Компрессор является основным элементом парокомпрессионной холодильной машины (в том числе и кондиционера), без него организация холодильного цикла в принципе невозможна. Кроме того, он же является основным потребителем электроэнергии. Поэтому энергоэффективность прибора (то есть, отношение вырабатываемой холодильной мощности к потребляемой электрической мощности) в первую очередь определяется энергоэффективностью электрокомпрессора. 

В холодильной технике применяется несколько его основных типов, причем каждый из них имеет свою область использования, определяемую плодотворность работы в том или ином диапазоне условий. Высокоэффективность определяется  параметром "адиабатическая эффективность" - отношением разности энтальпий сжимаемого газа на входе и выходе компрессора к затрачиваемой на это электрической мощности. У каждого типа она своя, это хорошо видно на рис.1.

На графике адиабатическая результативность для наглядности показана по отношению к поршневому компрессору холодильной мощностью 1 кВт.

Из графика видно, что спиральные компрессоры имеют максимум продуктивности в диапазоне потребляемой мощности 3-10 кВт, что примерно соответствует холодопроизводительности 10-30 кВт. Это объясняет, почему в мультизональных VRF-системах применяются спиральные компрессоры.  Базовые блоки таких систем как раз покрывают этот диапазон холодопроизводительностей. А винтовые компрессоры в этом диапазоне максимально эффективны.

Мультизональные системы являются достаточно специфическим видом систем кондиционирования, и требования к ним отличаются от требований к, скажем, бытовым кондиционерам. В случае VRF - систем, на первый план выходят такие эксплуатационные характеристики, как надежность и энергоэффективность. Именно с целью повышения этих характеристик компанией Mitsubishi Heavy Industries был разработан компрессор нового типа - 3D Scroll или спиральный компрессор с трехмерным сжатием.

Эта разработка является дальнейшим развитием принципа работы винтового компрессора. Как известно, рабочими элементом спирального компрессора является пара из подвижной и неподвижной спиралей особой формы. За счет взаимного движения спиралей, объем газа, заключенный между ними при перемещении к центру уменьшается, за счет этого происходит сжатие. В спиральном компрессоре с трехмерным сжатием также имеется пара из подвижной и неподвижной спирали. Но эти спирали имеют двойную кривизну, за счет чего сжатие газа происходит не только в радиальном (горизонтальном) направлении, но и в осевом (вертикальном).

За счет сжатия газа сразу в двух направлениях, при сохранении рабочего объема компрессора повышается его объемная производительность. Поэтому улучшение характеристик компрессора возможно двумя путями. Первый - при сохранении объемной производительности можно уменьшить габариты и массу компрессора и, тем самым, уменьшить габариты и массу блока, в котором он используется. Второй - при сохранении габаритов повысить прочность конструктивных элементов компрессора. В первом случае, снижаются затраты на транспортировку и монтаж, во втором - повышается надежность.

Принцип работы  3D Scroll в сравнении с обычным спиральным показан на рис. 2.

В 3D-Scroll Mitsubishi Heavy Industries применен компромиссный подход. С одной стороны, уменьшены габариты и вес, с другой - повышена толщина витков спиралей, за счет чего повышена надежность и долговечность. Кроме того, повышение объемной производительности позволило снизить частоту вращения ротора компрессора при сохранении той же холодопроизводительности, что снизило тепловые потери и повысило энергоэффективность.

Таким образом, применение спиральных установок с трехмерным сжатием в новом поколении мультизональных систем Mitsubishi Heavy Industries KX6 позволило повысить их важнейшие характеристики.

Оригинал статьи на сайте "Ассоциация Японские кондиционеры".