Существует множество типов компрессоров для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), но вы можете выбрать только один для вашей системы. Важно сделать правильный выбор с самого начала, потому что после полной установки системы HVAC лучше всего придерживаться типа компрессора, с которого вы начали. Даже если у вас уже есть существующая система и вы хотели бы изменить компрессор, рекомендуется знать различные типы воздушных компрессоров перед принятием решения. В этом посте мы поможем вам ориентироваться в мире компрессоров, выделяя различные типы, принципы их работы, плюсы, минусы и дополнительную информацию, которая может помочь вам сделать обоснованный выбор.
Что такое компрессор кондиционера?
Компрессор кондиционера является самым важным компонентом системы, поскольку он обеспечивает цикл охлаждения, циркулируя хладагент по всем другим частям системы. По сути, он сжимает хладагент, когда тот входит в систему охлаждения или нагрева, для повышения его общей температуры. Как только система нагревается, газ покидает компрессор и поступает в конденсатор, где начинается процесс охлаждения.
Компрессор работает больше всего; он является сердцем всей системы. Фактически, когда другие части системы HVAC неисправны, компрессор работает усерднее, чтобы компенсировать их функции, что, к сожалению, сокращает его срок службы. Но это не работает в обратном направлении. Когда компрессор поврежден, вся система HVAC перестает работать.
К счастью, компрессоры, производимые в настоящее время, очень надежны и легки в обслуживании. С профессиональным графиком регулярного технического обслуживания вы можете ожидать, что ваш компрессор будет эффективно работать в течение многих лет.
Различные типы компрессоров HVAC
Хотя существуют различные типы компрессоров HVAC, они выполняют одну и ту же функцию, но имеют разные принципы работы. Давайте рассмотрим общие типы, выделяя различия между ними:
Поршневой компрессор:
Это самый популярный тип компрессора для кондиционеров. Он был одним из первых изобретенных компрессоров; однако дизайн постоянно улучшается по мере обнаружения лучших технологий и материалов.
Поршневой компрессор является машиной с положительным перемещением с прерывистым потоком воздуха, что означает, что он лучше всего подходит для приложений, которые не требуют постоянного потока воздуха. Однако это можно исправить, используя ресивер, который хранит воздух для случаев, когда требуется непрерывный поток воздуха.
Этот компрессор работает по принципу закона Бойля, который гласит, что «абсолютное давление, создаваемое данным объемом идеального газа, обратно пропорционально объему, который он занимает, если температура и газ остаются неизменными в замкнутой системе».
Этот компрессор обычно состоит из 3 частей: поршня, коленчатого вала и цилиндра.
Поршень соединен с коленчатым валом штоком, и по мере вращательного движения коленчатого вала поршень перемещается вперед и назад внутри цилиндра. Это вращательное движение позволяет хладагенту всасываться в цилиндр, сжиматься и вытесняться из цилиндра. Во время этого процесса два подкомпонента, впускной и выпускной клапаны, помогают предотвратить утечку хладагента из цилиндра.
Когда компрессор засасывает воздух, поршень уходит от выпускного клапана и создает вакуумный эффект, который снижает давление в цилиндре до уровня ниже, чем давление всасывания.
Во время такта сжатия поршень возвращается к выпускному клапану, сжимая хладагент и увеличивая давление в цилиндре. Когда давление в цилиндре превышает давление всасывания, впускной клапан с силой закрывается, удерживая хладагент внутри цилиндра.
С другой стороны, когда давление в цилиндре превышает давление выхода, выпускной клапан с силой открывается, давая возможность сжатому воздуху покинуть цилиндр.
Плюсы
● Отлично подходит для операций с прерывистым потоком воздуха
● Очень эффективен в приложениях с низким и средним уровнем сжатия
● Низкая начальная стоимость по сравнению с другими компрессорами, такими как роторный компрессор
● Имеет простую конструкцию, что облегчает обслуживание
● Может использоваться в любой среде, включая чистую и загрязненную
Минусы
● Создает значительный шум и вибрацию во время работы
● Неэффективен для обработки приложений с высокими требованиями
● Требует ресивер для непрерывного потока воздуха
● Требует времени для охлаждения из-за тепла, вызванного трением
● Короткий срок службы
Роторный компрессор
Роторный компрессор является следующим типом компрессора, который вы, скорее всего, найдете в кондиционерах и тепловых насосах. Он портативен и тихий, что делает его предпочтительным выбором для мест без шумового загрязнения, таких как офисы, жилые дома и гостиничные здания. В отличие от поршневых компрессоров, роторные компрессоры обеспечивают непрерывный поток воздуха, тем самым снижая дополнительные расходы на покупку и установку ресивера.
Этот компрессор иногда называют «винтовым компрессором». Это потому, что он оснащен двумя зацепляющимися винтовыми валами (также известными как роторы), которые вращаются в противоположных направлениях для сжатия хладагента. Роторы сконфигурированы так, чтобы иметь канавки, что позволяет воздуху свободно перемещаться через компрессор.
Кроме того, роторы зацеплены и установлены в камере компрессора с очень малыми зазорами. Пространство между роторами герметизировано маслом или специализированными материалами, предотвращая утечку воздуха через соприкасающиеся поверхности. Когда роторы начинают вращаться, воздух принудительно проходит через камеры и захватывается в меньшее пространство. По мере продолжения вращения роторов воздух непрерывно сжимается.
Роторный компрессор может быть как с масляным впрыском, так и без масла. Первый использует масло для смазки и охлаждения роторов, что помогает уменьшить трение и увеличить срок службы компрессора. В то время как последний работает без масла в камере сжатия. Вместо этого он использует специализированные материалы и покрытия для обеспечения надлежащей герметизации и минимизации трения.
Плюсы
● Идеально подходит для операций с непрерывным потоком воздуха
● Подходит для сред, требующих тишины
● Не требует ресивера воздуха
● Отлично подходит для промышленных и требовательных приложений
● Более длительный срок службы
Минусы
● Высокая начальная стоимость
● Может быть отремонтирован только квалифицированным и опытным специалистом
● Должен использоваться в чистой среде
Спиральный компрессор
Также известный как спиральный вакуумный насос, этот компрессор является типом с положительным перемещением, который производит только прерывистый поток воздуха. Часто возникает дебат между спиральным компрессором и поршневым компрессором, особенно поскольку оба подходят только для приложений, требующих прерывистого подачи воздуха.
Одна из причин, по которой люди предпочитают спиральные компрессоры, заключается в их простой конструкции, поскольку они имеют две взаимодействующие спиральные части: фиксированную спираль и вращающуюся спираль. Это также полезно, когда требуется компактный и тихий компрессор.
Фиксированная и вращающаяся спирали идентичны и работают вместе. В то время как фиксированная спираль соединена с корпусом компрессора, вращающаяся спираль прикреплена к коленчатому валу, затем обе они блокируются вместе.
Когда вращающаяся спираль получает энергию от коленчатого вала, она движется, тем самым формируя карман пространства между двумя спиралями. По мере того, как вращающаяся спираль продолжает двигаться на более высокой скорости, размер кармана уменьшается, что приводит к сжатию воздуха, захваченного внутри.
Этот весь процесс непрерывен, плавен и производит меньшее колебание крутящего момента, делая работу очень тихой. Следовательно, хотя спиральный компрессор является более новым типом компрессора, он быстро набирает популярность.
Спиральные компрессоры обычно бывают двух видов: радиальные спиральные компрессоры и осевые спиральные компрессоры. В первом случае спирали движутся наружу от центра, создавая карманы различного размера для захвата и сжатия воздуха. В последнем случае спирали движутся линейно, сжимая газ за счет уменьшения размера образованных карманов.
Плюсы
● Спиральный компрессор имеет простую конструкцию, которая помогает снизить потребление энергии
● Высокая энергоэффективность
● Не имеет множества движущихся частей, что делает его более долговечным
● Может работать без масла, что помогает устранить загрязнение маслом в сжатом воздухе
● Низкий уровень шума и вибрации
● Требует мало или вообще не требует обслуживания
Минусы
● Высокая начальная стоимость
● Ремонт более сложен, требует специализированных знаний и инструментов
● Не подходит для экстремальных условий эксплуатации
Винтовой компрессор
Это один из различных типов компрессоров для кондиционеров, используемых в больших зданиях, где требуется непрерывное охлаждение. За годы он приобрел популярность благодаря своей надежности, низким требованиям к обслуживанию и эффективности при работе с большими объемами воздуха.
Винтовой компрессор оснащен двумя спиральными роторами (мужским и женским), которые тесно взаимодействуют друг с другом без касания. Эти роторы достаточно большие, что позволяет им перемещать большой объем воздуха от одного конца к другому. По мере вращения роторов пространство между ними уменьшается, сжимая воздух.
Этот тип компрессора кондиционера может быть спроектирован как с масляным впрыском, так и без масла, что делает его подходящим для широкого спектра применений, включая сектора, где загрязнение маслом недопустимо, например, в фармацевтической промышленности.
Оба ротора должны быть в хорошем состоянии, чтобы компрессор работал эффективно. Вращаясь, винтовой компрессор засасывает воздух через впускное отверстие. Продолжающееся вращение уменьшает пространство между ними, вызывая сжатие воздуха внутри камеры. Затем воздух перемещается к центру роторов, прежде чем выходить из компрессора через центральный выпускной порт, расположенный в конце роторов. Для винтовых компрессоров с масляным впрыском смазочное масло подается в камеру сжатия не только для предотвращения трения, но и для герметизации и охлаждения сжатого воздуха.
Преимущества
Преимущества● Широкий диапазон мощностей. Может обрабатывать как малые, так и большие объемы воздуха.
● Высокая энергоэффективность, особенно при работе с большим объемом воздуха
● Доступная цена для людей с ограниченным бюджетом
● Обеспечивает непрерывную и плавную подачу воздуха с меньшей пульсацией
● Идеален для различных применений, включая коммерческие и промышленные цели
Недостатки
● Громкий шум и вибрация
● Сложность конструкции с множеством мелких деталей
● Повышенные требования к обслуживанию
Центробежный компрессор
Центробежный компрессор выделяется среди различных типов компрессоров HVAC. Он особенно полезен для очень больших систем HVAC. Фактически, он наиболее подходит для промышленных применений.
Центробежный компрессор разработан для эффективной работы на высоких скоростях. Таким образом, чем выше скорость, тем лучше эффективность насоса. Еще одна отличительная особенность этого компрессора — наличие меньшего количества движущихся частей (нет клапанов, поршней или цилиндров). Единственные изнашивающиеся части, требующие частого ухода и обслуживания, — это основные подшипники.
Его принцип работы основан на использовании принципа динамического сжатия, который заключается в преобразовании энергии из одной формы в другую для увеличения давления и температуры хладагента. Основным компонентом этого компрессора является рабочее колесо (или диск с радиальными лопатками), которое вращает поглощенный воздух.
По сути, он использует центробежные силы для забора воздуха, затем быстро вращает воздух с помощью рабочего колеса в камере сжатия. Воздух набирает скорость в камере и сжимается, достигая конечной скорости на внешнем крае рабочего колеса. После этого сжатый воздух поступает в конденсатор.
Преимущества
● Хорошо подходит для очень больших систем HVAC
● Высокая энергоэффективность
● Имеет меньше движущихся частей, что означает меньшие требования к обслуживанию
● Работа без масла
● Обеспечивает непрерывную и плавную подачу воздуха
Недостатки
● Высокая начальная стоимость
● Очень сложная конструкция
● Требует специализированных знаний для обслуживания и ремонта
Поршневой компрессор
Это один из различных типов компрессоров для кондиционирования воздуха, использующих механизм возвратно-поступательного действия. Другими словами, он работает по принципу возвратно-поступательного движения.
Поршневой компрессор может быть сконструирован как одноступенчатый или двухступенчатый. В одноступенчатом поршневом компрессоре воздух сжимается одним ходом. В то время как в двухступенчатом поршневом компрессоре воздух сжимается в два хода. Сначала он сжимается до среднего давления, затем до более высокого давления. Двухступенчатый поршневой компрессор обеспечивает лучшую эффективность и большую производительность.
Обычно поршневые компрессоры имеют три основных компонента: цилиндр, поршень и коленчатый вал. Цилиндр изготовлен из металла, открыт с одного конца, но закрыт с другого. Поршень — это металлический диск, вставленный для соответствия открытому концу цилиндра. Коленчатый вал соединен с поршнем, управляя его движением вперед и назад.
Когда коленчатый вал тянет поршень вперед, в цилиндре образуется вакуум, и через впускной клапан всасывается воздух. С другой стороны, когда поршень оттягивается назад, он сжимает воздух, а затем с силой выталкивает его через выпускной клапан. Этот процесс повторяется один за другим, в результате чего образуется прерывистый поток воздуха.
Преимущества
Преимущества● Подходит для людей с ограниченным бюджетом
● Простая и компактная конструкция
● Не сложен в обслуживании
● Может работать на различных уровнях спроса
Недостатки
● Не подходит для приложений, требующих постоянного потока воздуха
● Высокий уровень шума
● Требует частого обслуживания
● Высокое загрязнение маслом
Лопастной компрессор
Это один из самых эффективных типов воздушных компрессоров. Он обеспечивает высокую мощность с отличной охлаждающей способностью, что необходимо для приложений с большими требованиями к охлаждению. Лопастной компрессор работает по принципу вращательного движения, главным элементом которого является ротор с множеством лопастей, установленных эксцентрично внутри статора.
По мере вращения ротора центробежная сила выталкивает лопасти наружу к стенке статора, создавая отдельные камеры между лопастями и статором. Следуя за непрерывным вращением ротора, объем камер уменьшается, что приводит к сжатию воздуха, захваченного внутри. После этого сжатый воздух выходит через выпускные порты для охлаждения здания.
Существуют различные виды лопастных компрессоров. Некоторые из них предназначены для использования масла для смазки, чтобы уменьшить трение и износ между немногочисленными движущимися частями, в то время как другие разработаны без использования масла. Тем временем, некоторые другие виды сконструированы с переменными впускными направляющими лопастями, которые помогают повысить эффективность за счет регулировки всасываемого воздуха.
Лопастные компрессоры имеют меньше движущихся частей и работают тише некоторых других компрессоров, таких как реципрокные и поршневые компрессоры. Это делает их менее подверженными отказам, особенно поскольку у них нет деликатных частей, которые могут легко сломаться. Они также идеально подходят для сред, где важен вопрос шума, например, для больниц и офисов.
Плюсы
● Низкий уровень шума и вибрации
● Компактный дизайн с меньшим количеством движущихся частей
● Меньшая вероятность отказа
● Непрерывная работа без пульсации
● Высокая энергоэффективность
Минусы
● Могут быть дорогими
● Некоторые конструкции требуют специализированного профессионального внимания
● Некоторые виды лопастного компрессора подходят только для специфических применений
Открытый компрессор
Это еще один распространенный компрессор, используемый в производстве тепловых насосов оптом. Открытый компрессор приводится в действие внешним источником питания, электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания или даже турбиной. У него есть вал, выступающий через корпус компрессора. Следовательно, используется уплотнение для предотвращения утечки воздуха через корпус.
Открытый компрессор популярен среди различных типов компрессоров HVAC благодаря своей простой конструкции и прямолинейной работе. Как правило, он содержит компоненты, аналогичные компонентам реципрокного компрессора. Воздух всасывается через впускной клапан, сжимается движением поршня и выталкивается через выпускной клапан.
Плюсы
Плюсы● Простая и прямолинейная конструкция
● Очень экономичен
● Легко обслуживать
● Идеален для прерывистых потребностей воздушного потока
Минусы
● Ниже эффективность по сравнению с передовыми типами компрессоров HVAC, такими как ротационные и центробежные компрессоры
● Высокий уровень шума и вибрации
● Подходит только для менее требовательных приложений
Герметичный компрессор
Герметичный компрессор работает по тому же принципу, что и открытый компрессор, но их конструкция сильно отличается. В герметичном компрессоре муфты вала и внешний вал специально разработаны так, чтобы быть полностью заключенными в компрессор.
Как правило, герметичный компрессор эффективно работает, поддерживая полностью запечатанную систему. Все части HVAC, включая мотор и компрессор, заключены в единый корпус, чтобы предотвратить утечку воздуха. Эта конструкция обеспечивает непрерывную и надежную работу без необходимости внешнего обслуживания.
Плюсы
● Интеграция мотора и компрессора в единую единицу
● Внешняя оболочка защищает систему и обеспечивает полное герметизацию
● Минимизированная вибрация и шум
● Без обслуживания
● Некоторые виды герметичных компрессоров разработаны с внутренними системами охлаждения для регулирования температуры
Минусы
● Закрытая конструкция делает ремонт очень сложным
● Конструкция ограничивает доступность внешних вариантов охлаждения
● Высокие начальные и ремонтные расходы
Полугерметичный компрессор
Полугерметичный компрессор является надежным вариантом, рекомендуемым производителями кондиционеров и тепловых насосов для клиентов, испытывающих трудности с выбором между открытыми и герметичными компрессорами. Он находит баланс между обоими компрессорами, поскольку запечатанный корпус разработан так, чтобы его можно было открывать для ремонта или полного переоборудования.
Как правило, полугерметичный компрессор работает с некоторой степенью герметизации, сочетая в себе характеристики как открытых, так и герметичных компрессоров. Этот все-в-одном компрессор позволяет ограниченный доступ и потенциальную обслуживаемость.
Плюсы
Плюсы● Можно открыть для обслуживания или ремонта.
● Закрытый мотор и компрессор позволяют компактную конструкцию.
● Сниженный шум и вибрация.
● Лучшая энергоэффективность по сравнению с герметичными компрессорами.
Минусы
● Не позволяет такого же уровня ремонтопригодности, как у открытого компрессора.
● Более дорогой.
Какой тип компрессора лучше всего подходит для HVAC?
Выбор лучшего среди различных типов компрессоров HVAC в значительной степени зависит от процесса производства, особенностей и преимуществ. Лучший тип компрессора для теплового насоса и кондиционера разрабатывается с использованием качественных сырьевых материалов и передовых производственных процессов, с строгим соблюдением отраслевых стандартов. Рекомендуется покупать у надежных производителей тепловых насосов в Китае, таких как SPRSUN, который использует компрессор Panasonic DC Inverter и вентиляторный двигатель DC Inverter для производства HVAC.
SPRSUN производит различные типы систем HVAC, включая тепловой насос воздух-вода R290, который профессионально настроен для соответствия строгим требованиям к экологичности, эффективности, стабильности и тишине. Системы HVAC также оснащены бесщеточными вентиляторами и мерами звукоизоляции для снижения шума и вибрации, что делает их подходящими для всех сред.
Как выбрать тип компрессора для системы HVAC
Выбор правильного типа компрессора для вашей системы HVAC оказывает влияние на ее эффективность и общую производительность. Вот некоторые важные моменты, которые помогут вам правильно выбрать:
● Понимайте требования вашей системы: Оцените конкретные требования вашей системы HVAC и сравните их с доступной мощностью компрессоров. Факторы для рассмотрения включают охлаждающую способность, вариации нагрузки и условия эксплуатации.
● Размер: Убедитесь в размере компрессора. Лучше всего проверить вашу систему HVAC на точный размер компрессора, который подойдет. Слишком большие или слишком маленькие компрессоры могут привести к неэффективности и увеличению потребления энергии.
● Применение: Обсуждая различные типы компрессоров HVAC выше, мы отметили, что некоторые идеально подходят для менее требовательных приложений, в то время как другие лучше всего подходят для высокотребовательных целей. Следовательно, выберите компрессор, который подходит для вашего применения, будь то жилищное, коммерческое или промышленное.
● Энергоэффективность: Лучшие компрессоры имеют высокие коэффициенты энергоэффективности (EER) и сезонные коэффициенты энергоэффективности (SEER). Такие типы компрессоров HVAC обеспечивают лучшую производительность.
● Обслуживание: Учитывайте сложность обслуживания и ремонта компрессора. Типы воздушных компрессоров, такие как спиральные, поршневые и открытые компрессоры, легко обслуживать, но другие, такие как винтовые и центробежные компрессоры, сложны в обслуживании и ремонте.
● Уровень шума: Проверьте уровень шума и вибрации, которые генерируют компрессоры при работе. На это следует обратить больше внимания, если вы намерены использовать компрессор в среде, требующей оптимального декорума.
● Стоимость: Сравните начальные затраты с потенциальной долгосрочной экономией энергии и затратами на обслуживание. Энергоэффективные компрессоры являются лучшими. Хотя у них могут быть выше первоначальные затраты, они помогают экономить деньги со временем.
Заключение
Были сделаны большие шаги для удовлетворения разнообразных потребностей клиентов в отношении наиболее подходящего компрессора HVAC. Результатом является наличие различных типов компрессоров HVAC, позволяющих пользователям найти опцию, которая удовлетворяет их требованиям. С учетом принципа работы каждого компрессора, его плюсов и минусов, выбор становится проще, что позволяет сделать обоснованное решение о покупке.
В конечном итоге решение о том, какой из различных типов воздушных компрессоров является лучшим, зависит от того, насколько четко вы понимаете, чего хотите, а также от требований, на которые вы готовы пойти на компромисс.
Ссылки：
https://en.wikipedia.org/wiki/Rotary-screw_compressor
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/rotary-compressors
https://www.britannica.com/science/Boyles-law
https://sprsunheatpump.com/hvac-types-of-compressors.html