a construção da torre de resfriamento, colocação do circuito até ela e aquisição de bombas.

Estes agregados são destinados para montagem interna. O resfriamento do condensador ocorre por meio de um líquido que circula em um circuito fechado. No exterior, instala-se uma torre de resfriamento — úmida ou seca — ou utiliza-se água corrente.

Este equipamento climático possui um trocador de calor adicional. Ele resfria o refrigerante e, ao absorver parcialmente o calor, aquece a água circulante, que pode então ser reutilizada. Seu uso no sistema de aquecimento, para fornecimento de água quente, justifica os investimentos um pouco maiores na compra de equipamentos desse tipo.

Unidades condensadoras com resfriamento a água podem ser instaladas em edifícios altos. Esses agregados são ideais para regiões costeiras, pois a instalação interna os protege do ambiente agressivo presente ali.

A vantagem das unidades com resfriamento a água é sua maior potência e a possibilidade e perspectiva de aumentar a distância entre a unidade e a torre de resfriamento conforme conveniência. Se for utilizada água corrente como refrigerante, o custo do condicionamento de ar diminui significativamente.

Particularidades da instalação do BCC

A instalação da unidade condensadora deve ser precedida por uma preparação cuidadosa. Em primeiro lugar, verifica-se a conformidade dos dados da unidade, como conexão de fase, tensão, frequência da corrente, com as características correspondentes da linha de alimentação elétrica.

No local onde se planeja instalar a unidade condensadora não deve haver poeira, caso contrário ela pode entrar no trocador de calor. O fluxo de ar que sai do condensador não deve retornar para ele.

O processo de instalação do sistema de ventilação começa com a instalação da unidade condensadora de piso, do evaporador, e da tubulação entre as unidades. O momento mais complexo é a instalação da válvula de expansão termostática, filtros secadores, receptores, visores e outros elementos.

No caso de instalação da unidade no solo, ela deve ser posicionada de modo que não entre água da chuva e neve. O espaço ao redor da unidade deve estar livre, sem obstáculos para a circulação de ar e manutenção. Não é permitido conectar dutos de ar que fornecem e retiram ar da unidade.

A montagem e os trabalhos de instalação das unidades condensadoras são realizados por empresas especializadas, cujos funcionários possuem qualificação e certificados adequados. Para conectar a unidade, é necessário ter ferramentas e equipamentos especiais. Às vezes, é necessário reabastecer ou recarregar completamente a unidade.

Fabricantes renomados de BCC

A empresa italiana Aermec produz unidades condensadoras com alto desempenho operacional. A linha inclui unidades condensadoras profissionais com resfriamento a ar e equipamentos para uso doméstico.

Os KKB Aerotek são populares, fabricados pela empresa internacional homônima, fundada na Suíça. Os parâmetros do equipamento são totalmente adaptados ao consumidor russo.

A empresa francesa Airwell é famosa pela qualidade dos equipamentos que produz. Igualmente populares são as unidades Carrier, fornecidas ao mercado de climatização pela corporação americana Carrier. A empresa Daikin, do Japão, tem representação em nosso mercado, e seus equipamentos de climatização também são muito procurados.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Componentes da unidade compressor-condensador:

Escolha sensata do bloco compressor-condensador:

Para garantir uma excelente ventilação de um escritório, casa ou outro ambiente, o bloco compressor-condensador será a melhor solução. A unidade em si tem peso e dimensões reduzidos, mas isso não diminui de forma alguma suas funcionalidades. É importante não violar as regras de operação e seguir as instruções, para que a unidade dure muitos anos.

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