Zkušenosti s provozem tepelných čerpadel 11: Chyba vysokotlakého presostatu

Co je to vysokotlaký presostat?

Vysokotlaký presostat (někdy též nazývaný jako HP presostat (High Pressure) je vlastně tlakové relé na výtlaku kompresoru (Obr. 1), které při určitém, přesně definovaném tlaku chladiva (dle druhu chladiva a kompresoru) zareaguje a vypne kompresor stroje. Důvodem je nejen ochrana okruhu chladiva a jeho komponentů před vyšším než konstrukčně povoleným maximálním tlakem, ale hlavně ochrana kompresoru – protože čím vyšší tlak na výtlaku, tím vyšší elektricky příkon kompresoru, tím vyšší teplota horkého plynu a tím pádem i nepříznivé teplotní podmínky pro kompresorový olej zvyšující možnost zadření kompresoru. Mezi zdrojem tepla a pojistným ventilem nesmí být žádný uzavírací kohout/ventil, a stejně tak ani mezi kompresorem a presostatem by neměl být žádný uzavírací prvek, který by ochrannou funkci presostatu vyloučil.

Obr. 1– Vlevo schéma zapojení HP presostatu na regulaci. Vpravo příklad skutečného presostatu, do kterého vedou pouze dva vodiče, pomocí kterých regulace rozpoznává sepnutí nebo rozpojení kontaktu v presostatu.

Při běžném stavu, když je tlak na výtlaku kompresoru pod maximální povolenou hodnotou, je vysokotlaký presostat sepnutý. Jakmile se dosáhne na výtlaku kompresoru reakčního tlaku, tak se kontakt presostatu rozepne, regulace odpojí kompresor a TČ vyhlásí chybu „Aktivován vysokotlaký presostat“. Někdy do presostatu vede přímo „fáze“ (nízké napětí, mezi „fází“ a vodičem „N“ naměříte cca 230 V AC), která prochází přes sepnutý presostat a vrací se zpět do regulace. V takovém případě je vše v pořádku. Pokud se „fáze“ přes presostat nevrací zpět, regulace vyhlásí chybu.

Jinou, z hlediska bezpečnosti techniků při servisu lepší možností, je k indikaci stavu kontaktů v presostatu využít malé napětí, např. stejnosměrných 5 V, buď z regulace, nebo např. z frekvenčního měniče. Opět se očekává, že takto poslaný „signál“ do presostatu se z něj musí vrátit do regulace/měniče.

Je potřeba si uvědomit, že presostat neříká regulaci konkrétní hodnotu tlaku chladiva, jako by to dělalo tlakové čidlo, ale pouze oznamuje, že byl dosažen maximální povolený tlak v kompresorovém okruhu. Regulace TČ tedy kontakt presostatu vnímá jen jako „0“ (rozepnuto) či „1“ (sepnuto).

Obrazně řečeno, v „99,9999 %“ případů je tato chyba vyvolána nedostatečným odvodem tepla z kondenzátoru do otopné vody. Ve valné většině chyb jde o nedostatečný průtok otopné vody skrz kondenzátor a jen opravdu výjimečně jde o chybu regulace/elektroniky stroje nebo snad o chybu vzniklou „někde“ přímo v okruhu chladiva.

Příklady chyb vysokotlakého presostatu

Příklady svými schématy navazují na předchozí článek: Zkušenosti s provozem tepelných čerpadel 10 – Diagnostika okruhu chladiva za provozu. Příklady neukazují teploty ve chvíli poruchy, ale teplotní stavy, které by technika měly upozornit, že je něco špatně.

Před ponořením se do problematiky nutno poznamenat, že velká část techniků bohužel zatím nepochopila, že jezdí po servisech strojů, které vyžadují nejen znalosti topenářské, ale i znalosti okruhu chladiva. Pokud neví, co se v okruhu děje, jsou na servise „poloviční“. Proto by technici měli být vybaveni doplňkovými sondami – tlakovými a příložnými (např. chytré sondy TESTO), pokud jimi servisovaný stroj potřebná čidla neobsahuje již z výroby. Pro připojení tlakových sond by měl mít technik alespoň základní kurz chlazení, aby se mohl na okruh s tlakovými sondami připojit. Pokud technik nemá oprávnění se na okruh pomocí tlakových sond napojit (resp. když ani nemá ony sondy), pak zbytečně prodlužuje a prodražuje případný servis u zákazníka, jelikož si na diagnostiku musí přizvat chlaďaře – často drahého, často bez potřebných znalostí regulace stroje.

Servisní technik, a nemusí to být přímo chlaďař, vybavený doplňkovými tlakovými/příložnými sondami, který zná regulaci stroje a má pojem o tom, co se v okruhu děje, je pro zákazníka nejlepší možný technik.

1. Příklad – Nedostatečný průtok otopné vody přes kondenzátor TČ

Obr. 2 – Nízký průtok otopné vody přes kondenzátor

Jak zaznělo dříve, chyba HP presostatu je většinou spojena s nedostatečným odvodem tepla do otopné vody. Proto první, co by mělo technika zajímat, je ověření rozdílu teplot „Výstup − Vstup“ otopné vody na kondenzátoru. Velký rozdíl těchto teplot znamená nízký průtok otopné vody. Tento rozdíl je v našem příkladu T8 − T9 = 19 Kelvin, což značí nízký průtok otopné vody. Doporučený rozdíl je 5 až 8, max. 10 Kelvin v extrému, přičemž oběhovka G2 jede na 100 %. Z důvodu nízkého průtoku otopné vody roste pro danou teplotu zpátečky i teplota T8 – tuto teplotu sleduje i kondenzační teplota Tc, a proto bude dosaženo chyby HP presostatu dřív, než by při správném průtoku otopné vody běžně odpovídalo teplotě zpátečky T9. Díky využití příložných teplotních čidel T8/T9 u této chyby ani nemusíte připojovat externí tlakové sondy. Ale pokud byste tak udělali, viděli byste, že teplota Tcu roste významně nad teplotu T9, což je další známkou, že odvod tepla z kondenzátoru není dostatečný (viz díl 10). Pro klid duše, pokud byste neměli sondy, tak není na škodu v testu funkce pustit pouze oběhovku teplé strany (kompresor i dotopový kotel jsou vypnuty) a měly by se srovnat teploty T8 a T9. Tím si ověříte, že tato čidla neukazují špatně.

Návod k ověření průtoku otopné vody přes kondenzátor stroje

Někdo tuto metodu považuje za amatérskou, ale je poměrně spolehlivá. Oběhovku, která točí otopnou vodu přes kondenzátor, rozjedete na maximum a pak prudce škubnete jedním z kohoutů – pokud je průtok otopné vody dost velký, mělo by v potrubí dojít k velkému tlakovému rázu. Pokud slyšíte víceméně jen škubání samotného kohoutu, zřejmě není průtok otopné vody dost velký.

Důvodem nízkého průtoku otopné vody bývá:

• Zanesený filtr teplé strany
• Zavzdušněný topný systém
• Příliš pouzavíraný topný systém (například činností termostatických ventilů na většině otopných těles, okruzích podlahovky), pokud se používá pouze oběhovka G2 a nemáme akumulaci tepla, popř. systémové oběhové čerpadlo a hydraulický zkrat (viz díl 7)
• „Unavená“ nebo špatně řízená oběhovka G2 z regulace
• V extrémním případě i zanesený kondenzátor – pak však významně roste teplota Tc nad T8

2. Příklad – Nedostatečný průtok otopné vody v topném systému

Obr. 3 – Nízký průtok otopné vody v topném systému

Jedná se o chybu HP presostatu, proto se opět zaměříme na rozdíl T8 − T9 = 3 K. To není vůbec vysoká hodnota, skoro až podezřele malá. Takže průtok otopné vody přes kondenzátor nás trápit nemusí – je v pořádku. Dále vidíte, že Tc je srovnaná s T8, Tcu těsně nad T9 – odvod tepla na kondenzátoru funguje skvěle. Na schématu to sice není, ale pokud by byl použit hydraulický zkrat a externí systémová oběhovka (viz díl 7) a někdo by zavřel topný systém (zcela, nebo např. z 90 %), tak otopná voda by se zkratem vracela zpět do zpátečky TČ, čili rychle by rostla výstupní teplota a TČ by se přehřálo až do chyby HP presostatu, protože:

• Buď by nedosáhlo vypínací teploty na zpátečce (čidlo na zpátečce ze systému ještě před hydraulickým zkratem) dle ekvitermní regulace při příliš uzavřeném systému.
• Pokud by TČ bylo řízeno ekvitermně dle výstupní teploty vody za zkratem a někdo by zcela zavřel topný systém.
• Mohlo by být vadné čidlo, dle kterého TČ ekvitermně řídí teplotu vody.

Dalším důvodem by mohlo být, že se 3cestný ventil nevrátil z režimu teplé vody do vytápění a TČ topí omylem stále do zásobníku teplé vody. Pak musíme podezřívat buď přímo 3cestný ventil, jeho pohon, popř. regulaci. V takovém stavu by bylo v domě chladněji, protože 3cestný ventil ve špatné pozici neumožňuje vytápění domu.

Pokud by nastal opačný problém, tedy že by se 3cestný ventil nevracel z režimu vytápění do režimu přípravy teplé vody, tak by byl naopak studený zásobník teplé vody. Pokud by koncové prvky (otopná tělesa, podlahovka) nebyly řízeny s vazbou na vnitřní teplotu, provoz TČ do vytápění by byl v tu chvíli nechtěný a vytápěné místnosti by byly přetápěny.

3. Příklad – Špatná náplň chladiva

Obr. 4 – Špatná náplň chladiva

Opět se podívejte na rozdíl teploty T8 − T9 = 8 K, průtok otopné vody je v pořádku. Pak je nutno připojit tlaková čidla a zkontrolovat, jak si stojí kondenzační teplota Tc vůči výstupní teplotě otopné vody T8. Vidíte, že Tc je 7 K nad T8, přitom tyto teploty jsou (u strojů IVT navrhovaných posledních 20 let) běžně velmi blízko sebe. Přitom Tcu = T9. Tento stav může nastat tehdy, když:

• Okruh chladiva je přeplněn chladivem, byť správným typem chladiva.
• V okruhu chladiva je v důsledku jeho chybného plnění spolu s chladivem ještě nějaký nekondenzující plyn. Nejčastěji dusík, popř. vzduch, který svým parciálním tlakem zvyšuje tlak v okruhu chladiva.

Tento stav jsem zažil pouze tehdy, kdy chlaďař udělal při servisu na místě jednu z těchto chyb (čili nikdy jsem ji neřešil na stroji bez předchozího zásahu mimo továrnu):

• Využil původní chladivo, které před tím odsál z TČ do nějaké předem vyvakuované lahve, akorát že tato lahev měla netěsný ventil, který podcházel, takže lahev nebyla vlastně vyvakuována.
• Podcenil evakuaci okruhu a někde mu zůstal dusík, kterým se má okruh chladiva před jeho plněním „propláchnout“.
• Měl špatnou váhu, a proto okruh přeplnil chladivem – byť správným.
• Použil lahev chladiva, o které mu kolega řekl, že je v pořádku, že obsahuje čisté chladivo, ale chladivo bylo kontaminované.
• Nenaplnil okruh čistým chladivem, ale nesprávně okruh naplnil chladivem odsátým z jiného stroje atp.

4. Příklad – Chyba elektrické části stroje

V praxi se lze setkat i s případy (já osobně zažil 1×), kdy k výpadku na HP presostat došlo např. proto, že po splnění požadavku na vytápění/teplou vodu zůstal zaseknutý stykač kompresoru, popř. relátko v desce, která posílala signál na daný stykač (oběhovka teplé strany je vypnuta), napájení pohonu kompresoru nebylo přerušeno a kompresor pokračoval ve své činnosti. Ze stejného důvodu se často pouze preventivně při výměně kompresoru mění i stykač kompresoru, aby se nový kompresor v tomto směru ochránil. Protože pokud je HP presostat napojen elektricky pouze na regulační desku, která při signálu „0“ odpíná ovládací napětí cívky stykače a stykač kvůli závadě zůstane sepnutý, tak HP presostat kompresor neochrání a kompresor se následně zničí.

Obr. 5 – Ověření funkce stykače kompresoru. Je doporučeno u chyby HP presostatu také změřit, zda po splnění požadavku stále máme napětí na cívce stykače kompresoru nebo ne. Pokud ne a kompresor stále běží, je stykač vadný.

U strojů s frekvenčním měničem, do kterého je HP presostat zapojen, může i tento měnič být důvodem planého alarmu HP presostatu. A nakonec, chyba může být vyvolána i špatným kontaktem kabeláže či přímo vadným HP presostatem, který reaguje při nižším tlaku, než by měl.

5. Příklad – Snížený průtok chladiva

Tato chyba je tak ojedinělá, že ji dávám až na samý konec – opět jsem ji zažil pouze jednou. Brzy po chlaďařském zásahu (po výměně HP presostatu, oběhovka teplé strany již byla vyměněna, stejně jako regulace) začalo TČ země/voda střídavě padat na chyby nízkého vypařovacího tlaku a vysokotlakého presostatu. Chybu vysokotlakého presostatu se nepovedlo vyřešit a ještě přibyla chyba další.

Vzhledem ke zkušenostem jsme měli na paměti větu: „Kdyby byl vadný expanzní ventil, neměl by přece kompresor výkon, takže expanzní ventil měnit je nesmysl.“ Napadlo nás, zda není z výroby nějak vadný (ucpaný) filtrdehydrátor, ale při měření jsme na něm rozdíl teplot nenaměřili, čili expanze chladiva na něm nenastávala a nebyl proto významným odporem pro průtok chladiva. Po spuštění kompresor vydržel jet pár minut, a pak vypadl na HP presostat, ale stalo se občas i to, že někdy běžel kompresor jen pár vteřin a buď došlo k výpadku na HP presostat, nebo na nízký vypařovací tlak (graf na obr. 6).

Obr. 6 – Střídání chyby HP presostatu a nízkého tlaku chladiva. Kondenzační teplota JR1 (odvozená z výtlačného tlaku), vypařovací teplota (odvozená ze sacího tlaku) JR0

Tak kde by mohla být chyba? Protože všechny logické kroky jsme „vystříleli“, uchýlili jsme se k zoufalému zásahu do okruhu chladiva s tím, že bychom proti všem pravidlům vyměnili expanzní ventil – protože co jiného už by mělo škrtit průtok chladiva? Byla to vážně zoufalá situace. Po odpájení expanzního ventilu jsem se z pouhé zvědavosti podíval do vstupu do výparníku a tam našel usazenou náplň z dříve podezřívaného filtrdehydrátoru (obr. 7).

a – Náplň filtrdehydrátoru se dostala až do vstupu do výparníku

b – Kvůli proudění chladiva spolu s uvolněnou náplní filtrdehydrátoru došlo k obroušení jehly starého expanzního ventilu na menší průměr – do hladka

c

d – Starý a poškozený filtrdehydrátor

e – Nový filtrdehydrátor

f – Náplň filtrdehydrátoru vysypaná z hrdla výparníku

Obr. 7 – Náplň filtrdehydrátoru se z něj uvolnila, ucpala vstup do výparníku a obrousila jehlu elektronického expanzního ventilu

Filtrdehydrátor byl při předchozím zásahu přehřátý, jeho náplň se uvolnila, prošla okolo jehly expanzního ventilu (vidíte, jak ji zbrousila) a ucpala distributor chladiva ve výparníku. Zásadní je, že takto ucpaný distributor nelze vyčistit a výparník musel být kompletně vyměněn. Výše uvedené pravidlo v kurzívě, že chyba HP presostatu nemůže být vyvolána vadným expanzním ventilem (a zde skutečně kvůli exp. ventilu vyvolána nebyla), bylo trošku nalomeno, protože stejně jako náplň chladiva ucpala vstup do výparníku, mohl by průtok chladiva škrtit vadný expanzní ventil. Nicméně, NIKDY jsem u ON/OFF stroje s jediným expanzním ventilem chybu vysokotlakého presostatu kvůli expanznímu ventilu nezažil, a tedy nediagnostikoval.

Po výměně výparníku, instalaci nového expanzního ventilu (kvůli zbroušení původního) a filtrdehydrátoru chyba odezněla. Z toho plyne, že původní chyba HP presostatu byla zřejmě zapříčiněna vadným HP presostatem, protože výměna oběhovky teplé strany a regulace předtím nepomohla. Bohužel kvůli chybě při pájení filtrdehydrátoru přišla chyba znovu (obohacená o chyby nízkého tlaku) a následná oprava pak byla drahá.

Závěr

Ačkoliv je chyba HP presostatu mezi techniky tepelných čerpadel poměrně známá, může leckomu zamotat hlavu a zákazníkovi znepříjemnit život. K jejímu vyřešení je potřeba prvně provést jednoduchou diagnostiku podle teplot otopné vody k ověření, že průtoky přes kondenzátor a otopný systém jsou v pořádku. Pokud by i při dobrém průtoku vody chyby HP presostatu přetrvávaly, tak je potřeba prověřit elektrickou část stroje a když bude v pořádku, tak připojit tlakové sondy a ověřit, co se děje v okruhu chladiva, zejména, pokud se do okruhu předtím jakkoliv zasahovalo. Vždy se postupuje tak, aby zásah do okruhu chladiva (výměna čehokoliv v něm) byl až tou poslední možností – takže až potom, co jsme si jisti, že je průtok otopné vody bez pochyb zajištěn, že nemáme problém v elektrické části stroje, resp. regulaci.