Новая разработка Mitsubishi Heavy Industries

Как известно, компрессор является основным элементом парокомпрессионной холодильной машины (в том числе и кондиционера), без него организация холодильного цикла в принципе невозможна. Кроме того, он же является основным потребителем электроэнергии в холодильной машине. Поэтому энергоэффективность холодильной машины (то есть, отношение вырабатываемой холодильной мощности к потребляемой электрической мощности) в первую очередь определяется энергоэффективностью компрессора.

Как известно, в холодильной технике применяется несколько основных типов компрессоров, причем каждый из типов имеет свою область применения, определяемую эффективностью работы в том или ином диапазоне условий. Эффективность работы компрессора определяется так называемым параметром "адиабатическая эффективность" - отношением разности энтальпий сжимаемого газа на входе и выходе компрессора к затрачиваемой на это электрической мощности. Каждый тип компрессора имеет свой максимум адиабатической эффективности , это хорошо видно на рис.1.

Рис.1 Сравнение эффективности компрессоров в различных диапазонах потребляемых мощностей.

На графике адиабатическая эффективность для наглядности показана по отношению к поршневому компрессору холодильной мощностью 1 кВт.

Из графика видно, что спиральные компрессоры имеют максимум эффективности в диапазоне потребляемой мощности 3-10 кВт, что примерно соответствует холодопроизводительности 10-30 кВт. Это объясняет, почему в мультизональных VRF-системах применяются спиральные компрессоры - базовые блоки таких систем как раз покрывают этот диапазон холодопроизводительностей, в то время как спиральные компрессоры в этом диапазоне максимально эффективны.

Мультизональные системы являются достаточно специфическим видом систем кондиционирования, и требования к ним отличаются от требований к, скажем, бытовым кондиционерам. Если при выборе бытового кондиционера в первую очередь обращают внимание на дизайн, функциональную насыщенность и другие потребительские качества, то в случае VRF - систем, которые применяются, как правило, на крупных, коммерческих объектах, на первый план выходят такие эксплуатационные характеристики, как надежность и энергоэффективность. Именно с целью повышения этих характеристик компанией Mitsubishi Heavy Industries (одним из немногих производителей климатической техники, самостоятельно разрабатывающих и производящих компрессоры) был разработан компрессор нового типа - 3D Scroll или спиральный компрессор с трехмерным сжатием.

Эта разработка является дальнейшим развитием принципа работы спирального компрессора. Как известно, рабочими элементом спирального компрессора является пара из подвижной и неподвижной спиралей особой формы. За счет взаимного движения спиралей, объем газа, заключенный между ними при перемещении к центру (то есть, в радиальном направлении, по горизонтали) уменьшается, за счет этого происходит сжатие. В спиральном компрессоре с трехмерным сжатием также имеется пара из подвижной и неподвижной спирали, но эти спирали имеют двойную кривизну, за счет чего сжатие газа происходит не только в радиальном (горизонтальном) направлении, но и в осевом (вертикальном).

За счет сжатия газа сразу в двух направлениях, при сохранении рабочего объема компрессора повышается его объемная производительность. Поэтому усовершенствование характеристик компрессора возможно двумя путями. Первый - при сохранении объемной производительности (т.е., фактически, холодопроизводительности) можно уменьшить габариты и массу компрессора и, тем самым, уменьшить габариты и массу блока, в котором он используется. Второй - при сохранении габаритов повысить прочность конструктивных элементов компрессора. В первом случае, снижаются затраты на транспортировку и монтаж, во втором - повышается надежность.

Принцип работы компрессора 3D Scroll в сравнении с обычным спиральным компрессором показан на рис. 2.

Рис. 2 Иллюстрация принципа работы спирального компрессора с трехмерным сжатием.

В 3D-Scroll компрессорах Mitsubishi Heavy Industries применен компромиссный подход - с одной стороны, уменьшены габариты и вес, с другой - повышена толщина витков спиралей, за счет чего повышена надежность и долговечность. Кроме того, повышение объемной производительности позволило снизить частоту вращения ротора компрессора при сохранении той же холодопроизводительности, что снизило тепловые потери и повысило энергоэффективность.

Таким образом, применение спиральных компрессоров с трехмерным сжатием в новом поколении мультизональных систем Mitsubishi Heavy Industries KX6 позволило повысить их важнейшие характеристики.