Компрессоры сплит-систем

Компрессорное оборудование фирмы DAIKIN для кондиционеров

Фирма DAIKIN в выпускаемое оборудование кондиционирования устанавливает компрессоры только собственного производства. В диапазоне холодопроизводительностей кондиционеров от 2 до 160 кВт применяются ротационные, спиральные и винтовые компрессоры.

При холодопроизводительности от 2 до 7 кВт (сплит-системы) применяют компрессоры ротационного типа. Для мульти-сплит систем, Sky и VRV холодопроизводительностью от 5 до 30 кВт применяются компрессора спирального типа (компрессора этого же типа в чиллерных системах закрывают диапазон холодопроизводительностей от 40 до 90 кВт при двух или трехконтурном исполнении установки – 2 или 3 компрессора). Оборудование чиллерных систем холодопроизводительностью свыше 100 кВт использует винтовые компрессоры.

Все компрессорное оборудование DAIKIN адаптировано к применению альтернативных холодильных агентов.

За последние месяцы в технологии кондиционирования воздуха сделан шаг вперед фирмой Daikin, представившей принципиально новый компрессор для сплит-систем малой мощности с постоянным и инверторным приводом.

Вначале отметим ряд причин, побуждающих искать новые решения в конструкции современных компрессоров.

Три основных типа компрессора доминируют в кондиционерах сплит-систем в настоящее время – ротационный, спиральный и поршневой (рис.1.4.).

Рис.1.4.

Фактически, из 23 миллионов компрессоров проданных по всему миру в 1995 году, более чем 20 миллионов были ротационного типа.

В настоящее время кондиционировании воздуха достаточно серьезно проявляется тенденция к постепенному снижению использования хлорсодержащих (R22) и возрастающему применению альтернативных холодильных агентов (R134a, R407c).

Хотя R407c имеет аналогичные теплофизические свойства как и R22, есть у них и значительные различия в нормальной температуре кипения, рабочих давлениях, объемной холодопроизводительности и т.п. Наиболее значимое, тем не менее, - полное отсутствие хлора в R407c. Хотя хлор - первичная причина разрушения озонового слоя, присутствие хлора в хладагенте создает ферро-хлоридные пленки на поверхностях трения, что является очень благоприятным для смазки трущихся элементов ротационного компрессора. Без этой пленки, трение существенно увеличивается, значительно возрастает температура и снижается надежность, защита от коррозии и эффективность работы компрессора ухудшаются. К тому же, R407c имеет более высокую молекулярную полярность, чем R22 и не может растворять минеральные нефти и органические материалы, которые, следовательно, становятся потенциальными загрязняющими веществами. R407c имеет меньший молекулярный размер, что исключает возможность использования обычных марок резины для прокладок компрессора.

Указанные факторы существенно ухудшают условия работы традиционного ротационного компрессора при использовании R407c в качестве хладагента.

Основными компонентами ротационного компрессора (рис.1.5) являются подпружиненная лопасть, ротор и цилиндр. Газ сжимается перемещением ротора.

Рис.1.5.

Лопасть выступает в качестве барьера между полостью сжатия и полостью всасывания. Эффективность компрессора зависит от потерь на трение, потерь давления и потерь в двигателе, из которых первые две наиболее значимые. Отсутствие ферро-хлоридной пленки и более низкое поверхностное натяжение синтетического эфирного масла, используемого в ротационных компрессорах R407c, приводит к увеличению трения между лопастью и вращающимся ротором, способствует созданию «горячей точки» на кромке лопасти. Если температура этой точки достигает 204^оC, эфирное масло разлагается на жировые кислоты и спирт, которые забивают капиллярные трубки и снижают расход хладагента. Тесты Daikin в сплит-системах с обычными ротационными компрессорами работающими на R407c показали уменьшение расхода хладагента до 30% после 2000 часов работы и значительное снижение холодопроизводительности и эффективности (рис.1.6).

Рис.1.6.

Около 30% перетечек в ротационном компрессоре происходит между торцом лопасти и ротором и 70% между ротором и цилиндром. Эти потери зависят от эффективности масляного уплотнения в зазорах между ротором и цилиндром. Поскольку обычные эфирные масла имеют низкое поверхностное натяжение, их уплотняющая способность уступает обычным минеральным маслам. В совокупности с повышенным давлением R407c и отсутствием ферро-хлоридной пленки это приводит к возрастанию перетечек между сторонами высокого и низкого давления. Кроме того, повышенное трение заставляет увеличивать зазор между лопастью и ротором. Длительные испытания, выполненные Daikin с ротационным компрессором разработанным для R22, с заменой хладагента на R407c и эфирным маслом для смазки, показали, что требуется увеличение мощности на 3% для сохранения исходных характеристик устройства на R22. Кроме того, после 14 месячных испытаний с 8 часовой наработкой за день, реально на R407c, после 3400 часов работы обнаружено падение холодопроизводительности с 3600 до 2606 Вт (-27%), увеличение затрачиваемой мощности с 1480 до 1677 Вт и уменьшения холодильного коэффициента с 2.65 до 1.55 (-41%). Приведенные научно-исследовательские данные указывают, что снижение в процессе работы характеристик связаны с «неоптимальностью» конструкции и совместимостью ее с альтернативными холодильными агентами.

Поэтому выпускаемые компрессоры ротационного типа должны быть адаптированы для работы с новыми холодильными агентами, а эффективность работы компрессора на новых холодильных агентах определит будущее предлагаемых компрессоров.

Фирмой DAIKIN впервые в мире в 1998 г. предложен новый компрессор с качающимся ротором (SWING) специально адаптированный для работы с новыми холодильными агентами. Однако и при работе на фреоне 22 этот компрессор обладает преимуществами по сравнению с традиционными ротационными компрессорами. Компрессор имеет принципиально новую конструкцию, которая запатентована фирмой DAIKIN (рис.1.7).

Рис.1.7.

В swing компрессоре при повороте кривошипа, лопасть, жестко связанная с ротором, совершает сложное перемещение (совмещены возвратно-поступательное и колебательное движения). Поскольку лопасть и ротор – единое целое, снижено трение и отсутствует зона местного нагрева («горячая точка»). Потери на трение уменьшаются на 5%. Кроме того, отсутствие перетечек между лопастью и ротором сокращает общие перетечки компрессора на 30%. На 18% уменьшены перетечки за счет улучшения конструкции уплотнения цилиндра по торцевым поверхностям. Устранение этих основных областей потерь приводит к повышению эффективности. Сравнение между аналогично измеренными характеристиками R22 и R407c показало улучшенную холодопроизводительность (с 2350 до 2400 W), уменьшение затрат мощности (с 870 до 835 W) и улучшение СОР (с 2.7 до 2.87) в пользу устройства на R407c. Добавляя к 6.4% улучшения в холодопроизводительности 3% улучшения по СОР достигнутое общее увеличение в эффективности нового компрессора составляет около 9%. При применении технологии инвертора еще более увеличивается различие в эффективности между новым и ротационными компрессорами. Сравнительные тесты в инверторном swing компрессоре на R22 с традиционным ротационным компрессором выявили положительный 3% эффект в пользу нового устройства при полной нагрузке и повышение более чем на 13% при 30 Гц (рис.1.8).

Рис.1.8.

Daikin уже устанавливает данный компрессор в свои стандартные и инверторные сплитовые системы кондиционирования воздуха и ожидает, что он полностью заменит обычные ротационные устройства в ближайшем будущем.

Дата добавления: 2014-11-29