Prawda o sprężarkach typu scroll

Wiele różnych opinii na temat sprężarek typu scroll, jak również moje własne doświadczenia sprowokowały mnie do wyrażenia opinii na ten temat.

Budowa sprężarki Scroll

Z jednej strony możemy usłyszeć, że sprężarka scroll ma same zalety i dlatego zastąpi całkowicie tłokowe sprężarki hermetyczne i mniejsze sprężarki półhermetyczne. Z drugiej natomiast strony możemy się spotkać z opiniami, że są one przereklamowane i w wielu przypadkach dane podawane na ich temat są nieprawdziwe. Szczególnie w zakresie niskich temperatur odparowania można usłyszeć o nich wiele negatywnych opinii, łącznie z tą, że do instalacji mroźniczych się nie nadają lub nie osiągają parametrów podawanych w katalogach.

Budowa sprężarki

Na początek proponuję odrobinę historii. W 1905 r. opatentowano pierwszy projekt sprężarki spiralnej. Pod koniec lat siedemdziesiątych powstają pierwsze modele sprężarek komercyjnych. W połowie lat osiemdziesiątych mamy już do czynienia z wielkoseryjną produkcją sprężarek typu scroll przede wszystkim dla klimatyzacji. Natomiast od ok. 10 lat sprężarki scroll stosuje się również w instalacjach mroźniczych.

Cechy mechaniczne

Można wymienić dwie podstawowe cechy mechaniczne sprężarek spiralnych, które powodują, że są one uważane jako lepsze od sprężarek tłokowych. Jest to podatność osiowa i promieniowa. Budowa mechaniczna sprężarki scroll pozwala jej przetrwać okresowo krótkotrwale złe warunki pracy spowodowane np. zbyt dużą różnicą ciśnień (tłoczenia i ssania) lub zalaniem cieczą.

Podatność osiowa pozwala odciążyć części mechaniczne (spirale i łożyska) w przypadku zbyt wysokiego współczynnika ciśnienia (powyżej 20) spowodowanego np. zbyt nisko ustawionym presostatem niskiego ciśnienia, zbyt wysoko ustawionym presostatem wysokiego ciśnienia lub zabrudzonym zaworem rozprężnym. W pierwszym kroku odciążenie spiral umożliwia częściowe wewnętrzne przejście sprężonego gazu na stronę niskiego ciśnienia. W drugim kroku dochodzi do odciążenia uszczelnienia pływającego. Przechodzi ono do pozycji bliskiej jak w stanie zatrzymania sprężarki i następuje całkowite obejście gazu (ze strony tłocznej na ssącą). Gdy tylko współczynnik ciśnienia jest niższy od 20 to części mechaniczne wracają do pozycji jak w trakcie normalnej pracy sprężarki. Jest to, zatem odwracalny, mechaniczny system ochrony sprężarki. Nie może być traktowany jako system regulacji wydajności.

Podatność promieniowa umożliwia natomiast dobre dopasowanie ruchomej spirali do nieruchomej podczas normalnego trybu pracy. W przypadku krótkotrwałego zalania cieczą pozwala ruchomej spirali na rozłączenie z nieruchomą poprzez przesunięcie w poziomie. Dzięki temu nie dochodzi do zniszczenia sprężarki. W tym miejscu należy wyraźnie podkreślić, że ww. cechy mechaniczne sprężarek spiralnych dopuszczają krótkotrwałą pracę w złych warunkach. Nie należy natomiast myśleć, że zabezpieczą nas przed wszystkimi błędami w źle wykonanej instalacji chłodniczej. Wbrew niektórym opiniom, że są one niezniszczalne, sprężarki te można uszkodzić. Pisze o tym dlatego, że coraz częściej z powodu małej ilości inwestycji firmy, które do tej pory zajmowały się instalacjami wodnymi lub c.o., przystępują do samodzielnego montażu całego układu chłodniczego lub tylko samej instalacji bez wcześniejszego przygotowania teoretycznego i praktycznego. Wydaje im się, że firmy chłodnicze mają wygórowane ceny za swoje usługi. Najbardziej drastyczny i zarazem trudno wyobrażalny przypadek, o jakim słyszałem, to wykonanie próby ciśnieniowej instalacji „freonowej“ przy pomocy wody. Na szczęście, zmieniły się już przepisy i od osób projektujących, montujących i serwisujących instalacje chłodnicze wymaga się odpowiednich uprawnień. Starannie i czysto wykonana instalacja wraz z jej osuszeniem jest w dużej części gwarantem długoletniej bezawaryjnej pracy sprężarki. Ważne są również inne czynniki, jak prawidłowo poprowadzona instalacja (szczególnie po stronie ssącej), dobrze dobrane średnice rurociągów, właściwe nastawy na presostatach, miejsce zamontowania zaworu elektromagnetycznego, odpowiednio dobrany i wyregulowany zawór rozpręży itp.

Sprężarki tłokowe a sprężarki spiralne

Nie liczmy jednak, że zalewana czynnikiem chłodniczym sprężarka scroll nie ulegnie uszkodzeniu. Pomimo że jest możliwe (dopuszczalne) dostanie się pomiędzy spirale czynnika chłodniczego w postaci cieczy to należy pamiętać, że gaz wpierw dopływa króćcem ssącym do zewnętrznego płaszcza (obudowy sprężarki hermetycznej), na której dnie znajduje się olej. Wiadomo, że rozrzedzony czynnikiem chłodniczym olej nie jest dobrym środkiem smarującym. W takich warunkach, prędzej czy później dojdzie do zatarcia sprężarki. Dlatego tak ważne są przeglądy serwisowe, minimum dwa razy do roku. Każdy nowy układ jest uruchamiany przy panujących w danym dniu warunkach atmosferycznych i zapotrzebowaniu chłodniczym. W czasie roku każdy z tych czynników może się zmienić (szczególnie w okresach przejściowych). Dlatego bardzo ważna jest powtórna regulacja całego układu i sprawdzenie prawidłowej pracy wszystkich elementów instalacji chłodniczej.

Innymi podawanymi zaletami sprężarek spiralnych w stosunku do tłokowych są:

• brak zaworów ssących i tłocznych,
• brak objętości szkodliwej. wydajność objętościowa sprężarki spiralnej jest bardzo bliska 1,
• małe wymiary i waga - sprężarka scroll zajmuje tylko 1/3 powierzchni zajmowanej przez sprężarkę półhermetyczną tej samej mocy - waży 4 razy mniej, daje to oszczędności na transporcie i przestrzeni w maszynowni,
• tylko część gazu przepływa przez silnik, aby go ochłodzić, a dzięki czemu wewnętrzny spadek ciśnienia jest mniejszy,
• gazy ssania nie są przegrzane przed wejściem do komór sprężania, ich gęstość pozostaje tak duża jak tylko to możliwe,
• przy tej samej wydajności objętościowej wydajność chłodnicza sprężarek typu scroll jest większa od wydajności sprężarek tłokowych,
• w przypadku sprężarki spiralnej pobór mocy jest prawie niezależny od temperatury odparowania.

O ile pierwsze pięć zalet jest bezspornych, to pozostałe dwie można poddać dyskusji. To, co w wyższych temperaturach odparowania jest zaletą sprężarek typu scroll, w niskich temperaturach odparowania może być wadą lub co najmniej brakiem zalet w stosunku do sprężarek tłokowych. Ale ten problem proponuję omówić w jednym z następnych wydań.

„Magazynu Instalatora“.
Przemysław Flagmański

Źródło: ''