Основные сведения о спиральных компрессорах и область их применения
Спиральный компрессор сжимает газ между двумя спиралями: неподвижной и подвижной, которая совершает орбитальное движение. Карманы газа смещаются к центру и уменьшаются в объёме. Такие компрессоры тише и надёжнее поршневых — меньше деталей и нет клапанов, — и применяются в кондиционерах, тепловых насосах, чиллерах и холодильных агрегатах мощностью примерно до 50 кВт на один компрессор.
Человек о существовании спирали знает довольно давно, но использовать ее свойства технически он смог только в конце 20-го века. Первую разработку подобного рода можно отнести к 1905 году, когда французский инженер Леон Круа создал первый прототип спирального компрессора и приобрел соответствующий патент. Данная технология не могла получить массового развития, поскольку для ее реализации отсутствовала производственная база. Первого действующего устройства пришлось ждать до второй половины 20-го века, поскольку для его изготовления необходима была прецизионная машинная обработка, которая стала доступна именно в этот период. Это и объясняет относительно недавнее появление спиралей на рынке высокотехнологического оборудования.
История создания
Идею создания спиральных компрессоров подал в 1972 году Нильс Янг, директор компании Arthur D. Little. Руководство компании сразу же начало работу над созданием новых моделей. Ими сразу же заинтересовались производители холодильного и нефтехимического оборудования, поскольку давно испытывали необходимость в разработке новой конструкции компрессора, обладающей большей эффективностью. Уже при испытании прототипа, была отмечена его уникальная способность обеспечивать максимальную степень сжатия, что выгодно отличало его от всех других, существовавших на то время холодильных компрессоров. Кроме того, новый тип имел высокие эксплуатационные характеристики, такие как низкий уровень шума и повышенная степень надежности.
В 1973 году компания Arthur D. Little начала разработку спирального компрессора для американской корпорации Тгаnе. Затем идею исследования поддержали такие компании как Copeland, Hitachi, Volkswagen1, начавшие изготавливать отдельные детали и осваивать технологии в целом. Работа над созданием прототипа воздушного спирального компрессора продвигались медленно. Таким образом, в конце 80-х Hitachi и Mitsui Seiki создали маслосмазывающий воздушный компрессор, который впоследствии оказался только одной из модификаций. В 1987 году компания Iwata Compressor заключила соглашение на производство спирального компрессора совместно с Arthur D. Little. Но только в 1992 году ей удалось представить первый воздушный спиральный компрессор. Вскоре за ним появилось еще две его модификации мощностью 2,2 и 3,7 кВт. Основным преимуществами перед поршневыми стали низкий уровень вибрации и шума, а также надежность и долговечность.
Заинтересованность в совершенствовании спиральных компрессоров сейчас проявляют большинство ведущих компаний-производителей. На данный момент эти агрегаты прошли испытание временем и начали постепенно вытеснять с рынка холодильного оборудования другие виды холодильных агрегатов. Заняв доминирующее положение, они находят все более широкое применение в системах кондиционирования воздуха. Прежде всего, это обусловлено их высокой надежностью, большим эксплуатационным периодом и меньшим уровнем шума, что объясняется тем фактом, что спиральные компрессоры содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые.
Область применения
Объемы производства спиральных компрессоров в последние годы стремительно растут. Их начали активно применять в сфере воздушного кондиционирования, в том числе, в сплит и мультисплит моделях, в чиллерах, руф-топах и тепловых насосах. Их можно встретить в системах кондиционирования квартир, больших зданий, транспортных установок, в системах супермаркетов и компрессорно-конденсаторных агрегатах. Их границы холодопроизводительности постоянно увеличиваются и на данный момент приближаются к 200 кВт (многокомпрессорная станция).
Многогранность использования спиральных компрессоров объясняется их многофункциональностью и надежностью. Их используют:
- в бытовом кондиционировании. Здесь получили широкое применение благодаря компактным размерам, низкому уровню шума и небольшой массе, сравнительно с поршневыми компрессорами. Они обладают наиболее подходящими характеристиками для комфортного кондиционирования. Используемые в комнатном кондиционировании однофазные электродвигатели обходятся без конденсаторов и стартового реле, а также оказывают наименьшее влияние на остальные элементы контура;
- активно используют и в коммерческом кондиционировании, когда требуется высокая холодопроизводительность: в банках, офисах, магазинах, барах и прочих объектах. Они являются наиболее подходящим техническим решением особенно для агрегатов постоянно работающих в режиме теплового насоса;
- в тепловых насосах их применяют из-за возможности вести контроль над жидким хладагентом, который поступает в аварийных ситуациях в компрессор;
- в компьютерных центрах и АТС. В данном направлении от холодильных агрегатов требуется период непрерывной работы более 8000 ч/год. При этом важным моментом является обеспечение их бесперебойной работы за счет регулярного сервисного обслуживания. В этом случае спиральные компрессоры благодаря своей эффективности снижают энергопотребление. Еще один фактор, позволяющий использовать их в системах кондиционирования, - это низкий уровень шума;
- в автономных агрегатах «руф-топ». Чаще всего такие компрессоры применяются в продуктовых супермаркетах, где задействованы все преимущества спиральных компрессоров, поскольку данный сектор характеризуется высоким энергопотреблением холодильных установок и систем воздушного кондиционирования. Вторым после производительности решающим фактором является надежность. Так при работе супермаркета непрерывная работа холодильного оборудования, позволяет избежать неожиданных растрат.
Их используют в химической промышленности, для очистки вина в автоклавах, в холодильных системах, для охлаждения безводноочищающегося оборудования, при холодильном консервировании сырья биологического происхождения, в испытательных камерах, для переработки пищевого сырья и т.д.
Производители, пользуясь популярностью своей продукции, проводят активные рекламные компании. Одновременно с этим поклонники поршневых винтовых компрессоров, в попытках отстоять свои позиции, начинают активные антирекламные компании в поддержку своей продукции. Именно поэтому возникает необходимость разобрать объективные преимущества и недостатки спиральных компрессоров.
Спиральные компрессоры незаменимы на реструктуризированных объектах распределительных холодильников, овоще- и фруктохранилищах и хладокомбинатах. Также они с децентрализованной системой охлаждения успешно используются для охлаждения реструктуризированных холодильных камер, что позволяет уменьшить хладоемкость системы, протяженность и количество трубопроводов, и дает возможно поддержать экологическую безопасность и надежность холодильных систем.
Типовой пример промышленного оборудования для охлаждения жидкости — чиллер 105 кВт (вариант с конденсатором на улице — чиллер 105 кВт с выносным конденсатором) серии ВМТ-Ксирон.
Спиральный компрессор — это
Спиральный компрессор (scroll) сжимает газ между двумя спиралями: неподвижной и подвижной, которая совершает орбитальное движение без вращения. Между витками образуются серповидные полости; они движутся от периферии к центру, уменьшаются, и газ сжимается и выходит через отверстие в центре неподвижной спирали. Всасывание, сжатие и нагнетание идут одновременно в разных полостях — поэтому поток газа почти без пульсаций.
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Тихий, мало вибрации | Не ремонтируется, только замена |
| Мало деталей, высокий ресурс | Чувствителен к направлению вращения |
| Высокий КПД при умеренной степени сжатия | Хуже работает при степени сжатия выше 8–10 |
| Терпим к небольшому количеству жидкости | Мощность одного компрессора обычно до 40–60 кВт |
Спиральные компрессоры ставят в кондиционеры, тепловые насосы, торговое оборудование и чиллеры малой и средней мощности, часто по 2–4 в тандеме. Почему они шумят при пуске и остановке — в статье отчего спиральный компрессор сильнее шумит при пуске и остановке.
Частые вопросы
Как работает спиральный компрессор?
Подвижная спираль описывает орбиту вокруг неподвижной, образуя серповидные карманы газа. Карманы перемещаются от периферии к центру, их объём уменьшается, давление растёт, и газ выходит через центральное нагнетательное окно.
Где применяют спиральные компрессоры?
В бытовых и полупромышленных кондиционерах, тепловых насосах, чиллерах малой и средней мощности, холодильных агрегатах для камер и торгового оборудования.
Что такое спиральный компрессор?
Компрессор, в котором газ сжимается в уменьшающихся полостях между неподвижной и орбитально движущейся спиралями; он тихий, надёжный и применяется в кондиционерах и чиллерах.
Читайте также