Rola oleju w instalacjach chłodniczych i klimatyzacyjnych

Olej znajduje się obecnie w praktycznie wszystkich urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych małej oraz średniej mocy. Substancja razem z czynnikiem chłodniczym krąży po układzie i odpowiada za zapewnienie optymalnego smarowania poszczególnych elementów mechanicznych. Nie jest to jednak jedyne zadanie oleju – w niniejszym tekście tłumaczymy, za co jeszcze odpowiada, jak wygląda jego obieg oraz jakie powinien posiadać właściwości.

Jaka jest rola oleju w układzie chłodniczym?

Prawidłowe i wydajne działanie sprężarki ziębniczej jest uzależnione od właściwego smarowania jej wszystkich elementów mechanicznych. Właśnie z tego powodu w tego rodzaju urządzeniach stosuje się olej, który pozwala na zmniejszenie strat tarcia w czasie pracy instalacji chłodniczej. Substancja odpowiada również za chłodzenie, ponieważ umożliwia odprowadzanie energii cieplnej, która powstaje w szczelinach smarowniczych. Aby olej chłodniczy mógł jednak należycie spełniać swoje zadania, to powinien być dobrany zarówno do konstrukcji sprężarki (oraz zakresu temperatury i ciśnienia jej pracy), jak i rodzaju zastosowanego czynnika chłodniczego. Tylko wtedy substancja zachowa swoje własności fizyko-chemiczne oraz stabilność termiczną, gwarantując bezawaryjne działanie sprężarki i przedłużoną żywotność całego systemu. Olej wchodzi też w bezpośredni kontakt z czynnikiem chłodniczym, doprowadzając tym samym do zmian właściwości obu cieczy – przy potencjalnej wymianie najbezpieczniej jest więc wybrać ten rodzaj oleju, który został pierwotnie zastosowany przez samego producenta.

Podział olejów chłodniczych

Oleje chłodnicze można podzielić ze względu na wiele kryteriów, takich jak chociażby ich klasa lepkości czy przeznaczenie. Najpowszechniej stosowany podział opiera się jednak na składzie chemicznym. Tym samym w technice chłodniczej i klimatyzacyjnej wyróżniamy:

• oleje mineralne: ten rodzaj mieszanin powstaje w wyniku przerobu ropy naftowej, a dokładniej podczas jej destylacji i rafinacji. Ta podgrupa zawiera w sobie oleje parafinowe (są wykorzystywane przede wszystkim w turbosprężarkach – to zasługa podwyższonej lepkości w wyższych temperaturach) oraz naftenowe (sprawdzają się najlepiej we współpracy z  tradycyjnymi ziębnikami),
• oleje syntetyczne: zostały opracowane specjalnie na potrzeby bezchlorkowych czynników chłodniczych i powstają na bazie węglowodorów. Ta grupa obejmuje wiele mieszanin, m.in. alkilobenzeny (AB), polialkiloglikole (PAG) czy oleje estrowe,
• oleje półsyntetyczne: stanowią mieszaninę olejów mineralnych oraz syntetycznych.

Czym powinien charakteryzować się olej do instalacji chłodniczych i klimatyzacyjnych?

Oleje stosowane w sprężarkach ziębniczych muszą spełniać szereg wymagań, ponieważ na substancje działa bardzo szeroki zakres ciśnień i temperatur. Do najważniejszych właściwości dobrego oleju zaliczamy:

• brak zanieczyszczeń,
• wysoką smarność, płynność oraz lepkość, zarówno w wysokich, jak i niskich temperaturach,
• dobrą stabilność termiczną oraz chemiczną,
• niską higroskopijność,
• bezproblemowe mieszanie z czynnikiem chłodniczym.

Olej nie może również w negatywny sposób oddziaływać na żadne elementy konstrukcyjne sprężarki oraz wchodzić w reakcję z zastosowanym czynnikiem chłodzącym.

Obieg oleju na przykładzie małej komory chłodniczej

Olej jest niezbędny w sprężarkowych urządzeniach chłodniczych i klimatyzacyjnych, a dokładniej w obiegu chłodniczym, gdzie stanowi około 10% czynnika roboczego. Podana wartość jest oczywiście orientacyjna i może się różnić w zależności od wielu czynników. Musisz pamiętać, że ilość oleju oraz jego stosunek do ziębnika powinien być ściśle kontrolowany, ponieważ substancja nie podlega przemianom fazowym w czasie pracy instalacji. Ważna jest nie tylko objętość, ale również rodzaj oleju – powinien być on dobrany w oparciu o krzywą mieszalności, którą udostępnia producent. Wskaźnik pozwoli Ci dobrać substancję, która bez problemu utworzy jednorodną mieszaninę z czynnikiem chłodniczym. Jak wygląda jednak „podróż” oleju po małym układzie? Na początku jest on porywany przez chłodziwo pod postacią pary i dostaje się do skraplacza. We wspomnianym elemencie dochodzi do skroplenia się ziębnika, który razem z olejem trafia do zbiornika cieczy. Utworzona w ten sposób mieszanka jest następnie transportowana do zaworu rozprężnego, skąd trafia do parownika. Tutaj ma miejsce proces odparowywania czynnika roboczego – w wyniku działania obniżonej temperatury olej zostaje oddzielony od ziębnika, jednak przy okazji traci swoją płynność.

Aby nieco zgęstniała substancja mogła bez problemu opuścić wymiennik, to konieczne jest zapewnienie odpowiedniej prędkości ziębnika, który zabierze olej z powrotem do sprężarki, gdzie cały proces rozpocznie się na nowo. Lepszy efekt zapewni też zastosowanie specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych – mowa tutaj o prawidłowym ułożeniu rurociągów oraz zachowaniu właściwych średnic – wyjaśnia specjalista reprezentujący firmę Popularna z Warszawy, która zajmuje się sprzedażą naturalnych oraz syntetycznych olejów chłodniczych.

Czym jest odolejacz i jaka jest jego rola?

Nawet w prawidłowo wykonanej instalacji chłodniczej istnieje ryzyko, że część oleju „odłączy się” od czynnika ziębnego i zatrzyma się w parowniku oraz przewodach łączących elektrozawór i sprężarkę. Jeżeli układ jest wystarczająco długi, to opisany problem wystąpi również w przypadku mniejszych instalacji, tj. wyposażonych w tylko jeden parownik. Aby uniknąć zalania i uszkodzenia sprężarki przy ponownym załączeniu, konieczne jest więc wyłączanie podzespołu dopiero po odessaniu czynnika z parownika. Niestety, w efekcie możemy doprowadzić do tego, że w sprężarce zabraknie oleju. Z tego powodu układ należy uzupełnić o odolejacz, który pozwoli na dokładne odseparowanie oleju od ziębnika (wydajność podzespołu powinna być dopasowana do wielkości instalacji). Dzięki temu większość oleju nie będzie już krążyła po całej instalacji, tylko powróci bezpośrednio do sprężarki. Nie da się niestety całkowicie usunąć substancję z czynnika – sprawność nawet najbardziej zaawansowanych odolejaczy wynosi około 97%.