Владимир БАРАНОВ
Неcмoтря на cравнительнo кoрoткую иcтoрию даннoгo типа кoмпреccoрoв, oни вcе cтремительнее завoевывают пoзиции на рынке, ocoбеннo в уcтрoйcтвах oхлаждения. Благoдаря низкoму уровню колебаний вращающего момента по cравнению c роторными или поршневыми cобратьями cпиральный агрегат почти беcшумен и более долговечен.
Спиральный компреccор являетcя разновидноcтью безмаcляного ротационного объемного компрессора, т.е. в нем тоже происходит сжимание определенного количества воздуха в постепенно сокращающемся объеме. Но, как говорится, есть нюансы. Причем, довольно существенные.
Дело принципа
Как работает «спиральник»? Компрессорный элемент здесь состоит из двух частей: статичной спирали в корпусе элемента и подвижной эксцентрической спирали с приводом от двигателя. Обе детали установлены со сдвигом по фазе на 180° так, чтобы они образовывали воздушные полости с изменяющимся объемом. Радиальную стабильность спиральным элементам обеспечивает именно данная конструкция. Утечки в спиральном элементе минимальны, т.к. разность давлений между воздушными полостями меньше разности давлений во впускных и выпускных каналах.
Динамичная спираль приводится в движение короткоходным коленчатым валом и эксцентрически перемещается вокруг центра неподвижной спирали. Впускной канал находится и верхней части корпуса элемента. При движении подвижной спирали против часовой стрелки воздух всасывается, захватывается одной из воздушных полостей и сжимается по мере продвижения к центру, где расположены выпускной канал и обратный клапан.
Один цикл сжатия длится 2,5 оборота, это обеспечивает непрерывный воздушный поток без пульсаций. Процесс практически не сопровождается шумом и вибрациями, т.к. не возникает переменного вращающего момента, как, например, в поршневом компрессоре.
Хотя принцип спирального сжатия был разработан еще в самом начале прошлого века, массовое производство устройств, основанных на этой схеме, началось только в 1983 г. Именно тогда компания Hitachi наладила выпуск спиральных компрессоров для кондиционеров воздуха. Чуть позже Sanden разработала компрессор для автомобильной промышленности. Для приложений охлаждения спиральные компрессоры быстро стали доступны в диапазоне мощности 0,75–25 л.с., с акцентом на типоразмеры 3–6 л.с. для небольших полупромышленных моделей.
Как показывает статистика, ориентировочное количество спиральных компрессоров, которые работают сейчас в мире и используются для приложений кондиционирования и охлаждения, перевалило недавно за показатель в 20 млн шт. Из них около 98% составляют приложения кондиционирования воздуха. По уровню использования в кондиционерах спиральные компрессоры уверенно занимают второе место после роторных.
Кто сказал, что он слаб?
В качестве альтернативы винтовым и поршневым компрессорам, компании Danfoss Maneurop и Copeland выпустили компрессоры больших типоразмеров. Недавняя разработка Danfoss Maneurop – это модель SZ380 на 30 л.с. для работы с хладагентом R407C. Дизайн компрессора предусматривает параллельную работу нескольких автономных устройств, значительно превышая, таким образом, символический 500-киловаттный барьер потенциальной мощности охлаждения системы (двухконтурное или трехконтурное решение).
Концерн Copeland наладил массовый выпуск горизонтальных спиральных компрессоров на 60 л.с. (120 л.с. при тандемном исполнении), что, несомненно, составит конкуренцию производителям винтовых и поршневых компрессоров. Компания занимает доминирующее положение на рынке спиральных систем, располагая при этом четырьмя заводами в США и по одному в Бельгии, Северной Ирландии, Таиланде и Китае. Программа поставки состоит из 230 моделей и предназначена для работы с хладагентами R22, R407C, R410A, R404A и R134a.
Прежде всего, азиатскому рынку компания представила свою очередную разработку – цифровой спиральный компрессор 
Digital Scroll, который был использован компанией Samsung в своих мультисистемах DVM. Впоследствии компрессоры Digital Scroll стали применяться одним из японских заводов в Китае, а также ведущими китайскими производителями – компаниями Midea и Gree. Производство этих цифровых спиральных компрессоров осуществляется в Районге (Таиланд). Фабрика изготавливает в основном модели в диапазоне 1,5–6,75 л.с. Помимо этого для удовлетворения постоянно растущего спроса на кондиционеры на базе хладагента R410A на предприятии налажено производство спиральных компрессоров соответствующего типа.
В Европе спиральные компрессоры в диапазоне 7,5–15,0 л.с. изготавливаются на заводе в Велькенредте (Бельгия), а фабрика в Кукстауне (Северная Ирландия) специализируется на компрессорах мощностью 1,5–6,75 л.с.. С точки зрения рыночных приоритетов компания Copeland видит реальную возможность роста в Европе именно в области специализированных приложений отопления бытовых помещений и снабжения гигиенически чистой горячей водой.
Компания Trane производит, на своем головном предприятии в Ла Кросс (Висконсин, США) мощные спиральные компрессоры в диапазоне 7,5–15 л.с. Главным образом – для своего собственного использования.
Danfoss Maneurop поддерживает активный процесс выпуска спиральных компрессоров мощностью 7,5–30 л.с. во Франции. В частности, была выпущена серия Performer, обладающая повышенной эффективностью, более низким уровнем шума и более прочной конструкцией в отличие от существующих моделей. Данная серия компрессоров может использоваться с хладагентами R22, R407C, R410A и R134a.
Есть выбор
Предприятие Danfoss Commercial Compressors выпустило свою серию спиральных компрессоров для работы с хладагентом R410A (серия SH), являющуюся новым типом компрессоров для работы с R410A по сравнению с существующей серией спиральных компрессоров Performer. Начальный модельный ряд в диапазоне мощности 15–25 л.с. специально разработан для приложений кондиционирования воздуха в помещениях коммерческого назначения и совместим с сетью электропитания как 50 Гц, так и 60 Гц. Новая серия мощных спиральных компрессоров предоставляет производителю кондиционеров возможность выбора одного из трех различных типов хладагента, утверждая тем самым глобальное присутствие спиральной платформы Danfoss Performer.
Компания Carlyle-Carrier в Аркадельфии (США) выпускает в основном модели в диапазоне 2–9 л.с. Но не так давно она создала совместное предприятие с компанией Bristol по производству спиральных компрессоров под названием Scroll Technologies. Впоследствии компания анонсировала серию нового поколения своих компрессоров – мощностью 9–24 кВт и работающих со всеми основными типами хладагентов. По словам представителей компании, спиральный компрессор имеет меньшее количество элементов, самый низкий уровень рабочей мощности звука – ниже 68 дБА – и низкие вибрационные характеристики с минимальным уровнем шума при запуске и останове.
Компания Matsushita наладила серийный выпуск безаккумуляторных спиральных компрессоров для работы с CO2. Melco предлагает высокоэффективный спиральный компрессор с подстраивающейся платформой (FCM) и устройства, оснащенные данным механизмом, производящиеся сейчас на заводе SCI, тайском филиале Melco.
Парад инноваций
Компаниями Hitachi и Mayekawa был совместно разработан первый в мире герметичный спиральный компрессор для работы с природным хладагентом – аммиаком. Агрегат предназначен для небольшого (5–15 кВт) холодильного оборудования промышленного применения.Matsushita (Panasonic) увеличивает выпуск спиральных компрессоров с инвертором постоянного тока в Японии пропорционально увеличению спроса. Агрегаты находят широкое признание среди OEM-производителей благодаря их превосходным характеристикам, прежде всего, способности подгонки цикла.
Компания Chunlan (Китай) успешно разработала спиральные компрессоры для кондиционеров воздуха с коэффициентом производительности (СОР) выше 3,2. Недаром Hitachi учредила Guangzhou Hitachi Compressor Co. Ltd в Конгхуа (Гуанчжоу), и тем самым централизовала в Китае значительные производственные мощности спиральных компрессоров коммерческого применения.
