Говоря о регулировании систем кондиционирования и холодильных циклов, раньше, как правило, имели в виду работу терморегулирующего вентиля. Других вариантов, по сути, не было.
Внешний вид компрессора Digital Scroll
Со временем компрессоры стали оснащаться линией байпаса, что позволило расширить пределы регулирования. Однако данный вариант не экономичен. Куда более выгодным является применение частотных преобразователей, изменяющих частоту вращения вала компрессора. Но с увеличением мощности электродвигателя стоимость таких преобразователей резко возрастает, что заметно повышает цену всей системы.
Несколько лет назад компания Emerson Network Power объявила об использовании в своих кондиционерах новой экономичной технологии регулирования — цифровых спиральных компрессоров Digital Scroll от компании Copeland (серия ZBD). Регулирование производительности компрессора может сократить потребление энергии и количества циклов. В компрессоре Digital Scroll™, простой и уникальный способ регулирования производительности системы. Технология Digital Scroll позволяет бесступенчато регулировать производительность компрессоров Copeland Scroll™ диапазоне от 10 до 100% в области высоких, средних и низких температур, обеспечивая при этом плавную и без вибрации работу благодаря осевой разгрузке спиралей.
В процессе эксплуатации компрессор Digital Scroll часть определенного промежутка времени (равного, как правило, 20 секундам) работает под нагрузкой, а оставшуюся часть — без нее. Смена режима работы происходит за счет осевого смещения спиралей: когда они в нормальном положении, компрессор сжимает газ, при смещении же герметичность межспиральных рабочих объемов нарушается и сжатия не происходит. Технология Digital Scroll позволяет изменять холодопроизводительность в диапазоне от 10 % до 100 %, что является очень хорошим показателем. Согласно данным компании Copeland, коэффициент сезонной эффективности ESEER превышает аналогичный показатель обычных компрессоров и позволяет говорить о годовом снижении энергопотребления на 20 %.
Регулирование холодопроизводительности достигается вариацией длительностей работы компрессора с нагрузкой и без нее. Так, при 100 % загрузке компрессор весь цикл работает на сжатие. При 50 % загрузке полцикла (10 секунд) — на сжатие, полцикла — без нагрузки, при 80 % загрузке получаем соответственно 16 и 4 секунд
Конструкция цифрового спирального компрессора Digital Scroll
В верхней крышке находится поршень, соединённый с неподвижной спиралью. Для реализации режима работы без нагрузки верхняя часть компрессора была перепроектирована так, чтобы верхняя спираль могла немного (не более чем на 1 мм) смещаться по вертикали. Чисто визуально компрессоры Digital Scroll отличаются от обычных спиральных компрессоров наличием элемента, похожего на линию байпаса. В принципе это и есть байпас, оснащенный соленоидным вентилем, но выполняет он несколько необычную функцию. Для надёжной работы в среде горячего газа был разработан специальный электромагнитный (соленоидный) клапан и, следовательно, использоваться могут только клапаны от Emerson Climate Technologies. Клапан для корректной работы должен располагаться вертикально, как это показано на рисунке. Управляющими компонентами являются контроллер и датчик давления.
Принцип регулирования
Как было сказано выше, компрессор работает циклами, каждый цикл делится на два участка — работа под нагрузкой и работа без нее. Максимальная длительность цикла составляет 30 секунд. Работа электродвигателя компрессора и вращение вала происходят постоянно и непрерывно.
Процесс регулирования выглядит следующим образом:
Компрессор работает под нагрузкой. Соленоидный клапан закрыт. Пружина прижимает спирали друг к другу — обеспечивается сжатие газа.- По истечении интервала времени, отведенного на сжатие, на соленоид подается сигнал, клапан открывается. Давление в полости нагнетания падает, а давление под поршнем остается высоким, следовательно, поршень поднимается и поднимает за собой верхнюю спираль. Межспиральные объемы мгновенно объединяются. Несмотря на вращение вала, сжатия уже не происходит, газ с высоким давлением не генерируется. Энергопотребление в холостом режиме составляет 0,5 кВт.
- По окончании длительности холостой работы подается сигнал на закрытие соленоидного вентиля, и компрессор снова работает на сжатие.
Таким образом, мгновенная производительность компрессора составляет либо 100, либо 0 %, плавное регулирование холодопроизводительности достигается за счет изменения длительности работы на сжатие.
Широтно-импульсная модуляция(ШИМ)
Для открытия и закрытия электромагнитного клапана Digital Scroll нуждается в сигнале, подвергнутом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Типичное время цикла загрузка/разгрузка составляет 20 сек. Длительность загруженного состояния в этом цикле и определяет производительность. В разгруженном состоянии потребляемая мощность двигателя падает примерно до 10% от номинала. Эта функция частотной модуляции гарантирует непрерывный поток мощности от компрессора из-за демпфирующего эффекта тепловой инерции.
ОБРАТНЫЙ КЛАПАН В DIGITAL SCROLL
Еще одной конструктивной особенностью цифровых спиральных компрессоров является отсутствие обратного клапана на линии нагнетания. Более того, при одиночной эксплуатации компрессора необходимости в нем вовсе нет. В многокомпрессорной установке он монтируется на расстоянии не менее 150 мм от нагнетательного патрубка. Данные меры позволяют избежать байпасирования сжатого газа на сторону всасывания во время холостой работы компрессора.
НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИИ DIGITAL SCROLL
Следует особо отметить, что при открытии соленоида из области высокого давления в область низкого перепускается лишь малая часть сжатого газа, соизмеримая с объемом находящейся над поршнем полости высокого давления.
Вторым видом потерь в данной технологии является работа электродвигателя вхолостую (без нагрузки). Относительно нагруженного режима энергозатраты на холостой режим, очевидно, невелики, но их доля в общем энергопотреблении тем выше, чем больше интервал работы без нагрузки.
КОНТРОЛЛЕРЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ DIGITAL SCROLL
Для управления новыми компрессорами предлагаются два контроллера: Alco EC2–552 и Alco EC3–621/EC3–622.
Все они предназначены для управления одним цифровым компрессором и характеризуются предустановленным циклом в 20 секунд.
Управление осуществляется по давлению всасывания. Минимальная достигаемая производительность — 10 % (длительность сжатия 2 секунды).
Преимущества и недостатки DIGITAL SCROLL
Итак, подводя итоги, сформулируем основные преимущества технологии регулирования Digital Scroll:
- Широкий диапазон регулирования (10–100 %).
- Быстрая коррекция холодопроизводительности.
- Высокая эффективность регулирования по сравнению с другими видами регулирования.
- Нет проблемы возврата масла,
- Отсутствие электромагнитного излучения, оказывающего негативное влияние на электросеть и создающего наводки на слаботочные кабельные системы.
Однако еще раз отметим, что технология Digital Scroll не так экономична, как могут заверять производители: при загрузке компрессора в 10 % холостой режим, длящийся 90 % рабочего времени, внесет заметный вклад в энергопотребление компрессора.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ DIGITAL SCROLL В КОНДИЦИОНЕРАХ
EC2-552 управляет системой из 2 компрессоров
Контроллер EC2-552 может управлять компрессором Digital или двумя спиральными компрессорами, один
из которых Digital, а второй – стандартный. Типичным двухкомпрессорным применением является компрессорно-конденсаторный агрегат. Контроллер EC2-552 управляет запуском компрессоров по давлению всасывания. Компрессор Digital
управляется посредством ШИМ – выхода и запрограммирован включаться первым и выключаться последним. Параметры контроллера позволяют установить продолжительность цикла от 10 до 20 секунд, а минимальное время работы под загрузкой до 2 секунд (минимум 10%). С двумя компрессорами одинаковой
производительности это позволяет опускаться до 5% производительности системы.
Логика состоит в подстройке Digital к требованиям системы, что и обеспечивает регулировку производительности 5% – 100%. Компрессор с фиксированной мощностью включается, когда Digital превышает свой максимум и выключается, когда Digital достигает своего минимума, в зависимости от требований системы.
В мультизональных системах Samsung DVM Plus 4 также использован компрессор Digital Scroll, однако с модификацией, позволяющей получить эффект двухступенчатого сжатия при использовании одного компрессора. В итоге технология у компании Samsung получила название DVI (Digital Vapor Injection).Сфера использования Digital Scroll достаточно велика. Данные компрессоры применены, например, в мультизональных системах Gree GMV. В России большой популярностью пользуется двухтрубная система серии GMV-R, известная также под названием GMV 2. Кроме серии GMV-R на базе компрессора Digital Scroll Gree производит мультизональную систему GMV-Rm с модульной компоновкой наружных блоков. Есть у компании и системы с рекуперацией тепла на базе технологии Digital Scroll — серия GMV-Rh.
В области систем прецизионного кондиционирования технология Digital Scroll используется только в оборудовании Emerson Network Power, а именно в шкафных кондиционерах серии HPM с приставкой D и во всех внутрирядных фреоновых кондиционерах CRV.
В определенных режимах работы при использовании Digital Scroll в кондиционерах Emerson Network Power декларируется снижение энергопотребления до 50 %. А при использовании технологии изоляции холодного коридора — до 65 %.
Таким образом, технология Digital Scroll используется в различных системах кондиционирования, как мультизональных, так и прецизионных. Ее использование, безусловно, более выгодно по сравнению с традиционными неинверторными системами и, по заявлению различных компаний, имеет и ряд преимуществ перед обычными инверторными приводами.
К выбору кондиционера необходимо подойти со всей ответственностью. Именно климатический комплекс определяет, насколько приятно будет находиться в помещении в июле и августе, когда жара достигает пиковых значений. Духота мешает спать, не дает сосредоточиться, общее самочувствие сильно ухудшается, страдает работоспособность и настроение. Со всем этим поможет справиться правильно подобранный кондиционер! При подборе, однако, нужно руководствоваться не только … Несмотря на разнообразие климатического оборудования для систем ОВиК, создание действительно комфортного микроклимата в многоквартирных жилых домах(МЖД) является сложной и актуальной инженерно-технической задачей. Стандартные конструкционные решения в традиционных многоквартирных жилых домах плохо подходят к полноценному применению климатического оборудования… Требования к системе ОВиК для квартир верхнего ценового сегмента Жизнь в загородном доме сама по себе прекрасна, но в современных городах … Многие опытные сервисные специалисты гордятся тем, что могут «на глаз» определить неисправность холодильной установки. Однако, например, такая часто встречающаяся неисправность, как обмерзание внутреннего блока, может быть вызвана не только банальной нехваткой фреона, но и другими факторами. А именно: забитый фильтр внутреннего блока, неисправный вентилятор, загрязнённый теплообменник внутреннего блока, переохлаждение конденсатора, залóм на жидкостном трубопроводе и …
Особенности современных кондиционеров: функциональность
Комбинированная система комфортного кондиционирования МЖД
Примеры стандартных и нестандартных неисправности СКВ