Sprężarki chłodnicze są sercem układów chłodniczych i klimatyzacyjnych, to one sprężają i przemieszczają czynnik. Sprężarki chłodnicze znajdują zastosowanie w szerokim spektrum urządzeń i systemów. Od małych lodówek domowych po zaawansowane systemy chłodnicze w np. przemyśle spożywczym. Sprężarki odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu optymalnych warunków temperaturowych. Wybierając odpowiednią sprężarkę, możesz mieć pewność, że Twój system chłodzenia będzie działał efektywnie, niezawodnie i energooszczędnie.
W zależności od potrzeb, sprężarki chłodnicze mogą być dostosowane do różnych rodzajów czynników chłodniczych, w tym nowoczesnych, przyjaznych dla środowiska. Coraz większy nacisk kładziony jest na zmniejszenie wpływu na środowisko, co sprawia, że wybór odpowiedniej sprężarki ma kluczowe znaczenie nie tylko dla efektywności, ale i ekologii.
Wszystkie dostępne sprężarki chłodnicze można obejrzeć tutaj: https://b2b.prymus24.pl/pl/list/sprezarki
Rodzaje sprężarek chłodniczych:
Działanie sprężarek wyporowych opiera się o cykliczne przetłaczanie czynnika chłodniczego w zamkniętej przestrzeni przy zmianie objętości. Te dzielimy na:
Mają największe znaczenie w chłodnictwie i są najbardziej rozpowszechnione. Szeroki zakres zastosowań czyni je najbardziej uniwersalnymi. Sprężarka tłokowa składa się z cylindra wyposażonego w samoczynne zawory: ssawny i tłoczny, które są umieszczone w głowicy, oraz tłoka poruszającego się ruchem postępowo zwrotnym w cylindrze. Praca sprężarki tłokowej przebiega w cyklu: ssanie – tłoczenie. Podczas suwu ssawnego tłoka przez zawór ssawny jest zasysana para czynnika chłodniczego o niskim ciśnieniu. Podczas suwu wytłaczania powracający tłok spręża czynnik, który następnie zostaje wytłoczony przez zawór tłoczny. Nowoczesne sprężarki tłokowe są budowane dla szerokiego zakresu zastosowań, zaczynając od małych jednotłokowych agregatów do domowych urządzeń chłodniczych, kończąc na wielkich wielocylindorywch maszyn przeznaczonych do przemysłowych urządzeń chłodniczych. Do podstawowych wad sprężarek tłokowych zaliczamy: duże straty objętościowe i energetyczne, dużą wrażliwość na uderzenia hydrauliczne, ograniczona możliwość regulacji wydajności, dużą masa i głośność, względnie krótka żywotność. Sprężarki te dzielimy na:
Idealne do małych i średnich systemów chłodniczych. Sprężarki hermetyczne charakteryzują się zamkniętą konstrukcją silnika i sprężarki w jednej obudowie, co zapewnia wysoką niezawodność i minimalizuje ryzyko wycieków czynnika chłodniczego.
Umożliwiają serwisowanie poszczególnych komponentów, co wydłuża ich żywotność i obniża koszty eksploatacji. Sprężarki półhermetyczne są powszechnie stosowane w średnich i dużych systemach chłodniczych.
Sprężarki otwarte stosowane są głównie w dużych instalacjach przemysłowych, gdzie wymagana jest wysoka wydajność i niezawodność. Charakteryzują się łatwym dostępem do wszystkich elementów konstrukcji, co ułatwia serwisowanie. W sprężarkach typu otwartego wał korbowy przechodzi przechodzi przez korpus i łączy się z wałem silnika. By zapobiec wyciekowi czynnika chłodniczego, należy zastosować uszczelnienie, które umieszcza się w skrzynie korbowej sprężarki. Uszczelnienie to zwykle nie jest idealnie szczelne, a wówczas niewielkie przecieki będą się pojawiać dopóki ciśnienie w skrzyni korbowej sprężarki będzie wyższe niż ciśnienie atmosferyczne. Jeżeli ciśnienie to jest niższe, co ma miejsce w przypadku niższych temperatur parowania, powietrze może wnikać do wnętrza urządzenia, wnosząc wilgoć, co z kolei powoduje zamarzanie wody w elementach rozprężnych oraz reakcje z olejem i czynnikiem chłodniczym, w wyniku których zachodzi zakwaszenie układu. Dzięki sprawnemu odwadnianiu oraz usuwaniu powietrza z układu można uniknąć wspomnianych problemów.
Działające na zasadzie wirującego elementu roboczego osadzonego mimośrodowo w cylindrycznej obudowie. Sprężarki rotacyjne nie posiadają one elementu wykonywającego ruchu posuwisto-zwrotnego. Proces zasysania i tłoczenia pary w sprężarce rotacyjnej przebiegają w sposób ciągły, dlatego przepływ czynnika jest równomierny (bez pulsacji ciśnienia). Główne cechy sprężarek rotacyjnych: które decydują o ich niezawodności i trwałości: ograniczenie liczby elementów ruchomych, mały moment rozruchowy, bardzo niski poziom wibracji. Sprężarki rotacyjne dzielimy na:
Niezawodne, długowieczne i pracują w szerokim zakresie ciśnień. Sprężarki łopatkowe są również łatwe w utrzymaniu. Stosowane w przemyśle. Zostały wyparte z wielu obszarów zastosowań przez inne typy sprężarek. Obecnie znajdują zastosowanie w jako sprężarka czołowa podczas sprężania dwustopniowego.
W sprężarkach jednołopatkowych oś wału napędowego jest zbieżna z osią cylindra, lecz wirnik jest umieszczony na wale napędowym mimośrodowo. W rezultacie występuje ciągły ślizgowy styk wirnika ze ścianką cylindra. Para czynnika wpływa przez okno ssawne do przestrzeni roboczej, która znajduje się po prawej stronie łopatki dociśniętej sprężyną i jest następnie wytłoczona przez zawór tłoczny znajdujący się po lewej stronie.
W sprężarkach wielołopatkowych wirnik znajduje się w osi wału napędowego i obraca się wokół swojej osi, lecz osie cylindra oraz wirnika nie są zbieżne. Ślizgowy kontakt zapewniają łopatki umieszczone w szczelinach wirnika. Są one wypychane w kierunku cylindra przez siłę odśrodkową.
Sprężarki śrubowe cieszą się coraz wyższą popularnością. Zapewniają najwyższą wydajność i są przeznaczone do dużych instalacji chłodniczych. Dzięki zaawansowanej technologii gwarantują długą i niezawodną pracę. Sprężarka śrubowa jest maszyną wyporową, niemającą zaworów, a jaj głównymi elementami są dwa wirniki umieszczone w korpusie. Wirnik czynny czterech zębach napędza wirnik bierny o 6 wrębach. Z okna ssawnego, umieszczonego w korpusie sprężarki p[o jednej stronie wirnika, para czynnika wpływa do przestrzeni zawartej między zębami wirników. Zanim przestrzeń robocza zostanie odcięta, jest napełniana parą na całej jej długości. Podczas dalszego obrotu para zawarta między wirnikami a korpusem przemiesza się obwodowo ku przeciwległemu końcowi wirników, będąc jednocześnie sprężana przez zęby wchodzące we wręby. W pewnym położeniu wirników przestrzeń zajęta przez parę natrafia na odkryte okno tłoczne, a następnie jest wypierana ze sprężarki.
Ponieważ sprężarka nie ma samoczynnego zaworu tłocznego, który otwierałby się gdy ciśnienie sprężonej pary czynnika jest odpowiednio wyższe od ciśnienia skraplania. Chłodnicze sprężarki śrubowe mają wtrysk oleju stosowany w celu uszczelnienia wirników oraz korpusu a także w celu odprowadzania ciepła sprężania. Dzięki pompie olejowej olej krąży w zamkniętym obiegu między sprężarką, odolejaczem i chłodnicą oleju.
Nowoczesne rozwiązania zapewniające wysoką efektywność energetyczną i cichą pracę. Idealne do różnorodnych zastosowań komercyjnych i przemysłowych. Sprężarki spiralne w porównaniu ze sprężarkami tłokowymi o podobnej wydajności wykazują sporo przewag: są cichsze, lżejsze, mniejsze, a przy tym charakteryzują się większą sprawnością ogólną, wyższą wartością dostarczania, i dużo lepszą odpornością na zasysanie czynnika w postaci pary mokrej. Sprężarki spiralne należą do grupy rotacyjnych sprężarek wyporowych. Sprężarki tego typu są coraz częściej stosowane w urządzeniach chłodniczych o małych oraz średnich wydajnościach, najczęściej jako agregaty hermetyczne. Zasadniczymi elementami konstrukcyjnymi sprężarki spiralnej są: spirala nieruchomo osadzona w korpusie, spirala ruchoma osadzona na mimośrodowym wale napędowym oraz mechanizm do realizacji orbitalnego ruchu spirali ruchomej. Sprężarka spiralna nie ma zaworów tłocznych ani ssawnych, jest jednak często wyposażana w zawór zwrotny na przewodzie tłocznym. W obecnie produkowanych sprężarkach tego typu stosuje się profile spiral w postaci ewolwenty lub spirali Archimedesa, przy czym kąty zwinięcia tych spiral zawierają się w granicach 720° do 1440°. Kąt zwinięcia spirali wyznacza w tych sprężarkach długość pełnego cyklu pracy, obejmującego zasysanie pary, jej sprężanie oraz wytłaczanie. Na proces zasysania oraz wytłaczania pary przypada w tej maszynie zawsze jeden pełny obrót wału, proces sprężania zaś przebiega w trakcie 1-3 obrotów wału, w zależności od kąta zwinięcia spirali. Od tego kąta zależy również ilość przestrzeni roboczych. Tak jak w innych typach sprężarek niewyposażonych w samoczynne zawory robocze, w sprężarkach spiralnych występuje stały spręż wewnętrzny, który zależy od geometrii spiral oraz otworu tłocznego. Większe katy zwinięcia spiral stosuje się w sprężarkach przeznaczonych do pracy w warunkach wysokich wartości sprężu, co umożliwia uzyskanie małych oporów przepływu podczas ssania oraz wytłaczania, a także dobre odprowadzanie ciepła podczas procesu sprężania. Gdy spręż geometryczny znacznie odbiega od sprężu rzeczywistego, wówczas zachodzi duże zmniejszenie sprawności ogólnej sprężarki oraz zwiększenie poziomu hałasu. Przyczyną tego jest gwałtowny przyrost ciśnienia w przestrzeni roboczej sprężarki w przypadku zbyt dużego sprężu geometrycznego oraz gwałtowny spadek ciśnienia w przypadku sprężu zbyt małego. Dlatego sprężarki przewidziane do eksploatacji w warunkach dużych zmian ciśnienia parowania lub skraplania są wyposażone w zawory tłoczne, jednak w tym przypadku wytłaczanie sprężonej pary czynnika nie będzie odbywało się w sposób ciągły. Główne zalety sprężarek spiralnych w stosunku do sprężarek tłokowych: mniejsza liczba elementów, brak zaworów, mniejsze wymiary, większa odporność na uderzenia hydrauliczne, niewielka zmienność obciążeń dynamicznych wału silnika, cicha praca, małe wibracje, większy okres żywotności – nawet 3-krotnie.
Sprężarki z wirującym tłokiem są kompaktowe, ciche i efektywne energetycznie. Łopatki automatycznie dostosowują się do zużycia, co zapewnia długą żywotność i niezawodność. Stosowane w małych i średnich układach chłodniczych.
Sprężarki przepływowe nazywane są też sprężarkami odśrodkowymi. Sprężanie par czynnika chłodniczego występuje pod działaniem sił odśrodkowych. Dodatkowy przyrost ciśnienia statycznego uzyskiwany jest w dyfuzorze sprężarki na skutek zmniejszenia prędkości przepływu sprężanego czynnika. Przepływ pary wywołuje wirnik z odpowiednio ukształtowanymi łopatkami. Kierunek przepływu regulowany jest łopatkami kierowniczymi. W zależności od kierunku przepływu czynnika wyróżnia się sprężarki osiowe i promieniowe. Sprężarki przepływowe budowane są jako dławnicowe lub bezdławnicowe. Sprężarki tego typu wykorzystuje się wyłącznie w urządzeniach dużej mocy. Sprężanie czynnika odbywa się w sposób ciągły.
Sprężarki promieniowe wykorzystywane są w układach chłodzenia wody na potrzeby klimatyzacji i mają następujące zalety: brak zaworów, łatwa regulacja mocy chłodniczej, nie występuje zaolenieje czynnika chłodniczego
Sprężarki osiowe charakteryzują się wysoką sprawnością, gdy pracują przy parametrach nominalnych. Zdolne są osiągnąć wysokie natężenie przepływu przy stosunkowo małych wymiarach poprzecznych. Wadą takich sprężarek jest stosunkowo niski spręż. Aby go podwyższyć, buduje się sprężarki wielostopniowe, co znacznie powiększa wymiary wzdłużne urządzenia.
|
Właściwości |
Rodzaj sprężarki |
||
|
Tłokowa |
Rotacyjna / śrubowa |
Przepływowa |
|
| Rodzaj sprężania | Wyporowe | Wyporowe | dynamiczne |
| Przepływ czynnika | Pulsacyjny | Stały | Stały |
| Zużycie elementów konstrukcyjnych | Duże | Małe | Małe |
| Drgania | Duże | Brak | Brak |
| Wrażliwość na zawilgocenie czynnika | Duża | Brak | Brak |
| Zmiana wydajności przy wahaniach ciśnienia tłoczenia | Stała | Stała | Duża |
| Zdolność do regulacji mocy chłodniczej przy stałej prędkości wału | Regulacja stopniowa (ograniczona) | Regulacja bezstopniowa | Regulacja stopniowa (ograniczona) |
Źródła:
Marian Rubik, Chłodnictwo i pompy ciepła, wyd. 3, 2023 r.
Kazimierz Gutkowski, Dariusz Butrymowicz, Chłodnictwo i klimatyzacja, wyd. 2, 2007 r.
Krzysztof Kaiser, Technik chłodnictwa i klimatyzacji oraz pomp ciepła – poradnik, 2022 r.
