Спиральный холодильный компрессор (scroll)

Спиральный (scroll) компрессор — тип объёмного компрессора, где сжатие происходит между двумя спиралями эвольвентной формы. Одна спираль неподвижна, вторая совершает орбитальное движение, не вращаясь. Хладагент захватывается на периферии, постепенно сжимается, выталкивается в центре.

Устройство

• Неподвижная спираль — закреплена в корпусе
• Подвижная (орбитальная) спираль — совершает круговое поступательное движение
• Эксцентриковый вал — приводит в движение подвижную спираль
• Антивращающий механизм — предотвращает вращение подвижной спирали вокруг оси
• Электродвигатель — обычно встроен в герметичный корпус
• Клапанов нет — ни всасывающих, ни нагнетательных (большое преимущество)

Характеристики

• Мощность — 2-300 кВт электрической, 5-800 кВт холодильной
• Степень сжатия — 3-5 (ограничение, выше — винтовые или центробежные)
• Хладагенты — R410A, R32, R454B, R454C, R448A, R134a
• Производительность — фиксированная (on/off), 2-ступенчатая, инвертор (0-100%)
• Шум — 55-70 дБА (тише поршневых)
• КПД (COP) — 3,5-4,2 на номинале, до 5-6 на частичных нагрузках (у инверторных)
• Ресурс — 60-80 тыс. часов

Преимущества

• Малое количество движущихся частей — 2 спирали + вал
• Нет клапанов — меньше потери, выше ресурс
• Малая вибрация — плавное сжатие без импульсов
• Низкий шум — на 5-10 дБ тише поршневых
• Высокая эффективность — на номинале и особенно на частичных нагрузках
• Инверторное управление — плавная регулировка от 10 до 100%
• Компактность — меньше габариты за счёт отсутствия клапанов
• Низкая эксплуатация — не требует частого обслуживания

Недостатки

• Герметичный корпус — не ремонтируется (замена при отказе)
• Ограниченная степень сжатия — для холода глубокого (ниже -20°C) требуется каскад или 2-ступень
• Чувствительность к гидроударам — попадание жидкого хладагента ломает спирали
• Ограниченная мощность — выше 300 кВт экономически невыгоден (винтовые дешевле)

Разновидности

Фиксированной производительности (on/off)

Классика. Простое управление, но большие колебания температуры и износ при частых пусках.

2-ступенчатые (digital scroll)

Копеланд Digital Scroll — обходной клапан между сторонами нагнетания и всасывания, работа 10-100%. Эффективно, но изнашиваются чаще обычных.

Инверторные (variable speed)

Переменная скорость вращения электродвигателя через частотный преобразователь. 10-100% плавной регулировки. Максимальный COP, минимальные колебания. Для VRV систем, прецизионных кондиционеров, топовых чиллеров.

Применение

• Чиллеры воздушного охлаждения 20-500 кВт (обычно модульные с 2-6 компрессорами)
• Кондиционеры коммерческие (сплит, мульти-сплит)
• VRV/VRF системы (инверторные скроллы)
• Тепловые насосы воздух-вода (-15..+45°C)
• Прецизионные кондиционеры ЦОД
• Холодильные камеры малой и средней мощности

Производители

• Copeland (Emerson) — американский мировой лидер (почти 50% рынка scroll)
• Danfoss Scroll — европейский
• Panasonic, Hitachi, LG — азиатские (в основном для своих кондиционеров)
• Bitzer ESH — немецкий (с 2010-х)
• Mitsubishi Electric — для своих VRF систем