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空調機與冷凍冷藏設備冷媒系統管理與維護重點

劉中哲

2010.10.19

冷媒之維修、回收、管理及替代技術座談會

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內 容

1.冷凍系統概要

2.冷媒量與系統效率的關係

3.冷媒回收機作業程序

4.系統施工注意事項

5.結語

3

冷媒在冷凍循環四大元件的壓力與溫度狀態

6

5 4

P

23

17

h

冷凝

壓縮

蒸發

膨脹

1

23 4

5

6 7

4

又稱冷媒性質圖或壓(力)焓圖，將冷媒之壓力、焓、溫度、比容等各種冷媒相關相態條件之關係，以曲線圖表之，利於對冷媒特性之分析與應用。

曲線a 飽和線 曲線b 氣態飽和線

區間A 液態區 區間B 雙相區

區間C 氣態區

線條1 等壓線 線條2 等焓線

線條3 等乾度線 線條4 等溫線

線條5 等熵線 線條6 等比容線

冷媒莫利爾(Mollier chart)線圖之結構

(能量)

5

R-22莫利爾線圖

6

R-134a莫利爾線圖

7

R-404A莫利爾線圖

88

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冷媒飽和溫度與壓力

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系統冷媒過多的現象

‧採用感溫式膨脹閥、或蒸發器液位控制、或蒸發壓力控制 之系統，過多的冷媒將堆積於冷凝器，造成過冷度增加、高壓過高，與系統效率下降

‧採用冷凝器液位控制之系統，過多的冷媒堆積於蒸發器，造成液態回流壓縮機，毀損壓縮機，或潤滑油離開壓縮機油槽

冷媒過多

冷媒過多

冷媒適中

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系統冷媒不足的現象

‧採用蒸發器液位控制、蒸發壓力控制 或 感溫式膨脹閥之系統，冷媒不足將導致未完全冷凝冷媒蒸氣進入蒸發器，系統效率下降，且無法達到設定之溫度

‧高壓降低、低壓降低、液管視窗不飽滿、壓縮機吸氣過熱度上升

視窗不飽滿

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冷媒膨脹閥控制不當

‧冷媒將堆積於冷凝器，蒸發器冷媒不足，造成高壓過高、低壓降低，冷凍能力與系統效率下降，或無法達到設定之冷凍冷藏溫度

‧高壓升高、低壓降低、液管視窗飽滿、壓縮機吸氣過熱度上升、排氣溫度上升

視窗飽滿

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冷媒充填量滿足最佳冷凍循環

S.C.

最佳單段循環

• 較低的冷凝壓力

• 較高的蒸發壓力

• 適當的過冷度

• 適當的過熱度

熱氣旁通 液壓縮

單段壓縮高壓過高○ ×

× ×

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水冷式冰水機熱交換器合理之溫度條件

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氣冷式空調機熱交換器合理之溫度條件

說明：

1. 環溫在35 ℃時2. 冷凝溫度會隨外氣溫度升高而壓力增大，溫度下降而壓力減少3. 1 kg/cm2 ＝ 0.098 MPa

9.096.225.5kg/cm2 gauge0.890.610.54MPa gauge蒸發溫度

7℃

31.5922.719.17kg/cm2 gauge3.102.221.88MPa gauge冷凝溫度

52℃

R-410AR-407CR-22冷媒壓力

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蒸發溫度與冷凝溫度與系統效率的關係

增加一度蒸發溫度或降低一度冷凝溫度，可提高3%主機理論效率

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判斷直膨式蒸發器出口過熱度的方法

目的：了解冷媒充填量是否足夠以及膨脹閥開度是否適當

步驟：1. 量測壓縮機吸入管(保溫層內)

的表面溫度(T1)。2. 由主機上之低壓壓力表或以

複合壓力表量測吸入管壓力，查出此壓力對應的飽和溫度(T2) 。

3. 步驟1、2溫度相減(T1-T2)即可得過熱度。

4. 直膨式蒸發器合理過熱度為5 ~ 8 K。

(T1)

(T2)

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判斷冷凝器出口過冷度的方法

目的：了解冷媒充填量是否足夠

步驟：1. 量測冷凝器出口液管的表面

溫度(T1)(盡量排除外氣溫度的影響) 。

2. 由主機上之高壓表或以複合壓力表量測壓縮機吐出管之壓力值，查出此壓力對應的飽和溫度(T2) 。

3. 步驟2所得溫度減步驟1 所得溫度(T2-T1)即為過冷度。

(T1)

(T2)

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美國環保署強制維修之洩漏量• 根據美國清潔空氣法案修正案第608 節的規定，冷媒充填量超過 50磅的設備於12個月期間之洩漏超過規定數值時，業主必須在30天內修復，或在30天內擬訂汰舊換新計畫，並於一年內執行完畢。

• 若工業製程無法配合停機施工，修復工作可延長至6個月或至環保署允許的時間

15%其他15%舒適性空調35%工業製程冷凍35%商用冷凍

洩 漏 率

http://www.epa.gov/ozone/title6/608/leak.html

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探漏用肥皂泡沫

肥皂泡沫停駐時間愈長者為佳

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務必使用冷媒回收設備

• 不要因冷媒回收麻煩而放棄回收，把回收機缺點告訴製造業者，為環境盡一份心力。

• 有壓縮機吐出管逆止閥(或關斷閥)與液管關斷閥之系統，可先進行冷媒泵集(非維修冷凝器時)

• 大型冷媒系統可先使用冷媒液泵，將液態冷媒泵出至冷媒儲槽，再使用冷媒回收機進行液/氣態冷媒回收

• 冷媒回收期間，水冷式熱交換器之水側循環務必開啟，以免熱傳管因水凍結而破管

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冷媒回收設備規範

• 蒙特婁議定書列管化學物質管理辦法（96.05.04.）第十七條規定回收、回用設備用於冷凍、冷藏及空調設備者，應符合下列規範：

• 回收設備應具有抽取冷媒後，被回收設備或系統壓力降至-102 mmHg（毫米汞柱）以下之功能。(完全真空為-760 mmHg)

• 回用設備應兼具回收設備功能，並可處理冷媒中所含水分、潤滑油及空氣等不純物分別至低於30 ppm（百萬分之一重量比）、3,000 ppm及百分之1.5（體積百分比）之濃度。

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冷媒的回收標準作業程序• 回收機將回收系統壓力抽至停機設定值時，回收程序初步完成。有時冷媒系統因回收機功能或工作閥安裝位置，致使只能回收氣態冷媒時，系統內壓力會因冷媒相態改變產生降溫及降壓現象。所以在回收過程應將被回收系統適當的加溫，以提高回收效率與避免損壞系統。

• 回收完成時應稍等一段時間，看系統壓力有無上升，確定系統內已無冷媒繼續蒸發。當系統壓力達到再啟動值時回收機將會再次運轉至壓力達停機值為止。

0.60.30.30.30.30.60.60.6-100mmHg

-100mmHg

回收機再啟動壓力(kg/cm2錶壓)

-200-600-600-600-600-200-200-200-600-600回收機停機壓力(mmHg錶壓)

R-500R-404AR-408R-410AR-407CR-22R-134aR-12R-123R-11冷媒種類

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冷媒回收機示意圖

冷媒回收機

殘油回收桶

(外置油分離器)

冷氣/冷凍機

冷媒回收鋼瓶

.

殘油排放閥

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使用可再次充填之鋼瓶

請勿使用市售一次使用的冷媒鋼瓶進行回收，因可能會裝有逆止閥使冷媒無法進入鋼瓶內，造成回收機高壓過高。

鋼瓶液態充填量應小於80%，以免發生液壓過高爆炸

可重複充填鋼瓶 一次用鋼瓶

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更換冷媒回收機乾燥過濾器

‧冷媒乾燥過濾器，目的為確保回收冷媒的乾燥度及純淨度，所以每使用一段時間（或回收之冷媒太髒、水份含量過高等），就應更換乾燥過濾器。

‧在正常情況下，冷媒回收機內會貯存一定量的冷媒，所以欲更換乾燥過濾器時，應先將冷媒全部泵集回收在機器裏，以減少浪費及空氣污染。

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相關注意事項

‧以氣態回收避免回收裝置吸入過多的潤滑油

‧回收裝置所使用的潤滑油最好與回收冷媒中的潤滑油同類

‧回收新種類冷媒，務必將回收裝置殘留冷媒抽真空徹底清除

‧回收容器只回收同種類冷媒

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配管及施工

銅管加工製作

30

配管及施工

銅管喇叭口加工製作

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配管及施工

銅管喇叭口加工製作

×

螺帽尚未鎖緊前，即先接觸公螺牙底部，為不良的配管組合

不可纏繞密封帶或上膠

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冷媒專用螺紋密封膠與密封帶

冷媒專用螺紋密封膠

殼管式熱交換器上之接頭

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冷媒壓力軟管與氣嘴密封零件缺損

冷媒壓力軟管

氣嘴

螺紋不可纏繞密封帶或上膠

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無氧焊接處理

為避免管路接頭產生洩漏，管路銜接大多以氣焊方式為之。焊接過程中，使氮氣充滿於管路﹙或稱無氧焊接﹚，可避免氧化膜產生﹙黑色片狀物﹚污染、堵塞冷凍循環系統。

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焊接處理

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焊接處理

‧旁通管焊接處應定期檢查

以三通管進行旁通焊接最佳

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配管施工之注意事項

‧絕不可讓異物、水分進入管內。

‧在施工中，所有對外開口尚未密封前，皆應以保護蓋或膠布密閉，防止金屬氧化及異物掉入。

‧下雨天施工需特別注意，大量水分進入系統內，會造成冷凍機油吸水劣化。

‧要用乾燥氮氣及真空幫浦排除水分。

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站壓處理

站壓之目的：

• 檢查維修後的系統是否仍有洩漏• 站壓前應先裝好壓力表，並確保站壓用氣體連通

到系統每一元件

加壓至測試壓力後，下列因素可能導致壓力降低：

• 焊接點與接頭處施工不良仍有洩漏• 環境溫度導致壓力改變(1℃氣溫變化影響0.01

kg/cm2)• 尚有其他部位洩漏

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冷媒與冷凍油的選擇

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冷凍油與水分的關係

• 在常溫下，礦物油之飽和含水量約為50 ppm，而POE油及 PAG 油之飽和含水量分別為2000～3000 ppm與10000～20000 ppm，皆比礦物油高出許多。

• 系統中的水將與冷媒形成酸化反應，產生酸性物質腐蝕馬達的線圈，造成馬達短路燒毀。

• 小系統常用的冷媒掃除法並不能將水分有效移除，應儘可能用抽真空之方式進行去除系統中之氣體與水分

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系統抽真空處理

1.抽真空目的：移除系統內空氣、水分與先前站壓之氣體

2.真空幫浦連接器：為防止真空幫浦斷電時，真空幫浦之機油逆流，造成冷凍系統破壞，所以必須使用有電磁閥控制的連接器或真空逆止閥。

真空逆止閥

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系統抽真空處理抽真空的程序:• 選擇適當抽氣量的

真空幫浦。• 確認真空度能達

到 -755mmHg 以下。如果真空度不能達到要求，則需檢查是否有漏氣口。

• 開始站空，抽真空與站空之壓力觀察如右圖。 圖片資料來源：一丞冷凍

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冰水機系統以冷媒破空的注意事項

• 冰水機於抽真空與站空完成後，應先啟動冰水與冷凝器循環，再進行以液/氣態冷媒破空與定量充填

• 若無法提供冰水與冷凝器循環，則應以氣態冷媒破空，直至系統壓力與冷媒瓶壓力平衡時，再以冷媒泵進行定量充填

• 以上步驟可免於破空之液態冷媒於殼內蒸發將熱傳管之水凍結造成破管

熱傳管因水凍結而破裂

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結 語

降低維修冷媒使用量的最好方法，就是充分掌握冷媒與系統特性，可降低維修發生之機率。一旦需要維修，也可以一次就把維護保養工作做好。

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報告完畢

謝謝聆聽