Efektywne i bezpieczne połączenia rur w technice chłodniczej

Typowe obszary zastosowania

• Instalacje chłodnicze i chłodzące: Efektywne rozwiązania dla supermarketów, hoteli i przemysłu
• Pompy ciepła: Możliwe proste, oszczędzające czas połączenia prasowane
• Technika chłodnicza komercyjna: Doskonale dostosowana do wymagań, elastyczny wybór materiału i techniki łączenia
• Chłodnictwo przemysłowe: Idealne do procesów produkcyjnych z wysokimi wymaganiami dotyczącymi odporności na ciśnienie i temperaturę

Aktualne wyzwania techniki chłodniczej i klimatyzacyjnej z perspektywy firm instalacyjnych

• Wysokie ciśnienia robocze i temperatury: W technice chłodniczej rurociągi i inne komponenty muszą wytrzymać ekstremalne ciśnienia robocze i temperatury, szczególnie w zakresie transkrytycznym. Wymaga to zastosowania wysokiej jakości materiałów i starannego przetwarzania, aby uniknąć wycieków i awarii systemu.
• Wybór materiałów i technik łączenia: Wybór odpowiedniego materiału i techniki łączenia jest kluczowy dla trwałości i efektywności systemów chłodniczych. Często stosuje się miedź, stopy miedzi i specjalne materiały, takie jak CuFe2P. Różne techniki łączenia, takie jak lutowanie, prasowanie czy kielichowanie, mają swoje zalety i wady, a decyzja często zależy od preferencji operacyjnych i specyficznych wymagań aplikacyjnych.
• Nowe przepisy i wymogi środowiskowe: Wraz ze wzrostem świadomości ekologicznej i ochrony klimatu, firmy stoją przed wyzwaniem wdrażania przyjaznych dla środowiska i energooszczędnych rozwiązań. Wymaga to nie tylko wiedzy technicznej, ale także inwestycji w nowe technologie i materiały. Szczególnie rozporządzenie dotyczące gazów fluorowanych stanowi wyzwanie dla branży. Fluorowane gazy cieplarniane (F-gazy) to zbiorcze określenie dla HFC (węglowodorów fluorowanych), PFC (perfluorowanych węglowodorów) i SF₆ (sześciu fluorku siarki).

  F-gazy mają bardzo wysoki wskaźnik GWP (Global Warming Potential). Oznacza to, że mają duży negatywny wpływ na globalne ocieplenie. HFC w największym stopniu przyczyniają się do emisji F-gazów. Jako alternatywny czynnik chłodniczy w zastosowaniach chłodniczych nadaje się na przykład CO₂. UE zdecydowała się na stopniowe wycofywanie F-gazów:

  • Od 2027: Zakaz F-gazów o potencjale cieplarnianym (GWP) powyżej 150 w nowych pompach ciepła i klimatyzatorach.
  • Od 2035: Zakaz wszystkich nienaturalnych czynników chłodniczych w pompach ciepła i klimatyzatorach, także tych o niskim wskaźniku GWP.
  • Od 2050: Całkowite wycofanie stosowania HFC (częściowo fluorowanych węglowodorów).
• Instalacja i konserwacja: Instalacja i konserwacja systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych wymaga wykwalifikowanego personelu i starannego planowania. Obejmuje to wybór odpowiednich komponentów, fachową instalację i regularne prace konserwacyjne, aby maksymalizować żywotność systemów.

Rodzaje połączeń

Rurociągi chłodnicze mogą być zasadniczo łączone przez lutowanie, prasowanie lub kielichowanie. Każda technika ma swoje zalety i wady. Często firmy z różnych powodów, na przykład ze względu na łatwiejsze magazynowanie lub specjalizację, stosują tylko jedną technikę łączenia. Jest to całkowicie uzasadnione, ponieważ to chłodnik, a nie producent, powinien podjąć decyzję.

Najczęściej stosowane czynniki chłodnicze

Najczęściej stosowane czynniki chłodnicze można podzielić na dwie główne kategorie: naturalne i syntetyczne czynniki chłodnicze.

Naturalne czynniki chłodnicze

• Amoniak (R-717): Często stosowany w przemysłowych instalacjach chłodniczych, ponieważ ma wysoką efektywność energetyczną i nie ma bezpośrednich efektów cieplarnianych.
• Dwutlenek węgla (R-744): Często stosowany w supermarketach i przemyśle spożywczym. Ma bardzo niski potencjał cieplarniany.
• Propan (R-290): Węglowodór stosowany w domowych lodówkach i małych klimatyzatorach.
• Butan (R-600a): Również węglowodór, stosowany w urządzeniach domowych, takich jak lodówki.
• Woda (R-718): Stosowana w specjalnych zastosowaniach, takich jak duże klimatyzatory i pompy ciepła.

Syntetyczne czynniki chłodnicze

• R-134a: Szeroko stosowany czynnik chłodniczy w klimatyzatorach samochodowych i domowych lodówkach.
• R-410A: Często stosowany w nowoczesnych klimatyzatorach i pompach ciepła.
• R-32: Nowszy czynnik chłodniczy o niższym potencjale cieplarnianym niż R-410A, coraz częściej stosowany w klimatyzatorach.

R-134a, R-410A i R-32 zaliczają się do F-gazów.

Te czynniki chłodnicze są wybierane w zależności od zastosowania i wymagań środowiskowych. Naturalne czynniki chłodnicze są często bardziej przyjazne dla środowiska, podczas gdy syntetyczne czynniki chłodnicze mogą być bardziej efektywne w niektórych zastosowaniach.

Wady naturalnych czynników chłodniczych

Naturalne czynniki chłodnicze mają wiele zalet, ale istnieją również pewne wady, które należy wziąć pod uwagę:

• Palność: Wiele naturalnych czynników chłodniczych, takich jak propan (R-290) i butan (R-600a), jest palnych i stanowi ryzyko wybuchu.
• Toksyczność: Amoniak (R-717) jest toksyczny i może być szkodliwy dla zdrowia w przypadku wycieków.
• Zapach: Niektóre naturalne czynniki chłodnicze, takie jak amoniak, mają silny i nieprzyjemny zapach.
• Kompatybilność: Nie wszystkie naturalne czynniki chłodnicze są kompatybilne z istniejącymi instalacjami chłodniczymi, co może wymagać dostosowań lub wymiany komponentów.
• Wysokie ciśnienie: Dwutlenek węgla (R-744) działa przy bardzo wysokich ciśnieniach, co wymaga specjalnego i droższego sprzętu.

Mimo tych wad, naturalne czynniki chłodnicze są bardziej przyjazną dla środowiska alternatywą dla syntetycznych czynników chłodniczych i są coraz częściej stosowane w różnych zastosowaniach.

Produkcja połączeń lutowanych w obszarze chłodniczym

Złączki kapilarne składają się z:

• odtlenionej miedzi Cu-DHP (CW024A, co najmniej 99,90% Cu)
• stopów miedzi, takich jak mosiądz (Cu-Zn39Pb2, Cu-Zn40Pb2)
• brązu (CC499K, CuSn5Zn5Pb2-C)
• oraz, szczególnie do zastosowań lutowania wysokociśnieniowego w zakresie transkrytycznym, ze stopu miedzi i żelaza CuFe (CuFe2P, CW107C)

Złączki do lutowania twardego lub miękkiego, takie jak seria 5000, spełniają normę EN 1254 i mogą być stosowane w instalacjach grzewczych, solarnych i sprężonego powietrza oraz do około 40 barów w zastosowaniach wysokociśnieniowych, takich jak obiegi chłodnicze i chłodnicze. Te złączki są metryczne, co oznacza, że wymiary podawane są w milimetrach.

Połączenie lutowane miękkie można stosować tylko do temperatur roboczych do maksymalnie 110°C i jest czasami jeszcze używane w obszarze wody pitnej. Połączenia lutowane w instalacjach gazowych, gazu płynnego i olejowych muszą być jednak wykonane jako lutowanie twarde.

Uwaga: Ponieważ w obiegu kolektora instalacji solarnych mogą występować temperatury spoczynkowe powyżej 110°C, również tam należy wybrać lutowanie twarde dla połączeń lutowanych.

Ważne wskazówki dotyczące instalacji rurociągów chłodniczych

Podczas lutowania twardego rurociągów chłodniczych, na przykład w pompach ciepła z bezpośrednim odparowaniem, należy pracować pod azotem jako gazem ochronnym lub formującym, aby uniknąć powstawania zgorzeliny wewnątrz rury. Zgorzelina może uszkodzić sprężarki, zatykać zawory i sprzyjać korozji.

W odniesieniu do zatykania, czystość jest kluczowa. Wióry, zgorzelina, topnik lub wilgoć wewnątrz rury mogą prowadzić do powstawania kwasów, które atakują uzwojenia silnika lub powodują powstawanie powłoki miedzianej. Gazy ochronne, takie jak azot lub mieszaniny azotu i wodoru, zapobiegają powstawaniu zgorzeliny. Zawartość wodoru nie może przekraczać 4% objętości.

W technice chłodniczej, oprócz lutów srebrnych, stosuje się luty zawierające fosfor, takie jak L-Ag2P, numer katalogowy SANHA® 4936, lub L-CuP6 i L-Ag5P. Umożliwiają one lutowanie rur miedzianych bez topnika, ponieważ fosfor zapobiega utlenianiu. Lutowanie twarde odbywa się zgodnie z normą EN ISO 17672.

Luty twarde o wysokiej zawartości srebra muszą być zawsze stosowane z topnikiem. W instalacjach rur miedzianych w pomieszczeniach z atmosferą zawierającą amoniak i/lub siarkowodór, na przykład w budynkach rolniczych, zgodnie z wytycznymi DVGW GW 2, w celu uniknięcia uszkodzeń korozyjnych, należy stosować lut o wysokiej zawartości srebra. Instalacja i połączenia muszą być w takich przypadkach chronione przed korozją zewnętrzną, na przykład za pomocą taśm ochronnych lub rur termokurczliwych zgodnie z normą DIN 30672.

Rurociągi w technice chłodniczej i klimatyzacyjnej

Rurociągi chłodnicze łączą urządzenia wewnętrzne i zewnętrzne. Średnica i długość zależą od czynnika chłodniczego. Na przykład R-410A umożliwia długie, smukłe systemy rurociągów. Oprócz rurociągów chłodniczych istnieją rurociągi sterujące i kondensacyjne. Klimatyzatory z bezpośrednim odparowaniem nazywane są systemami split.

Podczas pracy z klimatyzatorami należy przestrzegać normy EN 378-2. Rozróżnia się następujące rurociągi:

• Rurociągi ssące
• Rurociągi ciśnieniowe (gorący gaz)
• Rurociągi cieczy

Ważne punkty przy planowaniu to:

• Spadek ciśnienia
• Powrót oleju
• Ochrona sprężarki

Rury miedziane w technice chłodniczej

Do instalacji chłodniczych można stosować tylko rury zgodne z normą EN 12735-1. Miedź (Cu-DHP) jest odpowiednia do temperatur od -269°C do +250°C i jest odporna na większość czynników chłodniczych. Instalacje CO₂, podobnie jak wszystkie zastosowania transkrytyczne, wymagają szczególnie odpornych na ciśnienie stopów miedzi.

Do takich należy CuFe.

Złączki lutowane dla zakresu transkrytycznego

Złączki wysokociśnieniowe SANHA® RefHP® z miedzi i żelaza zostały zaprojektowane na podstawie wieloletniego doświadczenia w zakresie złączek lutowanych specjalnie dla wyższych ciśnień roboczych, na przykład z CO₂, i mogą być stosowane do 130 barów.

Złączki z miedzi i żelaza są idealne do łączenia wszystkich dostępnych na rynku rur CuFe od Mueller, Halcor, KME i Wieland. Dzięki RefHP® można bezpiecznie i szybko instalować obiegi CO₂ i inne transkrytyczne.

Szczególnie w supermarketach, gdzie instalacje chłodnicze działają przez całą dobę, można zaoszczędzić do 25% energii. Kolejna zaleta: SANHA® oferuje RefHP® w wymiarach do 2 5/8″.

Obecnie złączki są stosowane w wielu znanych sieciach supermarketów w Belgii, Holandii, Francji i Niemczech, a także w centrach danych lub innych obszarach zastosowań.

Złączki prasowane do 48 barów: ACR Copper Press

Dzięki ACR Copper Press SANHA® wprowadziła na rynek nowy system prasowania do zastosowań do 48 barów. ACR Copper Press nadaje się do wielu przyszłościowych czynników chłodniczych, obiegów VRF/VRV, pomp ciepła i innych.

Nowy system wyróżnia się wieloma unikalnymi cechami w branży, które w połączeniu zapewniają najwyższy poziom bezpieczeństwa. Jednocześnie obiegi HVACR i VRV/VRF, pompy ciepła i inne zastosowania można realizować znacznie szybciej.

Szczególnie przy renowacjach wykazano w badanych projektach oszczędność czasu ponad 30% w porównaniu z klasycznymi metodami, takimi jak kielichowanie. W porównaniu z lutowaniem kapilarnym korzyść jest jeszcze większa, przy jednoczesnym zapewnieniu najwyższego poziomu bezpieczeństwa i szczelności połączenia.

W technice prasowania poprzez wspólne radialne odkształcenie złączki i rury tworzy się połączenie kształtowe. Funkcję uszczelnienia przed wyciekiem medium transportowego pełni włożony pierścień uszczelniający z elastycznego tworzywa sztucznego, w tym przypadku nawet dwa pierścienie uszczelniające lub podwójny pierścień uszczelniający.

Oznacza to, że połączenie złączki i rury jest realizowane poprzez podwójne prasowanie po każdej stronie złączek (DualSeal™). Strefa blokady między dwoma elementami uszczelniającymi (TrapZone™), ich wysoko uszczelniający profil D i szczególnie okrągły profil prasowania sprawiają, że połączenia są niezwykle niezawodne i trwałe.

Wszystko to prowadzi do bardzo wysokiego poziomu bezpieczeństwa przed utratą czynnika chłodniczego. ACR Copper Press jest oferowany od ¼″ do 1 3/8″, co umożliwia łatwe realizowanie również większych obiegów.

Stal nierdzewna od 2007: NiroTherm®

System ze stali nierdzewnej NiroTherm® nadaje się do systemów chłodzenia w zakresie subkrytycznym, takich jak glikol, oraz do instalacji grzewczych. Został wprowadzony już w 2007 roku. Producent z Essen ma zatem zdecydowanie najdłuższe doświadczenie rynkowe z tym systemem rurociągów.

Rury i złączki wykonane są z austenitycznej stali chromowo-niklowej, numer materiału 1.4301 (AISI 304; NiroTherm®-F: 1.4520/X2CrTi17), co zapewnia wysoki poziom ochrony przed korozją, szczególnie również z zewnątrz.

Czy to kondensacja, wilgotny jastrych czy inne wpływy: czasochłonne i pracochłonne malowanie ochronne można pominąć dzięki wysokiej jakości materiału. Korzyść jest oczywista, ponieważ wykonawcy i inwestorzy oszczędzają w ten sposób dużo czasu.

Dzięki wprowadzeniu nowych rur NiroTherm®-F bez niklu z 1.4520 (X2CrTi17) zwiększa się jeszcze bardziej ekonomiczność systemu. System ze stali nierdzewnej nadaje się do zastosowania w instalacjach chłodniczych z glikolem.

Porównanie produktów: Które rozwiązanie SANHA jest odpowiednie?

Podsumowanie

SANHA® oferuje chłodnikom szeroki wybór systemów rurociągów bez kompromisów w zakresie bezpieczeństwa. Jakość produkcji jest stale ściśle monitorowana.

Ponadto nie tylko jakość produktu, ale także skuteczność bieżących kontroli jakości jest regularnie sprawdzana przez niezależne instytucje badawcze zgodnie z surowymi zasadami, na przykład Stowarzyszenia Jakości Rur Miedzianych e. V. i DVGW.

Dzięki wysokiej jakości materiałom i technologiom łączenia można szybko, ekonomicznie i bezpiecznie produkować rurociągi chłodnicze i chłodzące oraz efektywnie eksploatować instalacje.