マイクロチャネルコイルには適切な充電が重要です

マイクロチャネルコイルは、2000 年代半ばに HVAC 機器に応用されるまで、自動車業界で長く使用されてきました。それ以来、軽量で熱伝導が良く、従来のフィンアンドチューブコイルよりも冷媒の使用量が少ないため、特に住宅用空調機器で人気が高まっています。

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ただし、冷媒の使用量が減るということは、マイクロチャネルコイルを使用するシステムを充電するときに、より注意を払う必要があることも意味します。それは、たとえ数オンスでも冷却システムのパフォーマンス、効率、信頼性が低下する可能性があるためです。

従来のフィンアンドチューブコイル設計は、HVAC 業界で長年使用されている標準です。当初、コイルにはアルミニウムのフィンが付いた丸い銅管が使用されていましたが、銅管は電解腐食と蟻虫腐食を引き起こし、その結果、コイルの漏れが増加したと、キャリア HVAC の炉コイル製品マネージャーのマーク・ランペ氏は述べています。この問題を解決するために、業界は、システムのパフォーマンスを向上させ、腐食を最小限に抑えるために、アルミニウムのフィンと組み合わせた丸いアルミニウムのチューブに移行しました。そして今では、蒸発器と凝縮器の両方に使用できるマイクロチャネル技術があります。

「Carrier では VERTEX テクノロジーと呼ばれるマイクロチャネルテクノロジーは、丸いアルミニウムチューブが、アルミニウムフィンにろう付けされた平らな平行なチューブに置き換えられている点で異なります」とランペ氏は述べています。「これにより、冷媒がより広範囲に均一に分配され、熱伝達能力が向上し、コイルがより効率的に動作できるようになります。マイクロチャネル技術は住宅の屋外コンデンサーに使用されてきましたが、VERTEX 技術は現在、住宅の屋内炉コイルにのみ使用されています。」

ジョンソンコントロールズの技術サービスディレクター、ジェフ・プレストン氏によると、マイクロチャネル設計は、上部の過熱管と下部の過冷却管で構成される、単純化されたシングルパスの「出て戻る」冷媒の流れを生み出します。比較すると、従来のフィンアンドチューブコイル内の冷媒は、上から下まで蛇行状に複数のパスを通過するため、より多くの表面積が必要になります。

「マイクロチャネルコイルの独自の設計により、優れた熱伝達係数が生み出され、効率が向上し、必要な冷媒の量が削減されます」とプレストン氏は述べています。「その結果、マイクロチャネルコイルを使用して設計された機器は、従来のフィンアンドチューブ構造を利用した高効率ユニットよりも大幅に小型になることがよくあります。これは、敷地ラインがゼロの住宅など、スペースが限られた用途に最適です。」

実際、マイクロチャネル技術の実装により、Carrier は屋内炉コイルと屋外空調コンデンサーのほとんどのサイズを同じに保つことができ、その一方で、丸いフィンと形状と比較して約 30% の重量削減が見られたとランペ氏は述べました。チューブのデザイン。

「もしこの技術を導入していなかったら、屋内炉コイルのサイズを高さ11インチまで大きくする必要があり、屋外コンデンサーのベースパンもより大きなサイズにする必要があったでしょう」と同氏は述べた。

マイクロチャネルコイル技術は主に住宅用冷却機器に使用されてきたが、より軽量で小型の機器のニーズが高まり続けるため、このコンセプトは商業施設でも普及し始めているとプレストン氏は述べた。

マイクロチャネルコイルが保持する冷媒の量は比較的少ないため、充填量が数オンスでも変化すると、システムの寿命、性能、エネルギー効率に影響を与える可能性があるとプレストン氏は述べた。そのため、請負業者は常にメーカーに充電プロセスを確認する必要がありますが、それには通常、次の手順が含まれます。

Carrier の VERTEX テクノロジーは、ラウンドチューブテクノロジーと同じ設置、充電、起動手順を維持しており、冷却のために現在推奨されている充電手順に追加または異なる手順を必要としないとランペ氏は述べています。

「充電量の約 80% ～ 85% が液体状態であるため、冷却モードでは、その体積が屋外のコンデンサーコイルとラインセットに存在します」と Lampe 氏は述べています。「（円形チューブフィン設計と比較して）内容積が減少したマイクロチャネルコイルに移行すると、電荷の差は総電荷の約 15% ～ 20% にのみ影響し、これは小さくて測定が難しいことになります。そのため、システムを充電する推奨方法は過冷却によるものであり、これについては設置手順で詳しく説明しています。」

しかし、マイクロチャネルコイル内の冷媒量が少ないと、ヒートポンプの室外機が暖房モードに切り替わる際に問題になる可能性があるとランペ氏は述べた。このモードでは、システムコイルが切り替えられ、液体チャージの大部分を蓄えるコンデンサーが屋内コイルになります。

「屋内コイルの内容積が屋外コイルよりも大幅に小さい場合、システムの電荷の不均衡が発生する可能性があります」とランペ氏は述べています。「この問題に対処するために、Carrier は室外機にある内蔵アキュムレーターを使用して、暖房モード中に余分な電荷の一部を排出して蓄えます。これにより、システムが適切な圧力を維持し、コンプレッサーへの浸水を防ぐことができます。」屋内コイルにオイルが蓄積する可能性があるため、パフォーマンスが低下する可能性があります。」

マイクロチャネルコイルを使用したシステムの充電には細部への細心の注意が必要かもしれませんが、HVAC システムの充電には適切な量の冷媒を正確に使用する必要があるとランペ氏は述べています。

「システムを過充電すると、エネルギー消費量が多くなり、冷却効率が低下し、漏れが発生し、コンプレッサーの早期故障が発生する可能性があります」と同氏は述べた。「同様に、システムが過充電されている場合、コイルのフリーズ、TXV チャタリング、コンプレッサーの起動の問題、誤ったトリップが発生する可能性があります。マイクロチャネルコイルの問題も同様です。」

ジョンソンコントロールズの技術サービスディレクター、ジェフ・プレストン氏は、その独特の構造のため、マイクロチャネルコイルの修理は困難になる可能性があると述べた。

「表面のろう付けには合金とMAPPガストーチが必要ですが、他の種類の機器では一般的に使用されません。このため、多くの請負業者は修理を試みる代わりにコイルを交換することを選択します。」

マイクロチャネルコイルの洗浄に関しては、フィンアンドチューブコイルのアルミニウムフィンは曲がりやすいため、Carrier HVAC のファーネスコイルのプロダクトマネージャーであるマークランペ氏は述べています。曲がったフィンが多すぎると、コイルを流れる空気の量が減少し、効率が低下する可能性があります。

「Carrier の VERTEX テクノロジーは、アルミニウム製のフィンが平らなアルミニウム製冷媒チューブよりもわずかに低い位置にあり、チューブにろう付けされているため、はるかに頑丈な設計です。つまり、ブラシでの洗浄によってフィンが実質的に変化することはありません」とランプ氏は述べています。

簡単な掃除：マイクロチャネルコイルを洗浄する場合は、中性の非酸性コイルクリーナーのみを使用するか、多くの場合は単に水のみを使用してください。 (キャリア提供)

マイクロチャネルコイルを洗浄する際には、刺激の強い化学薬品や高圧洗浄は避けるべきであり、穏やかな非酸性のコイルクリーナーのみを使用するか、多くの場合は単に水のみを使用する必要がある、とプレストン氏は述べています。

「ただし、冷媒量が少ないため、メンテナンスプロセスに多少の調整が必要です」と同氏は述べた。「たとえば、冷媒の量が少ないため、システム内の他の部品を修理する必要があるときに冷媒をポンプダウンすることができません。また、冷媒の量の中断を最小限に抑えるために、ゲージセットは必要な場合にのみ接続する必要があります。」

プレストン氏は、ジョンソンコントロールズがフロリダにある試験施設で極限状態を導入し、これによりマイクロチャネル開発の進化が可能になったと付け加えた。

「これらのテストの結果により、コイルの腐食を制限し、最適な性能と信頼性レベルを確実に達成するために、雰囲気制御されたオーブンろう付けプロセスにおける複数の合金の強化、チューブの厚さ、および化学反応の改善により製品開発を進化させることができました。」と同氏は述べています。「これらの措置は、住宅所有者の満足をサポートするだけでなく、メンテナンスの必要性を最小限に抑えるためにも講じられています。」

ジョアンナ・ターピンは上級編集者です。彼女への連絡先は、248-786-1707 または [email protected] です。 Joanna は 1991 年から BNP Media に入社し、最初は同社の技術書籍部門を率いていました。彼女はワシントン大学で英語の学士号を取得し、イースタンミシガン大学で技術コミュニケーションの修士号を取得しました。

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