Типы компрессора теплового насоса

Для работы при высоких температурах конденсации и низких температурах кипения газа в тепловых насосах используются спиральные компрессоры, которые способны работать даже при экстремально низкой температуре окружающей среды. Как правило, компрессоры этого типа функционируют на холодильном агенте R407C. Это обеспечивает широчайший температурный диапазон (от +20 до -35 °С, а у морозостойких вариантов – и до -55 °С), а также значительную производительность по теплу: от 4,9 до 48 кВт.

Такой внушительный список возможностей пока что не имеет аналогов среди компрессоров других типов.

Спиральные технологии разработаны компанией Emerson. Они признаны революционным изобретением в отрасли. Линейка продукции компании Emerson Climate Technologies, зарегистрированная как Copeland Scroll™, является наиболее востребованной при производстве холодоснабжающего и климатического оборудования.

ресурс работы около 20 лет (если брать оригинальный Copeland).

Спиральные компрессоры Copeland Scroll серий Z для систем обогрева созданы для оптимальной эксплуатации и высокой надежности тепловых насосов с промежуточным теплоносителем и/или систем нагрева воды. Такое применение оборудования требует обеспечения высокой эффективности и надежности в расширенном рабочем диапазоне эксплуатации, где температуры конденсации достигают 65°C.

Компрессоры Copeland Scroll Z работают с хладагентами R407C, R410A.

Компрессоры Copeland Scroll с улучшенной системой впрыска пара ( система EVI ).

Компания Emerson усовершенствовала конструкцию компрессоров серии Z, снабдив ее улучшенной системой впрыска пара. Теперь эти компрессоры способны нагревать воду до 65°C даже в холодное время года.

Эта технология лишь недавно стала применяться для модернизации систем отопления и горячего водоснабжения. Она позволяет заменить традиционные бойлеры тепловыми насосами, не меняя радиаторы.

Компрессоры Copeland Scroll серии Z с улучшенной системой впрыска пара оснащены дополнительным портом для впрыска пара в процессе работы.

Такая конструкция позволяет повысить производительность системы за счет увеличения теплоотдачи компрессора без изменения объемной производительности.

Кроме того, эти устройства снижают температуру нагнетания и отличаются более широким рабочим диапазоном при производстве горячей воды.

Функция точного регулирования производительности

В компрессоре Copeland Scroll Digital™ используется осевое согласование спиралей, и регулирование производительности обеспечивается разведением спиралей: это прекращает сжатие хладагента, но не останавливает двигатель компрессора. В «разгруженном» состоянии производительность компрессора равна нулю. При сведении спиралей в «загруженном» состоянии производительность компрессора составляет 100%. Спирали разводятся периодически, чтобы обеспечить среднюю по времени производительность компрессора, основанную на соотношении времени нагрузки и холостого хода. Это позволяет гибко регулировать производительность компрессора в диапазоне от 10% до 100%., что является самым широким доступным диапазоном регулирования.

Компрессоры серии Z так же надежны и долговечны, как и другие компрессоры Copeland Scroll. В частности, они способны работать с большим заливом, в то время как поршневые компрессоры в таких условиях быстро выходят из строя.

Благодаря конструкции, позволяющей отказаться от некоторых движущихся частей, надежному приводу и низкой вибрации, обеспечиваемой сбалансированным механизмом сжатия, компрессоры Copeland Scroll серии Z являются самым надежным решением на рынке тепловых насосов.

Электромагнитные помехи: Незначительные, так как не требуется регулировать частоту оборотов двигателя.

Проблемы с маслом: Незначительные, так как двигатель компрессора работает с постоянной скоростью.

Эффективность: Высокая эффективность системы обеспечивается путем регулирования производительности в зависимости от потребностей в охлаждении и отоплении.

Контроль температуры и влажности: Обеспечивается точный и плавный контроль, ограничивающий колебания вокруг уставки.

Простой монтаж и обслуживание, не требуются сложные электронные средства управления. Благодаря простой конструкции система Digital Scroll занимает на 30-40% меньше места. Кроме того, компрессоры Copeland Digital Scroll доказали свою надежность в условиях жестких тестов, к которым предъявлялись очень строгие критерии.

В отличие от регулирования с помощью частотного преобразователя, в компрессорах Copeland Scroll Digital отпадает необходимость в отслеживании уровня вибраций, которые могут создавать резонанс в системе. Поэтому эти компрессоры легче интегрировать в системы.

Компрессоры с регулируемой скоростью.

Производители тепловых насосов уделяют все большее внимание повышению эффективности, уменьшению размеров и снижению уровня шума: это позволяет увеличить комфорт для пользователей и упростить выбор и монтаж системы.

Компрессоры с регулируемой скоростью — это ключевой фактор, позволяющий выполнить эти требования, делающие тепловые насосы еще более привлекательной технологией.

Новое решение Emerson Climate Technologies для тепловых насосов с регулируемой производительностью компрессора разработано для обеспечения превосходных эксплуатационных показателей и надежности как в новых зданиях, так и в случае замены котлов.

Надежность.

Надежность была и остается основным критерием на рынке. Компрессор Copeland Scroll™ — это самое надежное решение. В чем секрет надежности компрессоров Copeland Scroll?

На 70% меньше движущихся компонентов: предотвращаются многие виды неисправностей. Меньше движущихся компонентов, меньшая вращающаяся масса и меньшее внутреннее трение означают большую эффективность, чем у поршневых компрессоров.

Возможность пуска при любой нагрузке системы

Удобное обслуживание и монтаж благодаря компактному размеру, малой массе и простой конструкции.

Спиральные компрессоры Copeland оборудованы предохранительными устройствами, предотвращающими перегрев двигателя, обрыв фазы и низкую заправку хладагентом или маслом.

Отсутствие сложных внутренних всасывающих и нагнетательных клапанов ведет к уменьшению шума и вибрации.

Малые отклонения крутящего момента: Для компрессора Copeland Scroll характерен очень равномерный цикл сжатия: отклонения крутящего момента составляют всего 30% от колебаний, создаваемых поршневым компрессором. Спиральный компрессор оказывает очень низкую нагрузку на двигатель, обеспечивая большую надежность; низкие отклонения крутящего момента означают уменьшение шума и вибрации.

Двигатель, охлаждаемый всасываемым газом: В этой конструкции эффективность и надежность двигателя компрессора повышаются еще более. Холодный всасываемый газ понижает температуру двигателя, продлевая срок его службы и увеличивая эффективность.

Функции согласования спиралей Copeland Scroll для увеличения срока службы компрессора

Осевое согласование позволяет спиралям сохранять постоянный контакт при обычных условиях эксплуатации, обеспечивая минимальную утечку без использования концевых уплотнений.

Функция радиального согласования Copeland Scroll позволяет эффективно выдерживать попадание жидкого хладагента. В чрезвычайных ситуациях, когда в спиральный компрессор попадает жидкий хладагент или загрязнения, спирали раздвигаются в радиальном направлении, позволяя жидкости/грязи выйти из компрессора, не повредив внутренние компоненты.

Читайте также: Прадо 150 компрессор пневмоподвески снятие

Контрактная поставка для компании Химтекс.

Компания Copeland ( бренд Emerson Climate Technologies Incorporated. 1675 West Campbell Road Sidney, OH 45365-0699. USA ) давно и с успехом работает на рынке компрессорного оборудования. Это признанный ведущий производитель качественных компрессоров. Область применения спиральных компрессорных агрегатов довольно широка. Серии Z применяются в тепловых насосах. С 2014-го года компания поставляет компрессоры для установки в тепловые насосы Himteks New Energy.

Компания Copeland динамично развивается, модернизируя свои ранние наработки и успешно создавая совершенно новые. Основные усилия компании направлены на значительное повышение предела показателей эффективности компрессоров. Конструкция современных спиральных компрессоров Copeland, основанная на передовых научных разработках инженеров компании, дает возможность серьезно повысить надежность системы и длительность срока службы устройства. Спиральный компрессор Copeland благодаря своей надежности, чрезвычайной эффективности, низкой энергоемкости и шумовых характеристик, а также приемлемой цене завоевал себе высокий авторитет на мировом рынке климатических установок.

Компании принадлежит приблизительно половина мирового рынка спиральных компрессоров, — летом 2012 года был произведён 100-миллионный компрессор Copeland Scroll.

Применяемые фреоны.

R22

R22 – отличный, недорогой в производстве хладон, для озона вреден, по мнению экологов сильно влияет на парниковый эффект. Постепенно должен быть запрещен везде.

В большинстве стран Европы продажа оборудования, работающего на R-22 должна была остановиться еще в 2002-2004 годах.

В Евросоюзе применять нельзя уже с 2010 года.Многие новые изделия поставляются в Европу только на озонобезопасных фреонах, среди которых R410A и R407C.

R407C

R407C – озонобезопасный заменитель R22,

рабочее давление существенно меньше, ( у R-410A — порядка 26 атм )

меньшая стоимость хладагента R407C,

R-407C разрешен к использованию в Европе.

Используется с синтетическими маслами, имеет температурный глайд 5 градусов.

Критическая температура 87°С.

R410A

R410A — запатентованный продукт компании Honeywell, смесь R125 (50%) и R32 (50%). Не из дешевых.

Используется только с синтетическим маслом.

В результате возросших рабочих давлений увеличились затраты на перекачку в системе.

Цена при этом заметно увеличена.

Кроме того, прочнее должны быть теплообменники, ну и дороже естественно.

Следует учесть и тот факт, что с ростом рабочего давления у R-410A величина утечек неизбежно увеличится, поскольку прочность паяных, а главное вальцованных соединений остается прежней. Также весьма критична надежность и долговечность компрессора ( сильно зависит от модели и производителя ).

Критическая температура 72°С.

При использовании в воздушных тепловых насосах в климатической зоне Украины.

Если планируется работа при окружающей температуре до -20, нужно учитывать, что

температура кипения в испарителе будет ниже, градусов на 7-10.

При меньших перепадах температуры будут просто неразумными размеры и стоимость воздушного испарителя или скорость воздуха в нем.

При кипении под -30 плотность паров ещё меньше.

При таких температурах кипения применяют уже другие хладоны — R407C.

По существу, применение фреона R407C с компрессорами Copeland Scroll Z является наиболее выгодным с точки зрения как общей надежности оборудования, так и тепло производительности при температурах воздуха ниже -20°. При этом, как показывает тестирование, гарантированно обеспечивается больший коэффициент СОР :

Типичные сравнительные температуры в теплообменнике — конденсаторе ( фреон — вода ) . Как видно, эффективность нагрева воды в тепловом насосе при применении R407C гораздо выше :

Рабочий диапазон температур.

Рабочий диапазон температур тепловых насосов воздух-вода на базе Copeland Scroll™ можно проиллюстрировать на примере

моделей Himteks New Energy :

Как видно, температура фреона в теплообменнике не опускается существенно даже при -30°С !

*все технические материалы предоставлены Emerson Climate Technologies Incorporated. 1675 West Campbell Road Sidney, OH 45365-0699. USA

© Emerson Climate Technologies Incorporated 2017. A ll rights reserved.

г. Киев, ул. Кировоградская, 64
Время работы: пн-пт: 8:30 — 17:30

Видео:Тепловой насос : выбираем компрессор и отчего зависит СОРСкачать

ТН: оборудование, принцип работы, выбор компрессора для теплового насоса

Любой владелец частного дома хочет минимизировать расходы, которых требует обогрев дома и ГВС. Поэтому сейчас нередко вместо традиционных видов топлива и таких же привычных приборов выбирают альтернативный вариант. Это использование теплового насоса, или ТН — эффективной установки, которая позволяет получить тепло практически даром — из воздуха, воды или земли, но не затратить на такую «добычу» значительное количество электроэнергии. Недостаток у этого способа есть: это большие первоначальные вложения, которые отпугивают потенциальных покупателей. Однако другое решение есть: тепловой насос при желании можно сделать самостоятельно. В этом случае есть шанс сократить расходы почти вдвое. Первым этапом и «головной болью» для создателя ТН обычно становится выбор компрессора для теплового насоса.

Видео:Тепловые насосы: виды, стоимость, эффективность | A.V.RUDNEVСкачать

Что такое тепловой насос?

Перед тем как изучать интересующую тему, не мешает познакомиться с оборудованием, которое для многих может быть пока незнакомым. Тепловой насос — это не «одинокий» и компактный агрегат, а целая система, предназначенная для охлаждения или отопления помещений, для подготовки воды для системы горячего водоснабжения. Ее можно назвать «холодильником наоборот».

Особенности оборудования

Принцип его работы заключается в переносе тепла, забранного у воды, воздуха или грунта к водонагревателю ГВС, отопительной системе — к конвекторам, радиаторам либо к другим использующимся приборам.

Тепловой насос назвали так из-за его способности выкачивать тепло из воздуха, воды или грунта. Он не в состоянии сам производить энергию, как это делают отопительные котлы. Для функционирования установке необходима электроэнергия, она нужна вентиляторам, компрессору, блоку управления, циркуляционным насосам.

Принцип работы

В основе принципа действия любого ТН лежит цикл Карно, который используется в кондиционерах, сплит-системах. Каждая среда содержит тепло, а благодаря новым технологиям извлечь его можно из очень холодного воздуха (до -30°), а также из относительно теплой воды и грунта (выше 2°).

Читайте также: Ремкомплект для компрессора пневмоподвески дискавери 3

Как функционирует ТН?

Рабочая жидкость, используемая в цикле Карно — хладагент — фреон. Этот газ способен закипать при отрицательной температуре. После испарения в теплообменнике он конденсируется, забирая тепловую энергию у среды, а потом переносит ее в другое место.

Работа теплового насоса основана на одновременном функционировании трех контуров, взаимодействующих между собой. Роль теплоносителя исполняют жидкости, циркулирующие по трубам.

1. В первом контуре находится теплоноситель, задачей которого является забор энергии из низкотемпературной среды (воздух, вода, грунт).
2. Во втором находится жидкость/газ — вещество, имеющее низкую температуру испарения — хладагент (фреон). Он забирает тепловую энергию, затем, испаряясь и конденсируясь, повышает температуру, а потом передает тепло третьему контуру.
3. Третий элемент — отопительная система. Как правило, тепловые насосы чаще работают с определенным его видом — с теплыми полами. Третий контур, забирая энергию, нагревает воздух в помещениях.

Принцип действия ТН очень похож на работу климатической техники в режиме обогрева.

1. Фреон-жидкость следует по наружному испарителю. Забирая тепло от внешней среды, он закипает, потом испаряется.
2. После перехода в газообразное состояние он перемещается в компрессор, главная задача которого повышение давления. Благодаря сжатию температура фреона растет, затем он конденсируется.
3. Во внутреннем теплообменнике хладагент, превращаясь в жидкость, отдает тепло воде, которая исполняет роль теплоносителя. Затем фреон снова следует в дроссель, резко понижающий давление, и цикл повторяется.

Принцип работы тепловых насосов всех видов ничем не отличается, однако в разных типах систем используются свои виды теплоносителя. Например, в устройствах «грунт — вода — вода» в первом и третьем контуре находится теплоноситель-жидкость. В системе «воздух — вода» первый контур предназначается для воздуха, в конструкциях «воздух — воздух» первый и последний контур предназначены для воздуха — наружного и внутреннего.

Типы тепловых насосов

Все типы «транспортировщиков» тепла отличаются своим предназначением.

Воздух — вода

Это воздушный, или аэротермальный тепловой насос, получающий энергию из воздуха. Плюсы варианта — шанс установки на высоте, отсутствие необходимости свободного места на участке, легкость монтажа. Минусы — зависимость от температуры окружающей среды, низкая эффективность, если сравнивать аэротермальное оборудование с другими видами ТН.

Воздушные тепловые насосы чаще используют в качестве дополнительного оборудования. Популярные комбинации — тепловой насос и теплый пол, ТН и отопительный котел. Иногда этот вариант рассматривают, если рядом нет источника воды, а установка геотермального насоса из-за стоимости бурения владельцев не устраивает.

Грунт — вода

Его называют грунтовым или геотермальным. Этот тепловой насос добывает тепловую энергию из почвы. Его достоинства: высокая эффективность, независимость от времени года, долговечность системы. Недостатки — высокая цена оборудования, сложность монтажа, подразумевающего большие расходы на услуги профи, необходимость выделить для ТН большой участок земли.

Монтаж главной рабочей части грунтового насоса производят двумя способами — горизонтальным и вертикальным.

1. Горизонтальный метод. В этом случае монтаж контура производят параллельно поверхности земли на глубину 1,5 м. Такие системы называют грунтовыми коллекторами. Единственный, но существенный минус способа — необходимость отдать под ТН большую площадь участка.
2. Вертикальный метод. Такие установки называют грунтовыми зондами. Для монтажа оборудования не требуется большое пространство, однако здесь есть другой недостаток: это необходимость бурения на значительную глубину. Понятно, что эта операция обещает «неприлично хорошие» расходы.

Если рассуждать об идеальном варианте, то им остается последний: вертикальный монтаж гарантирует неизменно высокую температуру теплоносителя. Такой геотермальный насос — оптимальный выбор для работы на тяжелом грунте.

Вода — вода

Это водяной, или гидротермальный насос. Он предназначен для забора тепловой энергии из водоемов или грунтовых вод. Во многом он схож с оборудованием «грунт — вода», но в этом случае для монтажа системы требуются дополнительные компоненты: например, фильтры, погружной насос и т. д. Эти элементы делают систему менее надежной.

Чтобы иметь возможность реализовать такой план, нужно обеспечить одно из условий:

Назначение установок

Если говорить о функциях теплового оборудования, то главная задача любого теплового насоса — отопление. Однако не все модели могут обеспечить качество без дополнительного оборудования. Есть у ТН и еще несколько возможностей.

1. Охлаждение. Этот режим предусматривается в большинстве аэротермальных насосов. Для геотермальных установок этот дополнительный функционал не встроен «по умолчанию», но есть возможность обеспечить режим, если купить дополнительные элементы. Надо отметить, что вертикальные тепловые насосы справляются с этой задачей лучше, чем горизонтальные.
2. Горячее водоснабжение. В одних моделях есть встроенные обогреватели, в других имеется возможность присоединить систему к внешнему бойлеру. Это касается аэротермальных установок, но такие насосы считаются редкостью.

Есть тепловые насосы, сочетающие два режима: они способны работать на отопление и горячее водоснабжение. В этом случае оборудование относится к универсальному типу.

Элементы тепловой системы

Чтобы система могла работать, необходимо множество различных компонентов, но к самым основным элементам тепловых насосов относятся несколько ключевых узлов.

1. Испаритель. В этом устройстве происходит нагревание и испарение хладагента, на который воздействует тепло, циркулирующее в первом контуре.
2. Компрессор, чьей задачей является сжатие фреона, находящегося в парообразном состоянии, до того состояния, когда он превращается в жидкость. Во время этого процесса выделяется тепловая энергия.
3. Конденсатор. Это прибор, в котором сжатый теплый фреон благодаря теплообменнику быстро отдает энергию теплоносителю в третьем контуре, а затем конденсируется, снова превращаясь из жидкости в пар.
4. Терморегулирующий вентиль, или ТРВ. Данное устройство выполняет несколько функций: ТРВ поддерживает максимальную мощность испарителя, одновременно предупреждая попадание жидкого хладагента в компрессор.

Читайте также: Подбор испарителя для компрессора

Эти элементы соединяются в систему с помощью трубопровода второго контура. Конденсатор должен иметь возможность подключаться к системе отопления, испаритель — соединяться с первым контуром.

Видео:Тепловой насос для загородного дома. | Эффективность теплового насоса. | Тепловой насос отзывы !!!Скачать

Достоинства и недостатки ТН

Имеет ли смысл рассматривать этот альтернативный вариант? Сначала надо познакомиться с преимуществами и недостатками таких установок.

Плюсы тепловых насосов

Минусы тепловых установок

Слабых сторон у таких систем мало, но они нередко становятся причиной отказа от «бесплатной» альтернативы. Владельцев дома не привлекает:

необходимость качественного утепления помещений, потому что максимальная температура теплоносителя в таких системах — «всего» 70°. По этой причине ТН чаще используют в «связке» с теплыми полами или теплыми стенами, где пределом являются 35°. С радиаторами организовать более-менее эффективную (45/35°) работу гораздо сложнее, так как их габариты в этом случае должны быть достаточно большими. Противопоказаниями для ТН являются частые перепады напряжения, отключение электричества. Если здание имеет небольшую площадь (до 120 м2), то установка попросту нецелесообразна по экономическим соображениям.

Видео:Всё о тепловых насосах: цена, типы, принцип работыСкачать

Выбор компрессора для теплового насоса

Именно этот прибор является основным элементом любой тепловой системы: он отвечает за циркуляцию теплоносителя, за перенос тепловой энергии из внешней среды в помещение. По той причине крайне важен корректный выбор компрессора для теплового насоса. Существует несколько классификаций компрессоров, но для тепловых установок используют всего несколько типов устройств. Это винтовые, поршневые, ротационные (роторные) и спиральные модели.

Винтовой

Принцип работы этих агрегатов основан на вращении двух винтовых роторов. Движение элементов происходит в противоположных направлениях, благодаря такому вращению происходит сжатие среды. Такие приборы отличаются высокой эффективностью, максимальной надежностью, но имеют свои недостатки. Главные из них — большое энергопотребление и сильный шум. Винтовыми устройствами обычно оснащаются самые мощные модели тепловых установок, поэтому для тепловых насосов, предназначенных для частных домов, это не лучший из вариантов.

Поршневой

В этих компрессорах сжатие рабочей среды происходит в цилиндре, где поступательно-возвратные движения совершает поршень. Для таких устройств характерна высокая эффективность, длительный срок эксплуатации. Минусы поршневых компрессоров — сильный шум при работе, высокая цена приборов. Данным типом компрессоров обычно оснащаются тепловые насосы и холодильные установки большой либо средней мощности. Если говорить о виде ТН, то их используют как в геотермальном оборудовании, так и в системах «воздух — вода».

Ротационный (роторный)

В таких компрессорах сжатие газа обеспечивается вращающимися роторами. Самые распространенные устройства — роторные эксцентриковые компрессоры, имеющие вращающийся поршень. В более совершенных моделях два таких элемента находятся на одном роторе. Плюсы этих конструкций — более высокий КПД, минимальные вибрации прибора. Ротационными компрессорами оснащается большая часть тепловых насосов «воздух — вода». Как правило, они имеют мощность до 15 кВт. Плюсы роторных моделей — легкость, компактность, низкий уровень шума, приемлемая цена. Минусы — невысокий КПД, ненадежность агрегатов.

Спиральный

Сжатие рабочей среды в компрессорах спирального типа происходит за счет взаимодействия двух спиралей. Одна из них неподвижна, другая совершает орбитальные движения относительно первой. Благодаря таким эксцентрическим движениям достигается перенос среды из одной полости в другую. Это приборы отличаются большим ресурсом, низким уровнем шума. Однако их минус — высокая цена. Спиральные компрессоры — элементы грунтовых тепловых насосов, ими же оснащают модели «воздух — вода». Как правило, последние установки имеют среднюю мощность.

Что повлияет на выбор компрессора для теплового насоса?

Какой прибор будет предпочтительнее? Это зависит от конкретной тепловой установки, от ее типа. На выбор компрессора для теплового насоса могут повлиять и другие факторы. Поскольку винтовую конструкцию в качестве претендентки можно не рассматривать, то остается лишь три варианта. И в этом случае логичным выбором для хозяев, которые собираются создавать установку самостоятельно, будет одно устройство — ротационный компрессор. Причины предпочтения — его невысокая цена. Если конструкция выйдет из строя раньше времени, то потери будут невелики. Что касается срока эксплуатации, то здесь агрегат серьезно проигрывает соперникам: 8-10 лет против 15-20 для поршневых и спиральных приборов. Однако всем и всегда приходится искать компромисс. Когда главное не цена, а качество и эффективная работа теплового насоса, лучшим из приборов будет спиральный компрессор, способный работать при морозах, более простой конструктивно, а значит, максимально надежный. Самыми качественными, долговечными приборами признаны «детища» нескольких производителей: