Kølekredsprocessen i h,log p-diagrammet — overhedning, underkøling og virkningsgrad

Når du lærer at dimensionere, fejlsøge og optimere køleanlæg, ender du før eller siden ved det samme redskab: h,log p-diagrammet. Det er et diagram, hvor kølemidlets tilstand — tryk, temperatur og energiindhold (entalpi) — kan aflæses og hvor hele kredsprocessen kan tegnes ind som en firkant. Kompetencemålene for uddannelsen nævner det direkte: du skal kunne indtegne kredsprocesser i h,log p-diagrammer og udlede fysiske konstanter og specifikke ydelser for et givet kølemiddel ud fra dem. Diagrammet er med andre ord ikke skolestof, du lægger fra dig efter grundforløbet — det er et arbejdsredskab, du bruger resten af din karriere.

§Diagrammets to akser

På den lodrette akse aflæses tryk på en logaritmisk skala (deraf 'log p'), og på den vandrette akse aflæses entalpi — altså hvor meget energi kølemidlet indeholder pr. kilo. Midt i diagrammet ligger en klokkeformet kurve: til venstre for kurven er kølemidlet flydende, til højre er det damp, og under selve klokken er det en blanding af væske og damp. Hver kurve i diagrammet hører til ét bestemt kølemiddel, fordi forskellige stoffer koger og kondenserer ved forskellige tryk og temperaturer.

§De fire tilstande i kredsen

Selve kredsprocessen tegnes som fire linjestykker, der følger de fire hovedkomponenter i anlægget. Fra fordamperen suges kølemidlet ind i kompressoren som damp ved lavt tryk. I kompressoren presses det sammen, og både tryk og temperatur stiger markant — det ses i diagrammet som et lodret spring op til et højere trykniveau. I kondensatoren afgiver kølemidlet varme til omgivelserne ved næsten konstant tryk, indtil det er blevet flydende. Gennem ekspansionsventilen falder trykket brat, uden at entalpien ændrer sig — det er en lodret linje ned mod lavtrykssiden. Til sidst optager kølemidlet varme i fordamperen og fordamper igen ved lavt tryk, og kredsen er sluttet.

• 01Fordamper: kølemidlet optager varme og fordamper ved lavt tryk.
• 02Kompressor: kølemidlet presses sammen — tryk og temperatur stiger.
• 03Kondensator: kølemidlet afgiver varme og bliver flydende ved højt tryk.
• 04Ekspansionsventil: trykket falder brat, uden at energiindholdet ændres.

§Overhedning — din vigtigste kontrolparameter

Overhedning er forskellen mellem den temperatur, kølemidlet faktisk har, når det forlader fordamperen, og den temperatur, det ville koge ved ved det aktuelle tryk (mætningstemperaturen). Er overhedningen for lille, risikerer du, at der stadig er flydende kølemiddel med ind i kompressoren, hvilket kan skade den — flydende kølemiddel lader sig ikke sammenpresse som damp. Er overhedningen for stor, udnyttes fordamperen ikke fuldt ud, og anlægget bliver mindre effektivt. Derfor er overhedning noget, du måler og justerer, hver gang du servicerer eller idriftsætter et anlæg med en ekspansionsventil, der styrer efter netop dette princip.

§Underkøling — det modsatte billede på kondensatorsiden

Underkøling er den tilsvarende størrelse på højtrykssiden: forskellen mellem kondensatorens mætningstemperatur ved det målte tryk og den faktiske temperatur på det flydende kølemiddel, lige før det når ekspansionsventilen. En vis underkøling sikrer, at der virkelig er 100 % væske ved ekspansionsventilen — er der damp iblandet, mister ekspansionsventilen sin kapacitet, og anlægget yder mindre, end det burde. For lidt underkøling kan pege på for lidt kølemiddel eller en kondensator, der ikke afgiver varme effektivt nok; for meget underkøling ses ofte, hvis der er fyldt for meget kølemiddel på anlægget.

§COP — kredsens virkningsgrad

Når du har tegnet kredsen ind og aflæst entalpierne i de fire hjørner, kan du regne på anlæggets virkningsgrad, ofte udtrykt som COP (Coefficient of Performance): forholdet mellem den kuldeydelse eller varmeydelse, anlægget leverer, og den energi, kompressoren bruger for at levere den. Jo højere COP, jo mere ydelse får du pr. krone strøm. COP er et øjebliksbillede ved bestemte driftsbetingelser, og det er netop derfor, uddannelsens kompetencemål lægger vægt på, at du kan regne på energitransport og kuldeydelse for både simple og specielle køleprocesser — så du kan vurdere, om et anlæg reelt kører optimalt, eller om det sløser med energien.

“Den, der kan læse et h,log p-diagram, kan se, hvad der foregår inde i et anlæg, uden at skille en eneste skrue ad.”