Спиральные компрессоры для кондиционирования воздуха

Спиральный компрессор — устройство для сжатия газа (воздуха или хладагента), за счет уменьшения его объема в камерах, образованных поверхностями спиралей.

Спиральные компрессоры используются в системах кондиционирования, охлаждения, нагрева, в автомобилях, в криогенных и холодильных системах, в качестве вакуумных насосов.

Видео:Как работает спиральный компрессорСкачать

Устройство и принцип работы спирального компрессора

Существует несколько типовых конструкции спиральных компрессоров.

Наиболее распространенный вариант — использование двух спиральных элементов, установленных с эксцентриситетом. Один из этих элементов подвижный, другой нет.

Конструкция компрессора с одной подвижной спиралью

Спиральный компрессор показан на рисунке.

В герметичном корпусе размещен электродвигатель, который приводит во вращение вал. В верхней части корпуса установлена неподвижная спираль. На валу установлена подвижная спираль, которая может перемещаться по направляющим совершая сложное движение относительно неподвижной спирали.

В результате перемещения между спиралями образуются камеры (карманы), объем которых при дальнейшем движении уменьшается, и как следствие газ находящийся в этих карманах сжимается.

Принцип работы такого компрессора показан в ролике:

Также встречаются компрессоры с двумя подвижными спиралями, совершающими вращательное движение относительно разных осей. В результате вращения спиральных элементов также образуются камеры, объем которых при вращении уменьшается.

В большей степени от представленных выше вариантов отличается компрессор, в котором жесткий элемент выполненный в форме архимедовой спирали воздействует на гибкую упругую трубку. По принципу работы такой компрессор схож с перистальтическим насосом. Такие спиральные компрессоры обычно заполнены жидкой смазкой для снижения износа гибкой трубки и отвода тепла. Такие компрессоры часто называют шланговыми.

Динамические клапаны

В спиральных компрессорах клапан на всасывании не нужен, т.к. подвижная спираль сама отсекает рабочую камеру от канала всасывания. В линии нагнетания спирального компрессора может устанавливаться динамический клапан, который не допускает обратного потока и, как следствие, вращения спирали под действием сжатого газа при выключенном двигателе. При этом следует учитывать, что динамический клапан создает дополнительное сопротивление в линии нагнетания.

Динамические клапаны устанавливают в линии нагнетания средне- и низкотемпературных компрессоров Copeland, предназначенных для холодильной техники.

Видео:Два вида спиральных компрессоровСкачать

Достоинства спиральных компрессоров

Спиральный компрессор работает более плавно, и надежно, чем большинство других объемных машин. В отличие поршней, подвижная спираль может быть идеально уравновешена, что сводит к минимуму вибрацию.

Отсутствие мертвого объема в спиральных компрессорах обуславливает повышенную объемную эффективность.

Спиральные компрессоры обычно обладают меньшей пульсацией чем поршневые компрессоры с одним поршнем, но большей чем много поршневые машины.

Спиральные компрессоры имеют меньше движущихся частей, по сравнению с поршневыми, что, теоретически, обеспечивает их большую надежность.

Спиральные компрессоры, как правило, очень компактны и не требуют пружиной подвески, вследствие плавной работы.

Видео:Спиральный компрессор: устройство и принцип работы.Скачать

Недостатки спиральных компрессоров

Спиральные компрессоры чувствительны к загрязнению перекачиваемого газа, т.к. мелкие частицы могут оседать на поверхности спирали, что не позволит обеспечить достаточную герметичность рабочей камеры.

Вал спирального компрессора должен вращаться только в одном направлении.

Видео:Спиральный компрессор CopelandСкачать

Регулируемые спиральные компрессоры

Долгое время спиральные компрессоры выпускались без возможности регулировки производительности. При необходимости уменьшить подачу использовалось частотное регулирование приводного электродвигателя, либо перепуск части газа из линии нагнетания в линию всасывания.

В настоящее время регулируемые спиральные компрессоры производятся компанией Emerson. В этих компрессорах может изменяться расстояние между осями вращения спиралей, при необходимости это расстояние можно выбрать таким, что между спиральным элементами не будут образоваться камеры, а значит подача компрессора будет рана 0. Чередуя два различных рабочих состояния (холостой и рабочий ход) с помощью электронного управления, можно добиться требуемой производительности.

Видео:Спиральный компрессор - устройство, принцип работыСкачать

Основные сведения о спиральных компрессорах и область их применения

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.

Читайте также: Msg kp1257 шкив компрессора

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.

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.

Читайте также: Холодильник liebherr два компрессора

Видео:Холод спиральный компрессор Copeland ZR, вскрытие и постановка диагнозаСкачать

Области применения спиральных компрессоров

Накопленные отраслевые знания по холодильной технике и технологии обеспечили в XX веке значительный научно-технический прогресс, приведший к появлению многих новых типов компрессорного оборудования, в том числе и спиральных компрессоров.

Идея спирали известна человечеству более 3 тыс. лет. Спирали (от греч. speira — виток) — это кривые, закручивающиеся вокруг точки на плоскости (плоские спирали), например, архимедова спираль, гиперболическая спираль, логарифмическая спираль, или вокруг оси (пространственная спираль), например, винтовая линия. Но технически воплотить идею в жизнь человечество смогло лишь к концу XX века.

А началось все в 1905 г., когда французский инженер Леон Круа разработал конструкцию спирального компрессора и получил на нее патент. Однако в то время эта технология не могла быть реализована в жизнь, т.к. отсутствовала необходимая производственная база. Поэтому конструкцию работающего прототипа пришлось ждать до второй половины двадцатого века, т.к. для эффективного функционирования, в спиральном компрессоре необходимо обеспечение малого конструктивного зазора в сопрягаемых деталях (спиралях). Такая точность стала возможной только при прецизионной машинной обработке, разработанной в течение второй половины двадцатого века, чем и объясняется относительно недавнее появление спирального компрессора на рынке высокотехнологического оборудования. Реанимировал концепцию спиральных компрессоров физик Нильс Янг в 1972 г. Янг отдал идею сотрудникам фирмы «Arthur D. Little» (США). Руководство «Arthur D. Little» увидело высокий потенциал этой концепции и начало разработку возможной модели в январе 1973 г. Крупные производители холодильного и нефтехимического оборудования были очень заинтересованы в разработке компрессора принципиально новой конструкции, позволяющей достичь значительной эффективности. Уже в ходе испытаний прототипа было выявлено, что он обладает возможностью создания высокой степени сжатия и самой большой эффективностью из существовавших в начале 70-х гг., а также имеет высокие эксплуатационные характеристики (надежность, низкий уровень шума и т.п.).

Затем «Arthur D. Little» предпринимает в конце 1973 г. значительные усилия по разработке действующей модели спирального компрессора для американской корпорации «Тгаnе». Немного позже многие крупные компании, например, «Copeland» (США), «Hitachi» (Япония), «Volkswagen1» (Германия), начинают интенсивные исследования и совершенствование конструкции спирального компрессора, осваивание технологии изготовления деталей.

Разработка прототипа шла медленнее. В конце 80-х гг. «Hitachi» и «Mitsui Seiki» (Япония) представили маслосмазывающий воздушный компрессор. Однако они являлись просто модификациями спиральных компрессоров. «Iwata Compressor» (Япония) заключила лицензионное соглашение с «Arthur D. Little» на разработку воздушного компрессора в 1987 г. В результате фирма «Iwata Compressor» первой в мире представила в январе 1992 г. «сухой» (без масла) прототип. Первоначальная мощность составляла 2,2 и 3,7 кВт. Основными преимуществами «сухих» спиральников «Iwata Compressor» по сравнению с поршневыми «сухими» являются: долговечность, надежность, низкий уровень шума и вибрации.

В настоящее время широкомасштабные исследования ведут все фирмы-производители компрессоров для холодильной промышленности. Спиральные компрессоры успешно выдержали испытания временем и активно начали вытеснять другие типы (особенно поршневые) с рынка холодильного оборудования, всего лишь за несколько лет заняв доминирующее положение на рынке кондиционирования и тепловых насосов. Они с каждым годом находят все большее применение в холодильной технике и системах кондиционирования воздуха. Это обусловлено тем, что они более надежны в эксплуатации, содержат на 40% меньше деталей, чем поршневые, производят меньше шума и имеют больший ресурс эксплуатации.

Последние несколько лет объем производства быстро увеличивается, и к январю 2000 г. было произведено свыше 20 млн. компрессоров.

Спиральные компрессоры нашли применение во всех основных системах воздушного кондиционирования, включая сплит и мультисплит модели, напольные версии и в чиллерах, руф-топах (крышных кондиционерах) и тепловых насосах. Типичным применением является кондиционирование воздуха в квартирах, на кораблях, фабриках и больших зданиях, также на АТС, в процессах охлаждения и на транспорте. Широко используются в компрессорно-конденсаторных агрегатах, в системах «выносного холода» супермаркетов, в промышленном холоде и в транспортных установках, включая контейнеры. Границы холодопроизводительности постоянно увеличиваются и в настоящее время приближаются к 200 кВт при использовании многокомпрессорной станции.

Читайте также: Не включается компрессор кондиционера тойота хайлюкс

Популярность спиральных компрессоров очень высока из-за широкой области применения, что объясняется их надежностью и многофункциональностью.

Бытовое (комфортное) кондиционирование.
Спиральные компрессоры отвечают требованиям этого сектора кондиционирования воздуха низким уровнем шума, компактными размерами, уменьшенной массой по сравнению с поршневыми.

Их характеристики, будучи более постоянными, лучше соответствуют требованиям комфортного кондиционирования. Однофазные электродвигатели (используемые для комнатного кондиционирования) не нуждаются в стартовых реле или конденсаторах. Они предпочтительны из-за своего минимального влияния на другие элементы контура.

Коммерческое кондиционирование.
Их холодопроизводительность более чем достаточна, чтобы удовлетворять требованиям коммерческого кондиционирования. Также применяются для кондиционирования воздуха в магазинах, туристических агентствах, офисах, банках, ресторанах, закусочных «фаст-фуд», барах и во многих других объектах. Кондиционеры со спиральными компрессорами — удачное техническое решение, особенно для агрегатов, работающих летом и круглогодично, а также — в режиме теплового насоса.

Тепловые насосы.
В тепловых насосах имеют преимущества в виде увеличения надежности перед другими типами компрессоров, используемых в тепловых насосах из-за возможности управления жидким хладагентом, поступающим в аварийных ситуациях в компрессор (без разрушения его составных элементов).

Холодильные агрегаты для компьютерных центров и АТС.
Эти направления требуют фактически непрерывной работы холодильных агрегатов, часто свыше 8000 ч/год. Особенно важно обеспечить для данных условий непрекращающуюся работу за счет постоянного сервисного обслуживания. При таких условиях спиральные компрессоры могут оказывать эффективное воздействие на снижение энергопотребления благодаря высокой эффективности.

Низкий уровень шума является еще одним фактором, позволяющим применять их в системах кондиционирования, часто устанавливаемых в самих кондиционируемых помещениях.

Автономные агрегаты «руф-топ».
Их наиболее типичным применением являются фабрики и продуктовые супермаркеты, где особенно необходимы преимущества высокой производительности, потому что это сектора, обычно характеризуемые высоким энергопотреблением систем воздушного кондиционирования и холодильных установок.

Надежность является еще одним важным вкладом, который вносят в общую экономию средств, при работе супермаркета, где непрерывность работы оборудования является решающим фактором.

Другие области применения.
Многофункциональность спиральных расширяет области их применения в технологических процессах, например, в автоклавах для очистки вина, системах охлаждения формовочных машин химической промышленности, холодильных системах, испытательных камерах, холодильном консервировании сырья биологического происхождения (мясопродуктов, плодов и овощей и т.д.), охлаждении безводноочищающегося оборудования (конденсация растворителей), переработки пищевого сырья и т.д.

Сейчас многие производители ведут активные рекламные кампании. Не менее активные антирекламные кампании ведут производители поршневых и винтовых компрессоров. Поэтому назрела необходимость по возможности объективного разбора преимуществ и недостатков.

В частности, широкие перспективы имеют спиральные компрессоры в реструктуризированных объектах распределительных холодильников, хладокомбинатов, овоще- и фруктохранилищах. С переходом страны на рыночные отношения значительно снизилась эффективность использования холодильных камер. Это вызвано ростом грузооборота из-за краткосрочного хранения грузов и недозагруженности холодильных камер. Например, на распределительных холодильниках, располагающих камерами вместимостью от 400 т и выше (90%), ранее использовалось до 100% емкостей, в настоящее время в связи с повышением грузооборота и сокращением сроков хранения — 25-40%.

Стоимость услуг по хранению грузов на распределительных холодильниках РФ сокращается с повышением степени загрузки холодильников с 25 до 100% в 2,1-2,5 раза, а удельный расход холода снижается в 4,1-4,4 раза.

При реструктуризации холодильных камер повышается степень загрузки холодильников, снижается себестоимость приведенного грузооборота, что в конечном итоге улучшает финансовое состояние предприятий.

Для охлаждения реструктуризированных холодильных камер (переход от камер вместимостью 400 т и выше на камеры вместимостью от 10 до 100 т) могут успешно применяться спиральные компрессоры с децентрализованной системой охлаждения, что помимо перечисленных достоинств позволит снизить хладоемкость системы, протяженность и количество трубопроводов, арматуры и тем самым обеспечить надежность и экологическую безопасность холодильных систем.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/spiralnye-kompressory-dlya-konditsionirovaniya-vozduha

  🎬 Видео

  Из чего состоит спиральный компрессор. #кондиционирование_ОВКЭССкачать

  

  Спиральные компрессоры DSH и DSF | Cooling United Live 2020Скачать

  

  Лекция 5. Компрессоры кондиционеровСкачать

  

  Вебинар Emerson: Спиральные компрессоры Copeland ScrollСкачать

  

  Принцип работы спиральных компрессоровСкачать

  

  Спиральный компрессор Performer серия PSHСкачать

  

  Часть 2. Спиральные компрессоры Danfoss - модельный ряд, область работы и примеры примененияСкачать

  

  Компрессор кондиционера Спиральный (Scroll). Разборка, что внутри?Скачать

  

  Спиральный цифровой компрессор Digital Scroll Copeland.Скачать

  

  Обзор спирального компрессора Ремеза КС5Скачать

  

  Принцип работы спиральных компрессоров Performer серия SСкачать

  

  Провизионные Реф Установки и Установки Кондиционирования воздуха. Обсуждение и Практические Советы.Скачать

  

  Спиральные компрессоры Bitzer - серия ELHСкачать

  

  Как работает ротационный компрессор Принцип работы ротационного компрессораСкачать