Efektivní a bezpečné potrubní spoje v chladicí technice

Typické oblasti použití

• Chladicí a chladírenské zařízení: Efektivní řešení pro supermarkety, hotely a průmysl
• Tepelná čerpadla: Možné jednoduché, časově úsporné lisovací spoje
• Komerční chladicí technika: Perfektně přizpůsobeno požadavkům, flexibilní volba materiálu a spojovací techniky
• Průmyslové chlazení: Ideální pro výrobní procesy s vysokými požadavky na odolnost vůči tlaku a teplotě

Aktuální výzvy chladicí a klimatizační techniky z pohledu instalačních podniků

• Vysoké provozní tlaky a teploty: V chladicí technice musí potrubí a další komponenty odolávat extrémním provozním tlakům a teplotám, zejména v transkritické oblasti. To vyžaduje použití kvalitních materiálů a pečlivé zpracování, aby se zabránilo únikům a selhání systému.
• Volba materiálu a spojovacích technik: Volba správného materiálu a spojovací techniky je rozhodující pro trvanlivost a účinnost chladicích systémů. Měď, měděné slitiny a speciální materiály jako CuFe2P jsou často používány. Různé spojovací techniky jako pájení, lisování nebo lemování mají své výhody a nevýhody a rozhodnutí často závisí na provozních preferencích a specifických požadavcích aplikace.
• Nové předpisy a environmentální požadavky: S rostoucím povědomím o ochraně životního prostředí a klimatu čelí podniky výzvě implementovat ekologické a energeticky účinné řešení. To vyžaduje nejen technické know-how, ale také investice do nových technologií a materiálů. Zejména nařízení o F-plynech je výzvou pro odvětví. Fluorované skleníkové plyny (F-plyny) jsou souhrnný termín pro HFC (fluorované uhlovodíky), PFC (perfluorované uhlovodíky) a SF₆ (fluorid sírový).

  F-plyny mají velmi vysokou hodnotu GWP (globální oteplovací potenciál). To znamená, že mají velký negativní vliv na globální oteplování. HFC nejvíce přispívají k emisím F-plynů. Jako alternativní chladivo v chladicích aplikacích se hodí například CO₂. EU proto rozhodla o postupném ukončení používání F-plynů:

  • Od roku 2027: Zákaz F-plynů s potenciálem globálního oteplování (GWP) nad 150 v nových tepelných čerpadlech a klimatizačních zařízeních.
  • Od roku 2035: Zákaz všech nenaturálních chladiv v tepelných čerpadlech a klimatizačních zařízeních, včetně těch s nízkou hodnotou GWP.
  • Od roku 2050: Úplné ukončení používání HFC (částečně fluorovaných uhlovodíků).
• Instalace a údržba: Instalace a údržba chladicích a klimatizačních systémů vyžaduje kvalifikovaný odborný personál a pečlivé plánování. To zahrnuje výběr správných komponentů, odbornou instalaci a pravidelnou údržbu, aby se maximalizovala životnost systémů.

Druhy spojů

Chladicí potrubí lze v zásadě spojovat pájením, lisováním nebo lemováním. Každá technika má své výhody a nevýhody. Často se podniky z různých důvodů, například kvůli jednodušší skladové evidenci nebo specializaci, rozhodují pro pouze jednu spojovací techniku. To je zcela přiměřené, protože rozhodnutí by měl učinit chladicí technik, nikoli výrobce.

Nejrozšířenější chladiva

Nejrozšířenější chladiva lze rozdělit do dvou hlavních kategorií: přírodní a syntetická chladiva.

Přírodní chladiva

• Amoniak (R-717): Často používán v průmyslových chladicích zařízeních, protože má vysokou energetickou účinnost a žádné přímé skleníkové efekty.
• Oxid uhličitý (R-744): Často používán v supermarketech a potravinářském průmyslu. Má velmi nízký potenciál globálního oteplování.
• Propan (R-290): Uhlovodík používaný v domácích chladničkách a malých klimatizačních zařízeních.
• Butan (R-600a): Také uhlovodík, který se používá v domácích spotřebičích, jako jsou chladničky.
• Voda (R-718): Používá se ve speciálních aplikacích, jako jsou velké klimatizační jednotky a tepelná čerpadla.

Syntetická chladiva

• R-134a: Široce používané chladivo v automobilových klimatizacích a domácích chladničkách.
• R-410A: Často používáno v moderních klimatizačních jednotkách a tepelných čerpadlech.
• R-32: Novější chladivo s nižším potenciálem globálního oteplování než R-410A, které se stále více používá v klimatizačních jednotkách.

R-134a, R-410A a R-32 patří mezi F-plyny.

Tato chladiva jsou vybírána podle aplikace a environmentálních požadavků. Přírodní chladiva jsou často ekologičtější, zatímco syntetická chladiva mohou být v určitých aplikacích efektivnější.

Nevýhody přírodních chladiv

Přírodní chladiva mají mnoho výhod, ale existují také některé nevýhody, které je třeba zvážit:

• Hořlavost: Mnoho přírodních chladiv, jako je propan (R-290) a butan (R-600a), je hořlavých a představuje riziko výbuchu.
• Toxicita: Amoniak (R-717) je toxický a může být při úniku zdraví škodlivý.
• Zápach: Některá přírodní chladiva, jako je amoniak, mají silný a nepříjemný zápach.
• Kompatibilita: Ne všechna přírodní chladiva jsou kompatibilní s existujícími chladicími zařízeními, což může vyžadovat úpravy nebo výměnu komponentů.
• Vysoký tlak: Oxid uhličitý (R-744) pracuje při velmi vysokých tlacích, což vyžaduje speciální a dražší vybavení.

Přes tyto nevýhody jsou přírodní chladiva ekologičtější alternativou k syntetickým chladivům a jsou stále více používána v různých aplikacích.

Výroba pájecích spojů v chladicím oboru

Kapilární pájecí tvarovky se skládají z:

• deoxidované mědi Cu-DHP (CW024A, minimálně 99,90 % Cu)
• měděných slitin jako mosaz (Cu-Zn39Pb2, Cu-Zn40Pb2)
• červeného bronzu (CC499K, CuSn5Zn5Pb2-C)
• a zejména pro vysokotlaké pájecí aplikace v transkritické oblasti z měděno-železné slitiny CuFe (CuFe2P, CW107C)

Pájecí tvarovky pro tvrdé nebo měkké pájení, jako například série 5000, odpovídají EN 1254 a mohou být použity v topných, solárních a stlačených vzduchových systémech, stejně jako do přibližně 40 barů ve vysokotlakých aplikacích, jako jsou chladicí a chladicí okruhy. Tyto tvarovky jsou metrické, což znamená, že rozměr je uveden v milimetrech.

Měkké pájení je použitelné pouze do provozních teplot maximálně 110 °C a občas se ještě používá v oblasti pitné vody. Pájecí spoje v plynových, kapalných plynových a olejových potrubích však musí být provedeny pouze jako tvrdé pájení.

Poznámka: V kolektorovém okruhu termických solárních systémů mohou nastat klidové teploty přesahující 110 °C, proto by se tam pro pájecí spoje mělo také zvolit tvrdé pájení.

Důležité poznámky k instalaci chladicích potrubí

Při tvrdém pájení chladicích potrubí, například u tepelných čerpadel s přímým odpařováním, je nutné pracovat pod dusíkem jako ochranným nebo formovacím plynem, aby se zabránilo tvorbě okují uvnitř potrubí. Okuje mohou poškodit kompresory, ucpat ventily a podpořit korozi.

Pokud jde o ucpání, je čistota rozhodující. Třísky, okuje, tavidlo nebo vlhkost uvnitř potrubí mohou vést k tvorbě kyselin, které napadají vinutí motoru nebo způsobují měděné pokovování. Ochranné plyny, jako dusík nebo směsi dusíku a vodíku, zabraňují tvorbě okují. Podíl vodíku nesmí přesáhnout 4 objemová %.

V chladicí technice se kromě stříbrné pájky používají fosforové pájky, například L-Ag2P, katalogové číslo SANHA® 4936, nebo L-CuP6 a L-Ag5P. Umožňují pájení měděných trubek bez tavidla, protože fosfor zabraňuje oxidaci. Tvrdé pájení se provádí podle EN ISO 17672.

Vysoce stříbrné tvrdé pájky musí být vždy zpracovány s tavidlem. Pro instalace měděných trubek v místnostech s atmosférou obsahující amoniak a/nebo sirovodík, například v zemědělských budovách, je podle DVGW-Arbeitsblatt GW 2 pro zabránění korozi obecně nutné použít vysoce stříbrnou pájku. Instalace a spojovací místa musí být v těchto případech chráněny proti vnější korozi, například korozními ochrannými páskami nebo smršťovacími hadicemi podle DIN 30672.

Potrubí v chladicí a klimatizační technice

Chladicí potrubí spojuje vnitřní a vnější zařízení. Průměr a délka závisí na chladivu. R-410A umožňuje například dlouhé, štíhlé potrubní systémy. Kromě chladicích potrubí existují řídicí a kondenzátové potrubí. Klimatizační jednotky s přímým odpařováním se označují jako split-systémy.

Při práci na klimatizačních jednotkách je třeba dodržovat EN 378-2. Rozlišujeme následující potrubí:

• Sací potrubí
• Tlakové potrubí (horký plyn)
• Kapalné potrubí

Důležité body při plánování jsou:

• Tlaková ztráta
• Vrácení oleje
• Ochrana kompresoru

Měděné trubky v chladicí technice

Pro chladicí zařízení smí být použity pouze trubky podle EN 12735-1. Měď (Cu-DHP) je vhodná pro teploty od −269 °C do +250 °C a je odolná vůči většině chladiv. CO₂ zařízení vyžadují, stejně jako všechny transkritické aplikace, zvláště tlakuvzdorné měděné slitiny.

Patří sem například CuFe.

Pájecí tvarovky pro transkritickou oblast

SANHA® RefHP® vysokotlaké tvarovky z měděno-železné slitiny byly navrženy na základě desetiletí zkušeností v oblasti pájecích tvarovek speciálně pro vyšší provozní tlaky, například s CO₂, a mohou být použity až do 130 barů.

Tvarovky z měděno-železa jsou optimální pro spojování všech běžných CuFe trubek od Mueller, Halcor, KME a Wieland. S RefHP® lze CO₂ a další transkritické okruhy bezpečně a časově úsporně instalovat.

Zejména pro supermarkety, kde chladicí zařízení běží nepřetržitě, lze takto ušetřit až 25 % energie. Další výhodou je, že SANHA® nabízí RefHP® v rozměrech až do 2 5/8″.

Tvarovky jsou nyní používány v mnoha známých řetězcích supermarketů v Belgii, Nizozemsku, Francii a Německu, ale také v datových centrech nebo jiných oblastech použití.

Lisovací tvarovky do 48 barů: ACR Copper Press

S ACR Copper Press uvedla SANHA® na trh nový lisovací systém pro aplikace do 48 barů. ACR Copper Press je vhodný pro řadu budoucích chladiv, VRF/VRV okruhů, tepelných čerpadel a dalších.

Nový systém se vyznačuje řadou jedinečných vlastností v oboru, které v kombinaci zajišťují maximální bezpečnost. Zároveň lze HVACR a VRV/VRF okruhy, tepelná čerpadla a další aplikace realizovat výrazně rychleji.

Zejména při rekonstrukcích se v zkoumaných projektech ukázala úspora času přes 30 % oproti klasickým metodám, jako je lemování. Oproti kapilárnímu pájení je výhoda ještě větší, při současně nejvyšší bezpečnosti a těsnosti spoje.

Při lisovací technice se společnou radiální deformací tvarovky a trubky vytváří tvarově pevný spoj. Těsnicí funkci proti úniku dopravovaného média zajišťuje vložený těsnicí kroužek z elastického plastu, v tomto případě dokonce dva těsnicí kroužky nebo dvojitý těsnicí kroužek.

To znamená, že spojení tvarovky a trubky je vytvořeno dvojitým lisováním na každé straně tvarovek (DualSeal™). Uzavírací zóna mezi dvěma těsnicími prvky (TrapZone™), jejich vysoce těsnicí D-profil a zvláště kulatý lisovací profil činí spoje mimořádně spolehlivými a trvanlivými.

To vše vede k velmi vysoké bezpečnosti proti úniku chladiva. ACR Copper Press je nabízen od ¼″ do 1 3/8″, což umožňuje snadnou realizaci i větších okruhů.

Nerezová ocel od roku 2007: NiroTherm®

Nerezový systém NiroTherm® je vhodný pro chladicí systémy v subkritické oblasti, jako je například glykol, a pro topné instalace. Byl zaveden již v roce 2007. Výrobce z Essenu má tedy zdaleka nejdelší zkušenosti na trhu s tímto potrubním systémem.

Trubky a tvarovky jsou vyrobeny z austenitické chrom-niklové nerezové oceli, materiálové číslo 1.4301 (AISI 304; NiroTherm®-F: 1.4520/X2CrTi17), a poskytují tak vysokou ochranu proti korozi, zejména i zvenčí.

Ať už jde o kondenzát, vlhký potěr nebo jiné vlivy: Časově a personálně náročný ochranný nátěr může být díky vysoké kvalitě materiálu vynechán. Výhoda je zřejmá, protože zpracovatelé a stavebníci tak ušetří spoustu času.

Zavedením nových bezniklových trubek NiroTherm®-F z 1.4520 (X2CrTi17) se ekonomičnost systému ještě zvýšila. Nerezový systém je vhodný pro použití v chladicích instalacích s glykol.

Porovnání produktů: Které řešení SANHA je to pravé?

Závěr

SANHA® nabízí chladicím technikům široký výběr potrubních systémů bez kompromisů v oblasti bezpečnosti. Kvalita výroby je neustále přísně sledována.

Kromě toho je pravidelně kontrolována nejen kvalita produktu, ale také efektivita probíhajících kontrol kvality nezávislými zkušebními ústavy podle přísných pravidel, například Gütegemeinschaft Kupferrohr e. V. a DVGW.

Díky kvalitním materiálům a spojovacím technologiím lze chladicí a chladicí potrubí rychle, ekonomicky a navíc bezpečně vyrábět a zařízení efektivně provozovat.