Компрессор чиллера: спиральный, винтовой, центробежный

Компрессор чиллера сжимает пар хладагента и тем самым переносит тепло от воды к конденсатору; от его типа зависят диапазон холодопроизводительности, способ регулирования, шум и обслуживание. В чиллерах для воды стоят спиральные, винтовые и центробежные компрессоры, реже поршневые. На расчёт холодопроизводительности тип компрессора не влияет, но влияет на то, насколько точно чиллер держит температуру при переменной нагрузке.

Спиральный компрессор

Спиральный компрессор сжимает газ между двумя спиралями: одна неподвижна, другая обкатывается по ней. Он герметичный, компактный, тихий и почти не требует обслуживания, но и не ремонтируется — при поломке его меняют целиком.

Спиральные компрессоры стоят в чиллерах малой и средней мощности. Чтобы набрать большую холодопроизводительность, в чиллер ставят несколько компрессоров — по два-три на контур, — и мощность меняется ступенями: включением и отключением компрессоров. Число пусков в час у спирального компрессора ограничено, поэтому в системе нужен достаточный объём воды — его считают в расчёте объёма бака-аккумулятора. При неправильном чередовании фаз он вращается в обратную сторону и быстро выходит из строя.

Винтовой компрессор

Винтовой компрессор сжимает газ двумя роторами с винтовыми зубьями. Он стоит в чиллерах средней и большой мощности, обычно полугерметичный: его можно вскрыть и отремонтировать на месте. Производительность регулируют плавно — золотником, который меняет рабочую длину винтов, или частотой вращения, — поэтому чиллер держит температуру воды без резких ступеней. Охлаждение самого винтового воздушного компрессора водой от чиллера — отдельная задача о винтовом компрессоре.

Винтовой компрессор работает с большим количеством масла: в контуре стоят маслоотделитель и подогрев картера, а масло меняют по регламенту производителя или по результатам анализа.

Центробежный и поршневой

Центробежный компрессор разгоняет газ рабочим колесом. Его ставят в самые крупные чиллеры — от нескольких сотен киловатт и выше, обычно на R134a и других хладагентах низкого давления; какие хладагенты приходят им на смену, рассказано в справочнике о замене R410A и чиллерах на R32 и R290. Он особенно экономичен при частичной нагрузке, есть исполнения на магнитных подшипниках, которым не нужно масло. При слишком малой нагрузке у него возникает помпаж — неустойчивая работа с обратными толчками газа, — поэтому у центробежных чиллеров есть нижний предел регулирования.

Поршневой компрессор — самая старая конструкция. В современных чиллерах для воды он встречается редко: его вытеснили спиральные и винтовые, а остался он в небольших и низкотемпературных машинах. Полугерметичные поршневые компрессоры регулируют отключением части цилиндров.

Подогрев картера компрессора

Подогрев картера — электрический нагреватель, ТЭН или нагревательный пояс на картере компрессора, который держит масло теплее остального контура, пока компрессор стоит. Без него хладагент в простое собирается в самом холодном месте — в масле — и растворяется в нём. При пуске давление в картере падает, растворённый хладагент вскипает, масло пенится и уходит в контур, и первые минуты компрессор работает почти без смазки.

• Когда работает. Подогрев включён, пока компрессор стоит, и отключается при пуске. Мощность ориентировочно десятки ватт у спиральных компрессоров и до нескольких сотен у винтовых; остальные нагреватели чиллера собраны в справочнике о ТЭНах для чиллера.
• Перед пуском после простоя чиллер держат под напряжением, чтобы масло прогрелось; сколько часов, указывает производитель, обычно не меньше 6–12. Поэтому на зиму чиллер не обесточивают.
• Признаки отказа — холодный картер у стоящего компрессора, шум и стук в первые секунды пуска, упавший уровень масла в смотровом стекле после пуска.

Инвертор и ступени

Инверторный компрессор меняет частоту вращения и подстраивает холодопроизводительность под нагрузку плавно. Чиллер с инвертором точнее держит температуру воды, реже запускает компрессор и экономичнее при частичной нагрузке, которая на производстве бывает большую часть времени. Где он нужен, а где хватает ступеней, разобрано в справочнике об инверторном чиллере.

Чиллер со ступенчатым регулированием включает и выключает компрессоры, и температура воды гуляет между уставками. Бак-аккумулятор сглаживает эти колебания: чем меньше ступеней, тем больше нужен бак. Для оборудования, которому нужна вода с точностью до долей градуса, — лазеров, реакторов, томографов — инвертор или большое число ступеней предпочтительнее.

Несколько компрессоров дают и резерв. Если они стоят в разных холодильных контурах, утечка или поломка в одном контуре не останавливает чиллер целиком — для непрерывного процесса это часто важнее экономичности.

Что из этого следует для подбора

• Тип компрессора выбирает производитель по холодопроизводительности и хладагенту; давления разных хладагентов собраны в справочнике хладагентов чиллеров.
• Для переменной нагрузки и точной температуры в опросном листе стоит указать нужную точность воды: тогда подберут инвертор или большее число ступеней; несколько небольших компрессоров дают и меньший пусковой ток — справочник о пусковом токе чиллера. Опросный лист — в справочнике о подборе чиллера.
• Для непрерывного процесса указывают требование к резерву: два независимых контура, два чиллера или модульный чиллер с резервным модулем.
• При ступенчатом регулировании проверяют объём воды в системе и дифференциал — о нём справочник о настройке чиллера: от них зависит, как часто запускаются компрессоры. Частые пуски — одна из аварий в справочнике о неисправностях чиллера.