Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Zkušenosti s provozem tepelných čerpadel 13: Chyba nízkotlakého presostatu, díl 2/2

11.6.2024

Ing. Petr Michal, IVT Tepelná čerpadla s.r.o.

Odborný

Typický alarm, který tepelné čerpadlo s velkou pravděpodobností může ohlásit, zní: „Aktivován nízkotlaký presostat“. Chyba má ochranný charakter. Co k ní vede a jak ji řešit, je popsáno v tomto dvoudílném článku.

Ilustrativní obrázek. Příčinou většiny ohlášených chyb nízkotlakého presostatu není jeho chybná funkce.

Pokračujeme v procházení typických příčin chyb LP presostatu u TČ země/voda s ON/OFF kompresorem, jelikož jejich kompresorový okruh je velmi jednoduchý. Následně přijde krátký doplněk k TČ vzduch/voda, kde je potřeba zohledňovat i režim odtávání.

Vtipná historka z praxe

Před lety servisní technik řešil chybu nízkého tlaku chladiva na TČ země/voda. Technik během kontroly viděl, že průtok na studeném okruhu je v pořádku (i filtr byl čistý, primár odvzdušněný) a okruh chladiva se dle proměření choval přesně tak jak měl. Ale za pár dní se chyba objevila znovu. Technik pro jistotu vyměnil regulaci a ještě spustil oběhovku studené strany na konstantní otáčky, aby se vyřadilo toto řízení. Za několik dní však chyba přišla opět, takže zoufalý technik vyměnil i oběhovku studeného okruhu, kdyby se náhodou sem-tam zasekla. Uplynulo pár dní a chyba nízkého tlaku chladiva tu byla zase a už by se v podstatě mělo zasahovat do okruhu chladiva – a podle plánu by následovala výměna expanzního ventilu. Investor byl již dosti rozhořčen a začal mluvit o novém TČ. Jelikož tento stroj byl u kamaráda našeho kolegy, tak se tam jel podívat osobně. Kolega zevrubně prošel TČ, teploty a vše se samozřejmě zdálo OK a ještě u TČ prohlásil, že ačkoliv se okruh chladiva zdá dle měření v pořádku, tak to asi opravdu bude chtít zásah do okruhu chladiva (výměna elektronického expanzního ventilu), protože okolní logické možnosti se vyčerpaly. Před návštěvou kolegy sám zákazník ještě kontroloval filtr studené strany a byl prý čistý. Zcela výjimečně vzal investor kolegu při odchodu přes garáž, kterou kolega k TČ nikdy dříve nepřicházel. Přitom si kolega všiml u stěny vyskládaných kanystrů lihu a povídá investorovi: „Člověče, to ti zbylo tolik lihu po naplnění primáru?“ Zákazník v klidu odpověděl: „Né, to tam přece ještě musí přijít nalejt.“ ☺ Takže asi vám je jasné, co bylo za problém. Na primární straně TČ nebyla nemrznoucí směs, ale pouze voda. Jak teplota primáru klesla pod bod mrazu, tak voda ve výparníku zamrzla a přišli jsme o průtok na studeném okruhu. Jako zázrakem to neskončilo prasknutím výparníku. Možná vás napadne, proč si dříve technik u výměny oběhovky nebo čištění filtru nevšiml, že kapalina na primáru nesmrdí lihem. Důvodem je možná stres z problémové instalace (zákazník mu koukal přes rameno), tlak zákazníka kvůli opakujícím se chybám. Po naplnění nemrznoucí směsi do primárního okruhu běhá TČ zcela v pořádku již pár let.

3. Příklad – TČ země/voda, ON/OFF: Nedostatečný průtok chladiva přes výparník TČ

Obr. 7 – Nízký průtok chladiva – vadný expanzní ventil nebo nedostatek chladiva

Začněme opět kontrolou průtoku nemrznoucí směsi – z rozdílu T10 − T11 = 1,2 K (viz obr. 7) to vypadá, že průtok nemrznoucí směsi není problém. Můžeme i udělat test „škubnutí kohoutem“ a vyplývá z něj, že průtok nemrznoucí směsi je díky znatelnému tlakovému rázu v pořádku. Pak je podezřelé, že rozdíl T10 − T11 je až moc malý. Proto musíme připojit doplňkové sondy a podívat se na přehřátí chladiva ∆Toh na sání kompresoru. Přehřátí ∆Toh = 13 K, přičemž rozdíl T10 − T0 je také 13 K a ke všemu teplota T6 roste příliš vysoko nad Tc, resp. T8. Vše toto nás vede k názoru, že do výparníku je nastřikováno málo chladiva a je pouze otázka „Proč?“. Důvodem může být:

Únik chladiva, projevuje se vizuálně nějakou mastnotou v bezprostřední blízkosti kompresorového okruhu. Pokud má TČ průhledítko a expanzní ventil funguje, jak má, tak dochází k pěnění chladiva v průhledítku kvůli nedostatku chladiva, expanzní ventil je otevřen naplno.
Příliš uzavřený expanzní ventil: buď je špatně seřízen (po výměně), anebo je vadný. Při příliš uzavřeném expanzním ventilu průhledítko nepění často ani tehdy, kdy zároveň došlo k úniku chladiva.

Ať je příčinou první nebo druhá možnost, je potřeba, aby chlaďař po odsávání zvážil množství chladiva a pokud chladivo nechybí, měl by být vyměněn a následně zkontrolován, resp. seřízen termostatický expanzní ventil. Stává se, že po výměně termostatického expanzního ventilu se chlaďař překvapeně vrací ke strojí buď se stejnou chybou, anebo např. s vysokou teplotou horkého plynu. Chlaďaři občas jen ventil vymění, ale už ho neseřídí, což je však chyba a odvolávají se větou: „Učili nás na kurzu chlazení, že na termostatický expanzní ventil se po jeho výměně nesahá.“ Také jsem si od jednoho technika po mé výtce vyslechl: „Tak si to přijeďte seřídit sám, když jste tak chytrej.“ Tento člověk si však jako chlaďař neuvědomoval, že seřízení resp. kontrola funkce termostatického expanzního ventilu by měla být jednou z jeho základních a automatických povinností. Každý technik by tedy měl u sebe mít přímo od výrobce tepelného čerpadla tabulku doporučených přehřátí chladiva ∆Toh pro konkrétní chladivo a teplotní podmínky, za jakých termostatický expanzní ventil bude kontrolovat. A pokud se přehřátí liší od doporučení, je nutno ho seřízením termostatického expanzního ventilu dosáhnout. Jen tak může TČ pracovat s co nejvyšší efektivitou (deklarovanou výrobcem TČ) a také zcela bezpečně za jakýchkoliv teplotních podmínek.

Dlužno dodat, že některé stroje s elektronickými expanzními ventily mají na sání kompresoru místo LP presostatu „pouze“ tzv. tlakové čidlo (viz obr. 8), které LP presostat tedy nahrazuje. Takové čidlo je dvěma ze tří vodičů trvale připojeno nejčastěji na zdroj stejnosměrného napětí 5 V (2 vodiče, 5 V a gnd). Jak se mění tlak, mění se i odpor krystalu v čidle a tím pádem i výstupní napětí třetího vodiče (JR0, svorka 17) proti gnd. Tlakové čidlo se ještě spolu s příložným čidlem na sání kompresoru používá pro regulací přehřátí chladiva, ale přebírá vlastně i úlohu LP presostatu. Pokud je tedy dodávka tepla na výparníku nějak omezena (viz uvedené 3 příklady), TČ vyhlásí chybu na základě tlakového čidla znějící cca takto: „Nízká vypařovací teplota/tlak“, „Nízký průtok výparníkem“, atd. Poruchovost tlakových čidel je dle statistiky velmi malá, takže tato čidla jsou velmi spolehlivá. Ale uvedená chyba díky vadnému tlakovému čidlu se mi asi 2× v životě objevila.

Obr. 8a – Tlakové čidlo a jeho princip připojení

Obr. 8b – Tlakové čidlo a jeho princip připojení

Obr. 8c – Princip připojení tlakového čidla

Obr. 8 – Tlakové čidlo a jeho princip připojení

Je velmi důležité, aby výrobce TČ u stroje s tlakovým čidlem a elektronickým expanzním ventilem nehlídal pouze přehřátí chladiva v sání kompresoru nebo jen nejnižší možný vypařovací tlak (místo LP presostatu), ale také návaznost na teplotu horkého plynu na výtlaku kompresoru. Už jsem se u dvou výrobců (jiná značka než IVT) setkal s tím, že TČ ukazovalo nízkou vypařovací teplotu, expanzní ventil byl proto na 100 % otevřen, a přitom kompresor byl „studený“, protože si nasával kapalnou složku chladiva. Teplota horkého plynu byla dost nízko nad kondenzační teplotou (resp. nad teplotou otopné vody na výstupu), ale regulace TČ to jako problém nehlásila, přitom to pro kompresor bylo dost nebezpečné.

Na vadné tlakové čidlo resp. na vadné čtení vypařovacího tlaku lze přijít porovnáním vypařovací teploty/tlaku na displeji TČ s vypařovací teplotou/tlakem měřenou pomocí externí sondy připojené na servisní ventilek v sání kompresoru. Pokud TČ měří i kondenzační tlak/teplotu na výtlaku kompresoru, lze za vypnutého kompresoru po otevření elektronického expanzního ventilu tento tlak/teplotu porovnat s údajem z tlakového čidla na sání. Pokud se údaje z čidel na výtlaku/sání kompresoru za jeho klidu s fyzicky opravdu otevřeným expanzním ventilem nesrovnají, je potřeba podezřívat regulaci, kabeláž nebo samotné tlakové čidlo. Já v tomto směru pouze jedenkrát měl chybu v regulaci (odešlo trafo na 5 V), jednou byla chyba v kabelu a třeba tak v 10 případech maximálně byl problém přímo v tlakovém čidle.

Pokud stroj pracuje s elektronickým expanzním ventilem (EEV) a je nějaké podezření na jeho špatný provoz, je nutno mít na paměti, že správná činnost EEV není jen o samotném ventilu, ale i o jeho pohonu (běžně na 12 V), kabelu, regulaci nebo právě tlakovém čidle či příložném čidle, které měří teplotu nasávaných par kompresorem pro stanovení velikosti přehřátí chladiva. Málokdo si uvědomuje, že na výrobce TČ je přenesen poměrně náročný úkol v podobě perfektně zvládnutého řízení EEV. Můžete mít sebelepší EEV, ale když ho neumíte dobře řídit, můžete se zbytečně dostávat do chyb, třeba právě do chyb nízkého sacího tlaku.

U strojů s ON/OFF kompresorem je úloha jednodušší, ale jakmile máme stroj s frekvenčně řízeným kompresorem, je potřeba EEV řídit správně i s ohledem na zrychlování či zpomalování kompresoru. Divili byste se, jak náročné může být správné řízení EEV při přepínání 3cestného přepínacího ventilu z vytápění do teplé vody či naopak – když EEV otevřete moc, kompresor si může nasávat kapalinu, když naopak málo, jde příliš vysoko horký plyn, do toho připočtěte zpoždění teplot na čidlech a že máte celou řadu kombinací teplot/tlaků, otáček kompresoru, kdy vše toto musíte perfektně zvládnout. V praxi lze mezi výrobci vidět i rozdíly na startu kompresoru, kde jeden stroj může EEV příliš škrtit klidně desítky minut s cílem zabránit nástřiku kapaliny do kompresoru, zatímco špičkový výrobce tento start dokáže bezpečně zvládnout rychleji, bezpečněji a za lepšího COP. Na zvládnutí perfektní regulace EEV potřebujete stovky hodin poctivých a náročných testů, abyste na trh mohli dodat opravdu kvalitní stroj, který bude mít nejen dobré provozní náklady, ale i životnost. Takové podmínky pro vývoj špičkového stroje většinou mají pouze větší výrobci TČ.

U strojů s EEV dvojnásob platí potřeba dodržovat přesně doporučená schémata zapojení a doporučení výrobce. Pokud vám TČ (klidně se starým dobrým ON/OFF kompresorem) do rodinného domu nainstaluje „partyzán“ s tím, že on sám si bude kdykoliv dle potřeb řídit velmi rychlý 3cestný přepínací ventil, je možné, že takový stroj, resp. jeho kompresor moc dlouho nevydrží, jelikož regulace stroje se nestihne adaptovat na nečekanou a rychlou změnu teplot/tlaků a EEV nebude nějakou dobu odřízen správně – klidně desítky sekund. Proto je potřeba pro jakékoliv „speciality“ používat TČ pro takové „speciality“ vytvořená nebo spíš „blbuvzdorná“ ☺.

Chyba LP presostatu u TČ vzduch/voda

Důvody chyb u TČ vzduch/voda se projevují dle stejné logiky jako u země/voda, jen se zde bavíme o ventilátoru místo o oběhovce studené strany a nezajímá nás samozřejmě ani tlak vzduchu. Na co však nesmíme u TČ vzduch/voda zapomenout při řešení chyby LP presostatu je režim odtávání. Může se stát, že TČ je v této chybě, kompresorový okruh funguje, jak má, ale výparník je silně namrzlý a přehřátí chladiva ∆Toh je nízké – čili expanzní ventil nastřikuje správně. Jinými slovy, může to vypadat, že TČ z nějakého důvodu neodtává. Výrobci k začátku a ukončení režimu odtávání výparníku přistupují různě, zde některé příklady, na základě čeho lze odtávat:

Rozdíl teploty nasávaného vzduchu a vypařovací teploty: čím větší rozdíl, tím větší je vzniklá námraza na výparníku při zahájení odtávání.
Rozdíl teploty nasávaného vzduchu a teploty chladiva mezi expanzním ventilem a vstupem chladiva do výparníku: v podstatě stejná logika jako v předchozím bodě.
Různé „super-ekologické“ režimy odtávání pouze ventilátorem bez použití kompresoru.
Nějaké časové konstanty, podle kterých TČ odtává a kolikrát to tedy ani není potřeba.
Důležitá je i teplota chladiva, od které se odtávání ukončuje, pokud opět není hlídáno nějakou časovou konstantou.

Pokud jde o body 1) a 2), může se stát, že pokud bude „švindlovat“ čidlo sání vzduchu, které se příliš přiblíží vypařovací teplotě díky chybě čidla sání vzduchu (zažil jsem asi 2×), tak TČ nebude moct dosáhnout dostatečně velkého iniciačního rozdílu teplot a mašina se do odtávání nikdy nespustí, takže bude stále jen namrzat.

V rámci bodu 5) jsem se setkal s případy, kdy TČ sice přepnulo do odtávání zcela správně např. dle podmínek pro body 1) a 2), ale díky chybě teplotního čidla (ukazovalo hodně vysokou, chybnou hodnotu), které odtávání ukončuje, TČ hned z režimu odtávání vyskočilo, takže stejně neodtálo a díky jisté minimální a povinné časové konstantě mezi odtáváními se stroj „dořítil“ do chyby LP presostatu. Stačilo pak jen vyměnit teplotní čidlo a byl klid.

U TČ vzduch/voda je kvůli reverzaci chodu kompresorového okruhu nutno počítat s tím, že TČ teoreticky může na nízký tlak chladiva vypadnout i v režimu chlazení a tam je riziko zamrznutí deskového výměníku (vodní okruh) podchycováno řadou čidel nebo např. flow-switchem, který však u mnohých techniků není příliš v oblibě kvůli své citlivosti.

Pokud se bavíme o TČ vzduch/voda, je dobré si připomenout 9. díl tohoto „seriálu“ Diagnostika okruhu chladiva při vypnutém kompresoru, kde případný únik chladiva lze určit porovnáním teploty vzduchu s vypařovací a kondenzační teplotou za vypnutého kompresoru.

LP presostat může být vadný

Nezmínil jsem zde jednu věc. Pokud se TČ po výměně oběhovky či ventilátoru nebo snad expanzního ventilu sem tam i nadále projevuje chybou LP presostatu a dle měření se zdá kompresorový okruh v pořádku, může samotnou chybu způsobit přímo vadný LP presostat. Ta pravděpodobnost je velmi malá, ale pár kusů LP presostatů se v minulosti měnilo – šlo však o jednotky kusů, a proto tuto možnost zmiňuji až na samý závěr. Pak se vyplácí připojit k TČ testovací stanici, která umí zaznamenat, zda při chybě LP presostatu opravdu došlo k rozpojení jeho kontaktů, anebo si jen „vymýšlí“ regulace. Zde se však vracíme na začátek, že vždy by se před zásahem do okruhu chladiva nebo výměnou různých komponentů v potrubí měl vyloučit vliv regulace. Samozřejmě po bitvě je každý chytrý, zákazník je z opakující se chyby nervózní, servisní technik ještě víc, a tak se někdy na výměnu regulace zapomíná, stejně jako na možnost, že by za chybou mohl stát samotný LP presostat.

Závěr

V podstatě téměř každé TČ se jednou setká s chybou LP presostatu, resp. nízkého tlaku chladiva v sání. Zásadní je vždy prvně ověřit, že máme dostatečný průtok nemrznoucí směsi přes výparník TČ země/voda, popř. vzduchu u TČ vzduch/voda. Poté ověřit elektrickou část stroje a až v poslední fázi případně zasahovat do okruhu chladiva. Ještě jednou zde zdůrazňuji, že opakované potvrzování/resetování chyby LP presostatu u TČ země/voda může způsobit roztržení výparníku a následné zničení celého kompresorového okruhu, pokud nemrznoucí směs nateče do okruhu chladiva.