Sprężarka inwerterowa
Sprężarka inwerterowa to sprężarka gazu działająca z inwerterem .
W typie hermetycznym może to być sprężarka spiralna lub tłokowa . Ten typ sprężarki wykorzystuje napęd do sterowania prędkością silnika sprężarki w celu modulowania wydajności chłodniczej. Modulacja wydajności to sposób na dopasowanie wydajności chłodzenia do zapotrzebowania na chłodzenie do wymagań aplikacji.
Zapotrzebowanie rynku na zmienną pojemność
Wiele systemów chłodniczych i klimatyzacyjnych wymaga niezawodnych procesów, które są bardziej wydajne, kompaktowe, przyjazne dla środowiska oraz łatwe w instalacji i konserwacji. Wymagania dotyczące chłodzenia różnią się w szerokim zakresie w ciągu dnia i roku ze względu na warunki otoczenia, zajęcie i użytkowanie, oświetlenie itp.
- W chłodzeniu komfortowym może również zaistnieć potrzeba stabilnej i dokładnej kontroli temperatury i wilgotności w obszarach takich jak szpitale, IT i telekomunikacja, chłodzenie procesowe. W zastosowaniach takich jak szkoły, restauracje i budynki biurowe ważne jest, aby system chłodzenia był w stanie dostosować się do szerokich dziennych zmian obciążenia.
- W zastosowaniach procesowych, takich jak fermentacja, tunele hodowlane i procesy przemysłowe, do zapewnienia jakości produkcji wymagane są dokładne ustawienia temperatury.
Różne technologie modulacji
Istnieje kilka sposobów modulowania wydajności chłodniczej w systemach chłodniczych lub klimatyzacyjnych i grzewczych . Najbardziej powszechne w klimatyzacji to: cykle włączania i wyłączania, obejście gorącego gazu, stosowanie lub nie wtrysku cieczy, konfiguracje kolektorów wielu sprężarek, modulacja mechaniczna (zwana także cyfrową) i technologia inwerterowa. Każdy ma zalety i wady.
- Cykle włączania i wyłączania
- Powoduje wyłączenie sprężarki o stałej prędkości w warunkach niewielkiego obciążenia i może prowadzić do krótkich cykli i skrócenia okresu eksploatacji sprężarki. Efektywność urządzenia jest zmniejszana przez cykliczne zmiany ciśnienia i straty przejściowe. Ograniczenie wydajności wynosi 100% lub 0%.
- Obejście gorącego gazu
- Polega na wtryskiwaniu pewnej ilości gazu z wylotu do strony ssącej. Sprężarka będzie nadal pracować z tą samą prędkością, ale dzięki obejściu czynnik chłodniczy przepływ masowy krążący w systemie jest zmniejszony, a tym samym wydajność chłodzenia. To naturalnie powoduje, że sprężarka pracuje bezużytecznie w okresach, w których działa obejście. Zdolność ściszania waha się od 0 do 100%.
- Konfiguracje rozdzielacza
- W systemie można zainstalować kilka sprężarek, aby zapewnić szczytową wydajność chłodzenia. Każda sprężarka może pracować lub nie w celu ustawienia wydajności chłodniczej urządzenia. Możliwość wyłączenia wynosi 0/33/66 lub 100% dla konfiguracji trio i 0/50 lub 100% dla tandemu. [ potrzebne źródło ]
- Sprężarka modulowana mechanicznie
- Ta wewnętrzna modulacja pojemności mechanicznej opiera się na okresowym procesie sprężania za pomocą zaworu sterującego , 2 zestawy spiral rozsuwają się, zatrzymując sprężanie na określony czas. Ta metoda zmienia przepływ czynnika chłodniczego poprzez zmianę średniego czasu sprężania, ale nie rzeczywistej prędkości silnika. Pomimo doskonałego współczynnika regulacji – od 10 do 100% wydajności chłodniczej, mechanicznie modulowane spirale zużywają dużo energii , ponieważ silnik pracuje w sposób ciągły.
- Sprężarka inwerterowa
- Wykorzystuje zewnętrzny napęd o zmiennej częstotliwości - do sterowania prędkością sprężarki. Natężenie przepływu czynnika chłodniczego zmienia się wraz ze zmianą prędkości sprężarki. Współczynnik ściszania zależy od konfiguracji systemu i producenta. Moduluje od 15 lub 25% do 100% przy pełnej mocy z pojedynczym falownikiem od 12 do 100% z tandemem hybrydowym.
Zasada działania
Napęd o zmiennej częstotliwości kontroluje prędkość silnika sprężarki. Sprężarka jest specjalnie zaprojektowana do pracy z różnymi prędkościami silnika w celu modulowania mocy chłodzenia. Praca ze zmienną prędkością wymaga odpowiedniej sprężarki do pracy z pełną prędkością oraz specjalnego układu smarowania sprężarki. Właściwe zarządzanie olejem jest kluczowym wymogiem zapewniającym żywotność sprężarki. Właściwe zarządzanie olejem zapewnia odpowiednie smarowanie spiralnego przy niskich prędkościach i zapobiega wtryskiwaniu nadmiaru oleju do obwodu podczas pracy z pełną prędkością.
Aplikacje
Technologię zmiennej prędkości można wdrożyć w zastosowaniach HVACR , ścisłej kontroli i chłodzenia procesowego oraz tak różnych, jak kompaktowe lub dzielone jednostki klimatyzacyjne , rooftopy, agregaty chłodnicze , chłodzenie precyzyjne, VRF i jednostki skraplające.
- Rooftop
- Jest to bardzo popularny typ jednostki. Rosnące koszty energii oznaczają, że producenci klimatyzacji muszą opracować nową generację wydajnych i ekonomicznych klimatyzatorów do budynków komercyjnych, które spełniają lub przekraczają standard sprawności przy częściowym obciążeniu wynoszący zwykle 18 IEER. Celem jest zmniejszenie zużycia energii o 30% w stosunku do obecnego sprzętu. Technologia inwerterowa pomaga producentom OEM budować jednostki spełniające to zapotrzebowanie.
- Centrale wentylacyjne
- Mają one zintegrowane chłodzenie i są używane w zastosowaniach komercyjnych do klimatyzacji i kontroli wilgotności w różnych budynkach, takich jak małe budynki biurowe, centra fitness i medyczne. Rozwiązania sprężarek inwerterowych umożliwiają płynną modulację i ogromne oszczędności energii.
- Modułowe agregaty chłodnicze
- Typowa modułowa instalacja agregatów chłodniczych wykorzystuje wiele stałych prędkości. Jednostki te korzystają z tego samego systemu wodnego, aby zaopatrywać budynek w schłodzoną lub podgrzaną wodę. Hybrydowy tandem, łączący jeden inwerter i jedną sprężarkę o stałej prędkości, może lepiej sprostać wymaganiom wydajności w porównaniu z modułowym agregatem chłodniczym ze sprężarkami tandemowymi o stałej prędkości i zwiększa wydajność.
- Jednostki kontroli bliskiej
- Stosowane są w chłodzeniu sprzętu informatycznego i elektronicznego stosowanego w centrach danych, telekomunikacji i przemyśle wytwórczym. Zarządzanie energią, zużycie energii i obciążenie cieplne to główne wyzwania. Utrzymanie stabilnej kontroli temperatury i wilgotności, zwartość systemu i ogólna wydajność to kluczowe wyzwania projektowe w tych aplikacjach, które zapewniają bezpieczeństwo i dostępność danych. W tym miejscu technologia inwerterowa robi różnicę.
- Chłodzenie procesu
- W wielu gałęziach przemysłu maszyny i procesy generują duże ilości ciepła, które wymagają chłodzenia w celu ochrony sprzętu i/lub zapewnienia wymaganej jakości wytwarzanego produktu. Technologia inwerterowa pomaga zabezpieczyć proces, zapewniając jednocześnie większą wydajność.
- Agregaty o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego (VRF)
- Jednostki VRF są bardzo popularnymi systemami chłodzenia lub odwracalnymi (ogrzewanie i chłodzenie). Łączą w sobie elastyczność zarówno dla właścicieli budynków, jak i użytkowników, z efektywnością energetyczną, wysokim komfortem i łatwością instalacji, bez uszczerbku dla niezawodności. Systemy VRF już teraz szeroko wykorzystują technologię inwerterową.
Wyzwania związane z adaptacją spirali inwerterowych w systemach HVAC
Sprężarka i napęd muszą być przystosowane do współpracy i dedykowanych zastosowań. Napęd moduluje prędkość sprężarki i zapobiega jej pracy poza granicami roboczymi sprężarki. Przetwornice częstotliwości z falownikiem muszą wykorzystywać algorytmy opracowane specjalnie dla ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) lub dla chłodnictwa. Zapewniają, że system będzie działał w ramach ograniczeń aplikacji. Napęd może również zarządzać innymi urządzeniami, takimi jak zawory wtrysku oleju lub wiele sprężarek. Wraz ze zmianą prędkości obrotowej sprężarki ilość czynnika chłodniczego — i oleju — przepływającego przez sprężarkę wzrasta lub maleje. Napęd zapewnia optymalne smarowanie sprężarki i łożysk przy wszystkich prędkościach sprężarki.