Sprężarki chłodnicze

Sprężarka, inaczej kompresor chłodniczy to podstawowy element całego układu chłodniczego. Dzięki niej czynnik chłodniczy może krążyć w instalacji. Od pracy sprężarki zależy więc wydajność instalacji. Wpływa ona na każdy z innych elementów, które się w nim znajdują. W tym wpisie postaraliśmy się zabrać informacje, które szczegółowo wytłumaczą, dlaczego to właśnie ten agregat odgrywa tak kluczową rolę. Rozjaśnimy również kwestie dotyczące doboru sprężarki do układu chłodniczego.

Jak działa sprężarka chłodnicza

Sprężarka wymusza przepływ czynnika chłodniczego przez każdy z pozostałych komponentów chłodniczych, m.in. wymienniki ciepła i zawory rozprężne. Jako agregat chłodniczy służy jednak nie tylko do przemieszczania czynnika, ale przede wszystkim do jego sprężania, czyli zwiększania ciśnienia. Sprężarka spręża czynnik, gdy jest on w stanie gazowym. Urządzenie to zasysając czynnik o niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu, poprzez wykonaną nad nim pracę, spręża go do wysokiego ciśnienia, jednocześnie podnosząc jego temperaturę. Rodzaj przemiany gazowej, jaki zachodzi w sprężarce nazywany jest politorpą, czyli taką przemianą, w której zmienia się ciśnienie, objętość oraz temperatura gazu. Specyfika tej przemiany mówi, że przy wzroście ciśnienia oraz spadku objętości, zawsze pojawi się przyrost temperatury.

Rodzaje sprężarek i ich właściwości

Każda ze sprężarek ma jeden, ten sam cel – podnieść ciśnienie czynnika. Jednak różne typy sprężarek osiągają go na różne sposoby. Poniżej opisaliśmy sposoby działania sprężarek podzielonych według zasady działania.

Sprężarki wyporowe to takie, których działanie opiera się o cykliczne przetłaczanie czynnika chłodniczego w zamkniętej, zmniejszającej się przestrzeni roboczej. Dzielimy je na: tłokowe i rotacyjne.

• Sprężarki tłokowe – jest to rodzaj sprężarek, które są najbardziej rozpowszechnione w chłodnictwie. Ich praca przebiega w cyklach i odbywa się dzięki ruchowi tłoka. Ruch rozpoczyna się od cyklu ssania (tłok porusza się w dół), w wyniku, którego do przestrzeni roboczej dostaje się czynnik chłodniczy w postaci gazu. Gdy cała przestrzeń robocza zostanie wypełniona, tłok zmienia kierunek ruchu (porusza się w górę) i zaczyna sprężać gaz. Po osiągnięciu pewnego ciśnienia sprężenia, otwiera się zawór tłoczny i następuje tłoczenie. Następnie tłok powraca do poprzedniego położenia i cały cykl rozpoczyna się od nowa.
• Sprężarki rotacyjne – to takie urządzenia chłodnicze, w których organ roboczy nie wykonuje ruchu posuwisto zwrotnego, tylko rotacyjny. Jest to na przykład sprężarka łopatkowa, w której znajduje się wałek wyposażony w łopatki. Jest on umieszczony w cylindrze, przy czym oś wałka i cylindra nie pokrywają się. Wałek poprzez obrót tłoczy czynnik chłodniczy, a przestrzeń w którym się znajduje zmniejsza się, dzięki niewspółosiowości komponentów. Następuje zmniejszenie objętości i wzrost ciśnienia. Innym przykładem mogą być sprężarki spiralne, gdzie sprężanie czynnika chłodniczego następuje pomiędzy ruchomą i nieruchomą spiralą. Często spotkamy się również ze sprężarkami śrubowymi. Ich działanie opiera się na pracy dwóch śrub, które znajdują się obok siebie. Od strony dolotowej przestrzeń między ich splotem jest duża, natomiast wraz z obrotem śrub przestrzeń zmniejsza się, kompresując czynnik chłodniczy.

Sprężarki przepływowe to takie, w których czynnik chłodniczy zostaje rozpędzony w kanałach międzyłopatkowych wirnika, co powoduje jego przyrost energii kinetycznej (w tym prędkości). Przyrost energii zamieniany jest na przyrost ciśnienia poprzez zmniejszenie średnicy cylindra. Tego typu sprężarki wykorzystywane są wyłącznie w urządzeniach dużej mocy, np. odrzutowych silnikach lotniczych

Sprężarki dla branży chłodniczej

W chłodnictwie najbardziej rozpowszechnione są sprężarki wyporowe – tłokowe. To one wykorzystywane są w branży chłodniczej praktycznie od początków jej istnienia. Dzięki prostej budowie i prostej zasadzie działania są tańsze, a jednocześnie cechują się wysoką wydajnością. Są to kompresory dostosowane do pracy z wieloma czynnikami chłodniczymi, a dostępność wielu wariantów takich sprężarek gwarantuje możliwość dopasowania ich do każdych układów chłodniczych, bez względu na jego wielkość, czy na wymagania, jakie stawia. Ze względu na nieskomplikowaną konstrukcję mniejsze są koszty eksploatacyjne, a w razie awarii – serwisowe. Urządzenia te mogą być wykorzystywane jako sprężarki do lad chłodniczych, lodówek, zamrażarek, kostkarek do lodu i wiele więcej.

Sprężarki hermetyczne, półhermetyczne i otwarte

Ponadto wśród sprężarek tłokowych wyróżnić można trzy sposoby budowy, od których zależy sposób połączenia ich silnika z organem roboczym (tłokiem, sprężarką) oraz dostępność do pozostałych komponentów agregatu chłodniczego:

• sprężarki hermetyczne mają obudowę spawaną, w której znajduje się i silnik, i sprężarka. Ten rodzaj budowy sprężarki niesie za sobą takie zalety jak cicha praca i wysoka szczelność, która efektywnie blokuje dostawanie się zabrudzeń do jej wnętrza. Są to urządzenia kompaktowe, co czyni ich instalację w układzie bardzo prostą. Przykładem takiego kompresora jest dostępna w naszej ofercie sprężarka hermetyczna Comptek MAQQD142UHW o pojemności skokowej 14,2 cm3. Jednocześnie naprawa sprężarki hermetycznej może być problematyczna i na ogół nie wykonuje się takich prac, gdyż należałoby rozciąć obudowę kompresora.
• sprężarki otwarte, to takiew których tłok i silnik połączone są elementem sprzęgającym, mają otwartą budowę, czyli dostęp do wszystkich podzespołów jest bezpośredni.
• sprężarki półhermetyczne natomiast przypominają konstrukcyjnie sprężarki otwarte, a różnicą jest to, że tłok i silnik mają wspólny wał korbowy, korpusy silnika i sprężarki są ze sobą połączone lub obudowa sprężarki jest jednym odlewem z przyśrubowaną od strony silnika pokrywą. Wykorzystanie sprężarek półhermetycznych niesie za sobą zalety takie jak: kompaktowa budowa, ułatwiająca instalację, niski poziom wibracji podczas pracy, dobrze rozłożoną masę całego agregatu, gwarantującą duży balans, niska wartość pulsacji podczas wylotu czynnika oraz długa żywotność urządzenia. Przykładem tego rodzaju kompresora jest dwucylindorwa sprężarka półhermatyczna RFC-2DC-3.2Y, generująca przepływ równy 13,4 m3/h.

Serwis sprężarek chłodniczych

Bardzo ważnym elementem eksploatacyjnym jest smarowanie sprężarki. Olej w instalacji ma za zadanie zapewnić dobre smarowanie wszystkich elementów obracających się i ślizgających, a ponadto powinien odprowadzać ciepło z elementów obciążonych termicznie. Olej i czynniki chłodnicze wzajemnie się rozpuszczają, zatem olej powinien być ciągle doprowadzony z powrotem do sprężarki od czynnika chłodniczego. W tym celu stosuje się m.in. odpowiednie nachylenie przewodów, czy odolejacze. W ofercie Blue Refrigeration znajdziesz szeroki wybór odolejaczy, które doskonale zadbają o poprawną pracę sprężarki chłodniczej. Jest o na przykład odolejacz hermetyczny BLR/A-W55833 (3/8”ODF) dostosowany do pracy w temperaturach od – 10 oC do – 130oC, o ciśnieniu roboczym 33 bar.

Jak dobrać sprężarkę chłodniczą

Przy doborze sprężarki do instalacji chłodniczej możemy napotkać różne parametry opisujące ich pracę. Przede wszystkim są to sposób działania (np. tłokowa) i budowa sprężarki (np. hermetyczna). Każda specyfikacja techniczna kompresora chłodniczego będzie posiadała też wiele dodatkowych informacji. Listę najważniejszych parametrów, które trzeba uwzględnić przy wyborze sprężarki, znajdziesz poniżej (omówione na podstawie sprężarek tłokowych):

• pojemność skokowa sprężarki [cm3] mówi nam o objętości cylindra, w którym porusza się tłok, a dokładniej o objętości utworzonej w cylindrze pomiędzy górnym martwym położeniem tłoka a jego dolnym martwym położeniem. Im większa ta wartość będzie, tym więcej czynnika zostanie sprężone do zadanego ciśnienia w konkretnym przedziale czasowym
• wydajność objętościowa sprężarki [m3/h] pozwala nam na zobrazowanie, ile metrów sześciennych czynnika zostanie sprężone w czasie 1 godziny pracy
• moc [HP] jest to moc sprężarki podana w koniach mechanicznych (z ang. Horse Power)
• chłodzenie [S lub F] – opisuje typ chłodzenia, jakie musi obejmować nasz agregat chłodniczy (sprężarki podczas pracy nagrzewają się). Spotkać się możemy z dwoma sposobami S – statyczny (z ang. static) Sprężarka hermetyczna Comptek LAFQD75HHP oraz F – wentylatorowy (z ang. fan) sprężarka hermetyczna Comptek LAQQD158YHP, czasami dopuszczany jest również sposób S/F, czyli pozostawiona tutaj jest dowolność.
• spręż [-] jest to stosunek ciśnienia tłoczenia do ciśnienia ssania. Może być to dla nas informacja o specyfice pracy agregatu chłodniczego
• rozruch [RSIR, RSCR, CSIR, CSR] – informuje nas o sposobie startu oraz pracy sprężarki

Ponadto ważnymi informacjami są: z jakim czynnikiem chłodniczym współpracuje sprężarka oraz w jakich temperaturach może pracować. Warto pamiętać, że przy różnych temperaturach pracy, sprężarki, jak każde urządzenia cechują się różnymi wydajnościami.