En qué consiste una unidad de compresor-condensador: estructura y principio de funcionamiento

Prácticamente, en todos los sistemas de ventilación se incluye una unidad de compresor-condensador, responsable de calentar o enfriar el aire. La KKB pertenece a la clase de acondicionadores no autónomos.

En ella, el refrigerante en estado líquido pasa por una etapa preparatoria y luego ingresa al intercambiador de calor y se evapora.

En este material hablaremos sobre los principios de funcionamiento de este equipo, nos detendremos en detalle en los matices de su selección y algunas particularidades de la instalación.

Componentes de la unidad de compresor-condensador

KKB es un monobloque con componentes compactamente dispuestos en su interior. Se utilizan en tándem con dispositivos de ventilación forzada, con sistemas split de cualquier tipo, equipados con unidades interiores o sistemas de refrigeración directa. Pueden reemplazar al chiller cuando no es posible instalar este último debido a la alta carga sobre el techo.

Los elementos principales de esta importante parte del sistema de ventilación son:

• compresor;
• motor;
• ventilador centrífugo o axial;
• intercambiador de calor que funciona como condensador;
• sistema de alimentación eléctrica;
• sistema de control.

Adicionalmente, la KKB se equipa con conectores que mejoran su rendimiento y consisten en un estrangulador, un filtro especial, una válvula solenoide, una mirilla. Los modelos modernos de KKB funcionan con refrigerantes seguros para la capa de ozono. En ellos puede circular freón de alta ecológica R-22, R-407C, R-410a. Se adaptan tanto a cualquier unidad de ventilación como a enfriadores de conducto.

La unidad de compresor-condensador se monta tanto en interiores como en exteriores. Por lo general, los fabricantes equipan la unidad con protección contra fluctuaciones de voltaje y presión

Los elementos internos de la KKB se aíslan y conectan a tierra para evitar lesiones por descargas eléctricas. Los fabricantes recubren las superficies de todos los componentes del dispositivo con un recubrimiento anticorrosivo. Esto permite su funcionamiento en condiciones húmedas.

Ventajas de la unidad de compresor-condensador

Si se compara el KKB con el chiller, se pueden notar claras ventajas del primero:

1. La producción de un kW de frío resulta más barata, ya que aquí no hay un portador de frío intermedio.
2. Ajuste conveniente. Cada KKB se conecta a una unidad de ventilación de suministro, por lo que el control se realiza mediante controladores estándar.
3. Instalación sencilla. No se necesitan ventiladores adicionales, conductos de aire ni otros elementos. Solo se requiere el montaje del intercambiador de calor del evaporador.

El KKB puede ser un componente de un gran sistema de ventilación o un bloque independiente integrado en el aparato. Pueden ser estacionarios de suelo o murales suspendidos. Los bloques estacionarios se colocan cerca de edificios y en el tejado.

La inclusión del KKB en el sistema de aire acondicionado es la solución más económica y accesible

El compresor del KKB en su versión moderna está equipado con protección contra el funcionamiento inestable de la red eléctrica, la influencia de la humedad, daños mecánicos y temperaturas críticamente altas y bajas. Todo esto altera el funcionamiento del equipo. La carcasa que alberga el bloque está fabricada en acero galvanizado, por lo que no se corroe.

Para que el enfriamiento del dispositivo sea más rápido, los fabricantes suelen complementar el intercambiador de calor, el condensador y las líneas con inserciones de aluminio. El intercambiador de calor también está protegido de efectos nocivos: se aplica una aleación anticorrosión especial en su superficie.

Para permitir el control de la presión dentro del KKB, todos los elementos en contacto con el refrigerante están equipados con niples de inspección.

A pesar de estas ventajas, no es raro que después de la instalación el KKB falle rápidamente o ni siquiera se ponga en funcionamiento. Los expertos señalan una causa: la selección inadecuada del bloque compresor-condensador y del evaporador.

Matices en la selección de la KKB

La mayoría de las veces, se selecciona el equipo compresor-condensador adecuado para las circunstancias específicas según la potencia. Para ello, se debe realizar un cálculo estándar basado en el rendimiento de la unidad de ventilación en m³/h, la temperatura, la humedad del aire exterior en verano y la temperatura del aire de suministro. Estos parámetros, más la humedad, se seleccionan para cada región de acuerdo con SNiP.

El primer parámetro se toma 6 grados menos que la temperatura óptima en la habitación. Además de estos valores, se debe utilizar el diagrama i-d. Luego, todos los parámetros encontrados se sustituyen en la fórmula: Qxol = 1,2 x L x (Inar - Iprít) / 3600.

La foto muestra el diagrama psicométrico i-d del aire húmedo. Con él, basándose en dos valores conocidos, se pueden determinar los demás parámetros del aire, incluido el consumo de frío sin cálculos complejos.

Para prescindir por completo de los cálculos, a veces se utiliza un método simplificado. Se ha establecido que por cada 10 m² y una altura de habitación de 3 m se necesitan 1 kW de frío. Si la superficie de la habitación es de 200 m², se necesita un bloque de 20 kW.

Los especialistas recomiendan prestar atención a varios aspectos importantes para la correcta selección de la unidad. Para garantizar un funcionamiento eficiente del KKB, se debe calcular no para la temperatura máxima del aire exterior, sino para el mínimo previsto en el rango de funcionamiento del KKB.

Si el cálculo se realiza para la temperatura máxima del aire exterior, la unidad podrá funcionar normalmente cuando la temperatura exterior sea igual a la calculada o superior. Cuando la temperatura descienda, se observará un fenómeno como la ebullición parcial del refrigerante en el evaporador. El refrigerante líquido regresará a la succión del compresor. Esto provocará el bloqueo del compresor.

Para un funcionamiento normal, la capacidad del compresor debe ser menor que la capacidad máxima del evaporador. El kit de conexión no siempre se vende junto con el bloque compresor-condensador. A veces es necesario seleccionarlo por separado, pero para ello se deben conocer las características técnicas de los elementos que componen este conjunto de tuberías.

Recomendaciones para la selección del filtro secador

Esta unidad es necesaria para absorber la humedad y diversas impurezas no deseadas de la línea de refrigerante. Su selección se realiza según las tablas de los fabricantes, teniendo en cuenta el tipo de refrigerante. Además, es importante saber de antemano cómo se instalará este elemento: mediante soldadura, para abocardado, en racores. De ello dependerán las dimensiones de conexión.

Este elemento de tubería se encarga de mantener la limpieza del circuito frigorífico. Solo un filtro de buena calidad puede cumplir bien esta tarea.

Influye en la selección del filtro también el índice de capacidad de líquido, que afecta el intervalo entre cambios. También es importante cómo funcionará el KKB: exclusivamente para frío o también para calor. En el primer caso, el refrigerante se moverá en una dirección; en el segundo, en ambas.

¿Cómo elegir la mirilla?

Este elemento es necesario para controlar el nivel de carga de refrigerante, el estado del filtro y la presencia de humedad en el circuito. Al elegirlo, se parte del tipo de refrigerante, la temperatura ambiente, el método de montaje del visor, la presencia de indicador de humedad y el nivel crítico de humedad.

Si por el circuito circula refrigerante R407C o R410A, el aceite poliéster para estos tipos puede formar ácido y alcohol al contacto con el agua. Esto se señalará mediante un cambio de color del visor, lo que ayudará a prevenir el bloqueo del compresor debido a la descomposición del aceite. El estado normal del circuito frigorífico se indica con el color verde del indicador.

El cambio hacia un tono amarillo indica que el circuito frigorífico debe supervisarse con más atención. Un indicador completamente amarillo señala una cantidad inadmisible de humedad en el circuito. Después de tomar medidas para eliminarla, será necesario cambiar el filtro.

Selección de la válvula de expansión termostática

La válvula de expansión termostática (VET) regula la entrada de refrigerante desde el bloque al evaporador para el enfriamiento. Se selecciona según el tipo de refrigerante, la capacidad nominal de enfriamiento, la temperatura de ebullición, subenfriamiento y condensación. También se tiene en cuenta el nivel de temperatura del medio de trabajo: máximo y mínimo.

La VET es un elemento importante del circuito de refrigeración. Se distinguen dos tipos de válvulas de expansión termostática: con ecualización externa e interna. Tiene la función de regular el suministro de refrigerante al evaporador. También es responsable de su expansión, lo que lleva a una disminución de la presión y la temperatura.

Influye en la elección el método de ecualización de presión: interno o externo. Es necesario saber cómo se realizará la instalación de la VET. Generalmente se instala para soldadura, abocardado o en racores.

Selección de la válvula solenoide

En la elección de este elemento influyen la marca del refrigerante, los valores máximos de temperatura y presión de trabajo. También es importante el parámetro del valor pico del diferencial de presión de apertura. Se debe prestar atención a las dimensiones de conexión y al rendimiento.

Se debe tener en cuenta el coeficiente Ku, que considera el cambio en el caudal del fluido de trabajo cuando la diferencia de presión en la válvula solenoide es de 1 Bar.

Variedades de unidades de compresor-condensador

El tipo de bloque compresor-condensador (BCC) se determina por el tipo de enfriamiento propio. Puede realizarse mediante aire, agua o un enfriador externo. Los agregados del primer tipo tienen un ventilador incorporado que genera flujo de aire.

Si la construcción incluye un ventilador axial, la unidad se instala fuera del edificio. Si se tiene un ventilador centrífugo, la instalación de la unidad se realiza directamente en el interior.

La potencia del BCC enfriado por aire puede ser muy grande, hasta 45 kW por hora. En uso doméstico generalmente es suficiente una unidad con una potencia máxima de 8 kW.

El bloque compresor-condensador en el que el condensador se enfría con agua es más potente. No requiere un gran volumen de aire para su funcionamiento, por lo que es compacto y está diseñado para instalación interior. Su instalación es posible a una distancia considerable.

El BCC con condensador de tipo remoto se usa con menos frecuencia, principalmente cuando falta espacio en la habitación. En este caso, el bloque se instala dentro de la habitación. El intercambiador de calor se coloca fuera de ella.

Principio de funcionamiento de la KKB

El funcionamiento del bloque compresor-condensador se basa en la ley física de absorción de energía térmica cuando el refrigerante cambia de estado líquido a otra forma agregada. Cuando el proceso transcurre en dirección inversa, se libera la energía térmica previamente acumulada y se transfiere al consumidor.

Cuando el BCC funciona en modo enfriamiento, dentro del intercambiador de calor ocurre la evaporación del refrigerante, luego su condensación. En modo calefacción, es al revés.

Encienden y apagan el equipo, así como regulan la potencia del flujo de aire mediante el sistema de control. Para conectarlo al KKB, existen buses y sensores especiales.

Mientras que la instalación de un sistema chiller permite establecer individualmente el régimen de temperatura para cada habitación, al emplear un KKB, la temperatura tendrá el mismo valor en todas partes. Se ajusta en el termostato principal para todo el edificio.

KKB con enfriamiento por aire

El circuito frigorífico tiene 2 intercambiadores de calor. Uno de ellos, el intercambiador de calor del condensador, se encuentra en el propio KKB. El segundo, el intercambiador de calor del evaporador, está ubicado en el enfriador de aire del climatizador central. Además de estos componentes, el circuito frigorífico incluye un compresor, contenido en la carcasa del KKB.

También sus elementos son el filtro deshidratador, la válvula de expansión termostática (VET) y el visor. Los últimos tres elementos se encuentran en la línea de líquido entre bloques, cerca del evaporador.

A diferencia de otros componentes del circuito frigorífico, la sección para el paso del freón en la válvula de expansión termostática es pequeña. Su ajuste depende de la temperatura de evaporación del freón en el intercambiador de calor y del valor de la presión. Antes de la VET, el freón gaseoso comprimido en el intercambiador de calor del condensador tiene una presión excesiva, impulsada por el compresor. Después de la VET, en el intercambiador de calor del evaporador, la presión disminuye.

En el condensador, el refrigerante, tras perder calor hacia el espacio circundante, se condensa. Después de ceder parte de la energía térmica, el freón aún permanece a presión elevada, pero solo hasta el momento de pasar por la válvula de expansión termostática. Después de esto, la presión disminuye bruscamente y se produce el enfriamiento.

La mayoría de las veces, el KKB se equipa con un condensador de refrigeración por aire. Las tuberías de entrada y salida del bloque están equipadas con válvulas de cierre para evitar la entrada de humedad o contaminantes externos.

Bajo la acción del ventilador centrífugo del climatizador principal, la superficie de intercambio de calor del evaporador se calienta. El refrigerante, que hasta entonces era líquido y circula en el evaporador, adquiere una temperatura alta y pasa a la fase gaseosa. Al hacerlo, absorbe calor del aire de suministro, enfriándolo así.

Luego, el refrigerante en forma de gas vuelve a estar en el compresor; al comprimirse, se transforma en estado líquido y el proceso de circulación se reanuda.

Unidad con enfriamiento por agua

La instalación de un KKB con refrigeración por agua requiere cálculos hidráulicos previos y una instalación profesional. El costo de estos bloques es mayor que el de los análogos de aire. Esto se explica por la necesidad de gastos adicionales para la construcción de una torre de enfriamiento, el tendido del circuito hacia ella y la adquisición de bombas.

Estas unidades están diseñadas para su instalación en interiores. El enfriamiento del condensador se realiza mediante un líquido que circula en un circuito cerrado. En el exterior se instala una torre de enfriamiento, ya sea húmeda o seca, o se utiliza agua corriente.

Este equipo de climatización cuenta con un intercambiador de calor adicional. Este enfría el refrigerante y, al absorber parcialmente el calor, calienta el agua circulante, que luego se puede reutilizar. Su uso en el sistema de calefacción o para el suministro de agua caliente justifica la inversión un poco mayor en la compra de este tipo de equipo.

Los KKB con enfriamiento por agua se pueden instalar en edificios altos. Estas unidades son ideales para zonas costeras, ya que la instalación interior las protege del impacto del entorno agresivo presente en esas áreas.

La ventaja de las unidades con enfriamiento por agua es su mayor potencia y la posibilidad y perspectiva de aumentar la distancia entre la unidad y la torre de enfriamiento según sea conveniente. Si se utiliza agua corriente como refrigerante, el costo del aire acondicionado se reduce significativamente.

Particularidades de la instalación de la KKB

La instalación de la unidad condensadora-compresora debe ir precedida de una preparación minuciosa. En primer lugar, se verifica que los datos de la unidad, como la conexión de fase, el voltaje y la frecuencia de corriente, correspondan a las características de la línea de suministro eléctrico.

En el lugar donde se planifica la instalación del KKB no debe haber polvo, ya que podría entrar en el intercambiador de calor. El flujo de aire que sale del condensador no debe regresar a él.

El proceso de instalación del sistema de ventilación comienza con la instalación del KKB de suelo, el evaporador y el tendido de la línea entre unidades. El paso más complejo es la instalación de la válvula de expansión termostática (TRV), los filtros deshidratadores, los receptores, los visores y otros elementos.

En el caso de instalar la unidad en el suelo, se debe colocar de manera que no entre agua de lluvia ni nieve. El espacio alrededor de la unidad debe estar despejado, sin obstáculos para la circulación del aire y el mantenimiento. No se deben conectar conductos de aire que suministren o extraigan aire de la unidad.

El montaje y los trabajos de instalación de las unidades condensadoras-compresoras son realizados por empresas especializadas cuyos empleados tienen la calificación y los certificados correspondientes. Para conectar la unidad se necesita una herramienta y un equipo especiales. También puede ocurrir que sea necesario recargar o realizar una carga completa de la unidad.

Fabricantes de confianza de KKB

La empresa italiana Aermec fabrica KKB con altas prestaciones operativas. Su gama incluye unidades condensadoras-compresoras profesionales con enfriamiento por aire y equipos para uso doméstico.

Los KKB Aerotek, fabricados por la empresa internacional homónima con sede en Suiza, son populares. Los parámetros del equipo están completamente adaptados al consumidor ruso.

La empresa francesa Airwell es famosa por la calidad de sus equipos. No menos populares son las unidades Carrier, suministradas al mercado de climatización por la corporación estadounidense Carrier. La empresa Daikin de Japón tiene una oficina de representación en nuestro país, y sus equipos de climatización también gozan de gran demanda.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Componentes del grupo compresor-condensador:

Elección razonable del bloque compresor-condensador:

Para garantizar una excelente ventilación de una oficina, hogar u otro espacio, el bloque compresor-condensador será la mejor solución. La unidad en sí tiene un peso y dimensiones reducidos, pero esto no disminuye en absoluto sus capacidades funcionales. Es importante no violar las reglas de funcionamiento y seguir las instrucciones, así la unidad durará muchos años.

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