Copeland Scroll zalety zastosowania i metody sterowania W niniejszym artykule przedstawiono zagadnienie regulacji wydajności sprężarkowych systemów chłodniczych mniejszych mocy z wieloma parownikami z wykorzystaniem technologii Scroll firmy Copeland, omówiono sposób i metody sterowania chłodniczych sprężarek Scroll, oraz zasygnalizowano zalety zastosowania powyższej technologii w odniesieniu do wykorzystania przetwornic częstotliwości. Regulacja wydajności złożonych systemów chłodniczych z wieloma parownikami jest zagadnieniem skomplikowanym i do niedawna nastręczała wiele trudności. Dotyczy to przede wszystkim systemów, których zapotrzebowanie na moc chłodniczą jest na tyle niewielkie, że najbardziej optymalnym rozwiązaniem jest zastosowanie agregatu skraplającego składającego się jednej lub dwóch sprężarek. Im więcej sprężarek w układzie, tym szerszy zakres regulacji wydajności a tym samym mniej trudności z dopasowaniem wydajności chłodniczej do zapotrzebowań systemu. W przypadku systemu z wieloma parownikami, którego całkowite zapotrzebowanie na wydajność chłodniczą (przy temperaturze odparowania czynnika chłodniczego na poziomie -10 C) zasilanego jedną sprężarką nie przekracza 10kW, realizacja obciążenia częściowego nie jest zadaniem łatwym. Jeżeli zastosowano sprężarkę semihermetyczną, będzie to najprawdopodobniej sprężarka dwucylindrowa, której regulacja wydajności poprzez zblokowanie ssania poszczególnych cylindrów nie jest możliwa. Zastosowanie standardowej sprężarki spiralnej ze względu na brak możliwości regulacji wydajności także nie rozwiązuje problemu. Rozwiązaniem może być zastosowanie przetwornicy częstotliwości, która poprzez zmianę częstotliwości zmienia prędkość silnika elektrycznego, co w konsekwencji zmienia wydajność sprężarki. Aby regulacja wydajności była możliwie efektywna i odbywała się w odpowiednio szerokim zakresie, przetwornica częstotliwości powinna posiadać możliwość zmiany częstotliwości przynajmniej w zakresie 25 65Hz. Większość sprężarek semihermetycznych Copeland przystosowana jest do pracy w powyższym zakresie częstotliwości. W przypadku sprężarek spiralnych, zastosowanie przetwornic częstotliwości jest mocno ograniczone. Wynika to głównie z dwóch powodów. Sprężarka spiralna, z uwagi na swoją konstrukcję wewnętrzną nie posiada pompy olejowej. Olej rozprowadzany jest do elementów współpracujących poprzez wydrążone wewnątrz wału kanały a do prawidłowego smarowania niezbędna jest odpowiednia wartość siły odśrodkowej, którą zapewnia odpowiednio duża prędkość obrotowa silnika elektrycznego. Dodatkowo, w sprężarkach spiralnych Copeland z uwagi na zabezpieczenie wewnętrzne sprężarki przed powrotem cieczy lub przedostanie się brudu do wnętrza zestawu spiral, zwane podatnością promieniową, wymagana jest odpowiednio duża prędkość obrotowa silnika elektrycznego do utrzymania zestawu spiral w położeniu pracy umożliwiając tym samym efektywne sprężanie gazu. Z kolei zbyt duża prędkość silnika elektrycznego powoduje, że działające siły mogą doprowadzić do zniszczenia zestawu spiral, bez względu na typ sprężarki i jej producenta. Zatwierdzony przedział zmiany częstotliwości dla sprężarek spiralnych Copeland wynosi 50 60Hz, co z uwagi na możliwość zmiany wydajności sprężarki nie jest zadowalający. Zastosowanie przetwornicy częstotliwości wiąże się także i innymi trudnościami, istotnymi z punktu widzenia poprawnej pracy instalacji i niezawodności systemu. Przetwornica częstotliwości powinna być dobierana dla warunków maksymalnego obciążenia, czego wynikiem jest wybór sprężarki, która przy normalnej pracy jest przewymiarowana. Ponad 75% czasu pracy w ciągu roku, zapotrzebowanie na wydajność systemu waha się w przedziale 40 80%. Zapotrzebowanie maksymalnej, zakładanej w procesie doboru urządzeń wydajności chłodniczej to zaledwie około 2% czasu pracy instalacji. Praca sprężarki przy niskich częstotliwościach (mała wydajność) zmniejsza przepływ masowy przez sprężarkę, co ogranicza chłodzenie silnika i powoduje wzrost temperatury tłoczenia. Praca sprężarki przy niskich częstotliwościach wiąże się również z zawężeniem koperty pracy. Ponadto, przy niskich częstotliwościach i zmniejszonym przepływie masowym maleją prędkości czynnika w rurociągach. Prędkości te są często niewystarczające dla prawidłowego powrotu oleju do sprężarki. Przy zastosowaniu przetwornic częstotliwości szczególną uwagę należy poświęcić gospodarce olejowej, która musi gwarantować jego właściwy powrót do sprężarki. Wiąże się to bardzo często ze skomplikowaną i kosztowną aranżacją rurociągów oraz równie skomplikowanym sterowaniem.
Z kolei praca sprężarki przy wysokich częstotliwościach (duża wydajność), oprócz występowania dużych sił działających na współpracujące elementy prowadzących do znacznie szybszego ich zużycia, powoduje zwiększony wypływ oleju ze sprężarki, co również może prowadzić do kłopotów ze smarowaniem. Zastosowanie przetwornic częstotliwości powoduje występowanie większych wibracji oraz może wywołać zjawisko rezonansu, które należy eliminować poprzez unikanie wywołujących go prędkości. Rama agregatu czy zespołu sprężarkowego musi być grubsza, odpowiednio wytrzymała i umocowana na tłumikach drgań. Aby zapobiec przenoszeniu wibracji na pozostałe elementy rurociągów, należy używać giętkich połączeń, co po zsumowaniu powoduje zwiększenie kosztów urządzenia. Z uwagi na to, że częstotliwość zmienia się skokowo o określoną wielkość, dopasowanie wydajności przy wykorzystaniu przetwornic częstotliwości nie odbywa się w sposób natychmiastowy. Przetwornice częstotliwości generują także zakłócenia elektromagnetyczne, zatem nie mogą być stosowane tam, gdzie pracują czułe urządzenia elektroniczne. Z uwagi na powyższe zagadnienia, firma Copeland opracowała zupełnie inną koncepcję regulacji wydajności swoich sprężarek spiralnych zwaną technologią Scroll, która umożliwia płynną i bardzo szybką regulację wydajności w przedziale 10-100% wydajności nominalnej. Sprężarki Scroll są idealnym, prostym, tanim i zarazem niezawodnym rozwiązaniem, zarówno dla systemów chłodniczych zasilanych jedną sprężarką, jak i dla systemów zasilanych zespołami sprężarkowymi, gdzie mamy do czynienia z dużą ilością parowników. Spreżarka Copeland Scoll umożliwiająca płynną regulację wydajności w bardzo szerokim zakresie 10-100% wydajności nominalnej doskonale sprawdza się wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba dopasowania wydajności chłodniczej do ciągle zmieniającego się zapotrzebowania, precyzyjnego utrzymania parametrów (temperatura, wilgotność) na wymaganym poziomie, oraz gdzie z uwagi na występowanie czułych urządzeń elektronicznych nie zaleca się stosowania innych metod regulacji wydajności, które generują zakłócenia elektromagnetyczne. Przykładem obiektów, gdzie zazwyczaj występuje duża ilość parowników a całkowite zapotrzebowanie mocy chłodniczej jest stosunkowo niewielkie to między innymi: sklepy osiedlowe, markety, restauracje, hotele, obiekty cateringowe, piekarnie, stacje paliw, serwerownie itp. Obecnie, dostępne są dwa modele sprężarek Scroll przeznaczone do zastosowań w chłodnictwie o oznaczeniu ZBD30 i ZBD45. Ich wydajność (zgodnie z normą PN-EN 12900 dla średniego zakresu temperatur) to odpowiednio około 7 i 10kW a wydajność może być regulowana od 1kW wzwyż. Dostępne są także cztery modele agregatów skraplających, w których zastosowano powyższe modele sprężarek. W zależności od modelu, są to agregaty zawierające jedną lub dwie sprężarki. W agregatach z dwiema sprężarkami jedna sprężarka jest sprężarką Scroll a druga standardową sprężarką spiralną Copeland. Zaletą technologii Scroll jest jej prostota. Każda standardowa sprężarka spiralna Copeland Scroll posiada unikatową własność zwaną podatnością osiową. Pozwala ona nieruchomej spirali na niewielkie przesunięcie osiowe, w celu zabezpieczenia urządzenia przed zbyt wysokim stosunkiem ciśnień spowodowanym np. zabrudzonym skraplaczem, czy zbyt wysoką nastawą presostatu wysokiego ciśnienia. Optymalna siła łącząca dwie spirale ze sobą podczas pracy sprężarek spiralnych Copeland zapewnia ich wysoką sprawność. Technologia Scroll do regulacji wydajności wykorzystuje powyższą właściwość. Sprężarka Scroll składa się z tych samych elementów co standardowa sprężarka Copeland typu Scroll. Zmiany konstrukcyjne obejmują elementy znajdujące się powyżej spirali orbitującej. Jedną z widocznych na pierwszy rzut oka różnic pomiędzy standardową sprężarką Copeland typu Scroll a sprężarką Scroll jest linia z zaworem elektromagnetycznym długiej żywotności, łącząca stronę tłoczną sprężarki z króćcem ssawnym. Zawór elektromagnetyczny umieszczono pionowo, co jest istotne ze względu na jego prawidłową pracę. Zmiany konstrukcyjne sprężarki Scroll w odniesieniu do standardowej sprężarki spiralnej Copeland przedstawia rysunek 1.
Rys. 1 Zmiany konstrukcyjne sprężarki Scroll w odniesieniu do standardowej sprężarki spiralnej Copeland Podatność osiowa umożliwia pracę sprężarki Scroll w dwóch stanach: obciążenia (100% wydajności) oraz odciążenia (0% wydajności). Ze stanem obciążenia mamy do czynienia w sytuacji, gdy spirale ściśle do siebie przylegają, sprężarka zachowuje się jak standardowa sprężarka spiralna tłocząc czynnik chłodniczy do systemu z pełną wydajnością. W momencie, gdy górna spirala uniesie się na około 1mm ponad spiralę orbitującą (podatność osiowa), pomimo pracy silnika z maksymalną prędkością, nie ma przepływu masowego przez sprężarkę, sprężarka nie spręża czynnika chłodniczego a jej wydajność jest równa 0. Regulację wydajności uzyskuje się poprzez naprzemienną pracę sprężarki w stanach obciążenia i odciążenia w ściśle określonym przedziale czasowym, co możliwe jest dzięki modulacji czasu trwania impulsu podawanego na zawór elektromagnetyczny w jednostce czasu. Tłok ster. Regulacja wydajności Copeland Scroll Zawór el. Wejście Zawór Elektromagn. (Zawór zasilany) Sprężarka Tłoczenie Wydajność zerowa (Brak tłoczenia) Spirale rozłączone Tłoczenie Zawór 5 1 7 1 1 5 Elektromagn. 0 20 Czas 40 60 Spirale złączone (Brak zasilania zaworu) Pełna wydajność Rys. 2 Mechanizm regulacji wydajności sprężarki Copeland Scroll Zgodnie z rysunkiem 2 widoczna jest linia łącząca stronę tłoczną ze stroną ssawną sprężarki, w którym znajduje się umieszczony pionowo zawór elektromagnetyczny. Gdy zawór elektromagnetyczny jest zamknięty (zawór nie jest zasilany), zarówno nad, jak i pod tłokiem sterującym panuje jednakowe ciśnienie tłoczenia, dzięki czemu spirale ściśle do siebie przylegają i sprężarka pracuje z pełną 100% wydajnością. Gdy zawór elektromagnetyczny jest otwarty (zawór jest zasilany), ciśnienie nad tłokiem sterującym obniża się do ciśnienia ssania, podczas gdy ciśnienie pod tłokiem jest ciśnieniem tłoczenia. Siła pochodząca z różnicy ciśnień powoduje uniesienie górnej spirali (rozłączenie zestawu spiral). Przy rozłączonym zestawie spiral sprężarka nie spręża czynnika chłodniczego, pracując w stanie odciążenia (wydajność 0%). Ponieważ wał silnika niezależnie od tego, czy spirale współpracują ze sobą czy nie, zawsze obraca się z maksymalną prędkością, zatem nie ma niebezpieczeństwa utraty właściwego smarowania wewnątrz sprężarki. Poza tym, gdy sprężarka znajduje się w stanie odciążenia, nie tłocząc czynnika chłodniczego do systemu, olej również nie opuszcza sprężarki. Tłoczenie odbywa się zawsze z pełną prędkością, zatem nawet przy minimalnej wydajności nie występują problemy z powrotem oleju do sprężarki. Czas, w którym występuje zależność pomiędzy stanem obciążenia i odciążenia nazywa się czasem
cyklu. Czas cyklu może być stały zalecany czas cyklu wynosi 20 sek., lub zmienny w przedziale 10 30 sek. Minimalna 10% wydajność sprężarki dla minimalnego 10 sekundowego czasu cyklu występuje wtedy, gdy 9 sekund sprężarka pracuje w stanie odciążenia a przez 1 sekundę tłoczy czynnik chłodniczy do systemu. Minimalny czas w którym sprężarka tłoczy czynnik do systemu niezbędny jest, aby zagwarantować właściwe chłodzenie silnika elektrycznego przez opływające go pary czynnika chłodniczego i wyznacza dolny zakres regulacji wydajności. Regulacja wydajności w sprężarce Scroll sprowadza się do podawania napięcia na zawór elektromagnetyczny w zależności od zapotrzebowania na moc chłodniczą panującego w układzie. Istnieją dwie możliwości sterowania. Pierwsza metoda, znajdująca zastosowanie w układach klimatyzacyjnych typu multispilt bazuje na różnicy temperatur pomiędzy temperaturą rzeczywistą panującą w klimatyzowanym pomieszczeniu a temperaturą zadaną. Druga możliwość, stosowana głównie w chłodnictwie bazuje na ciśnieniu ssania a wydajność sprężarki wyznaczana jest przez odpowiedni sterownik [1]. Do regulacji wydajności sprężarki Scroll służą dwa sterowniki firmy Alco Controls model EC2-55X oraz EC3-62X, przy czym EC2 ma możliwość sterowania do dwóch sprężarek, a EC3 do czterech sprężarek jednocześnie, z których jedna jest sprężarką Copeland Scroll a pozostałe to standardowe sprężarki spiralne Copeland. Sposób regulacji wydajności sprężarki Scroll przy pracy równoległej ze standardowymi sprężarkami spiralnymi przedstawia rysunek 3. 40 Wydajność (kw) 30 20 10 Rys. 3 Wydajność całkowita Tylko Sprężarka o Sprężarka o Stałej Stałej wydajności wydajności 1 1 + Stała wydajność + Stała wydajność Sprężarka o Stałej wydajności 3 Sprężarka o Sprężarka o Stałej Stałej wydajności wydajności 2 2 Sprężarka o Stałej wydajności 1 + Stała wydajność Zespół sprężarkowy (4 sprężarki): (średnie temperatury: t e = -10 C) Wydajność całkowita: 40kW 1 x Scroll ZBD45KCE-TFD 3 x Standard ZB45K4E-TFD Ciągła regulacja wydajności w całym zakresie! Sterownik EC3-622 Sposób regulacji wydajności zespołu sprężarkowego z czterema sprężarkami z zastosowaniem technologii Copeland Scroll W przypadku zastosowania technologii Scroll w agregacie skraplającym złożonym z dwóch sprężarek, bądź zespole sprężarkowym składającym się z czterech sprężarek z których tylko jedna jest sprężarką Scroll, uzyskujemy możliwość ciągłej regulacji wydajności w przedziale już nie 10 100% jak to ma miejsce w przypadku jednej sprężarki lecz w przedziale 5-100% w przypadku agregatu i 2.5 100% w przypadku zespołu sprężarkowego, uwzględniając ilość sprężarek w zespole. Zgodnie z rysunkiem 3 wydajność regulowana jest w ten sposób, że sprężarka Scroll załącza się jako pierwsza a wyłącza jako ostatnia. W sytuacji gdy występuje zapotrzebowanie na moc chłodniczą, sprężarka Scroll zaczyna pracę od 10% swojej wydajności i wraz ze wzrostem zapotrzebowania zwiększa swoją wydajność. W momencie uzyskania maksymalnej wydajności i dalszego wzrostu zapotrzebowania na moc chłodniczą sterownik załącza kolejną sprężarkę o stałej wydajności, a wydajność sprężarki Scroll ustala na takim poziomie, aby utrzymywać zadaną wartość ciśnienia ssania. Gdy zapotrzebowanie na moc chłodniczą zespołu wynosi 100% mamy do czynienia z sytuacją, gdy w zespole sprężarkowym wszystkie sprężarki pracują z pełną wydajnością. Jeżeli zapotrzebowanie na moc chłodniczą zmniejsza się, pierwsza reaguje sprężarka Scroll odpowiednio dopasowując swoją wydajność. Jeżeli osiągnie minimalną wartość 10% wydajności a w systemie zapotrzebowanie na moc chłodniczą spada, sterownik odłącza sprężarkę standardową o
stałej wydajności, a sprężarka Scroll dopasowuje swoją wydajność do aktualnego zapotrzebowania. Uzyskujemy w ten sposób ciągłą regulację wydajności w niemalże całym zakresie wydajności. Zapotrzebowanie na procentową wydajność sprężarki, oparte na różnicy ciśnień pomiędzy wartością zadaną, a wartością rzeczywistą, wyliczane jest przez sterownik za pomocą algorytmu sterowania PID. W oparciu o algorytm sterowania PID w regulacji wydajności sprężarki Scroll wyróżnić można trzy etapy przedstawione na rysunku 4. 1 de Wyjście= Kp e( t) + Ki e( t) dt+ Kd τ dt Rys. 4 Zasada działania algorytmu sterowania PID przy regulacji wydajności sprężarek Scroll Zgodnie z rysunkiem 4, etap pierwszy występuje wówczas, gdy różnica temperatur pomiędzy wartością zadaną, a wartością rzeczywistą jest duża (przedział czasowy od t 1 do t 2 ). Wydajność sprężarki jest wtedy duża, aby szybo zmniejszyć temperaturę wewnątrz pomieszczenia (obniżyć ciśnienie ssania). Etap drugi to stabilizacja temperatury (przedział czasowy od t 2 do t 3 ). Wydajność sprężarki odpowiednio maleje. Etap ostatni (powyżej t 3 ) to etap kontroli temperatury w pomieszczeniu (utrzymanie ciśnienia ssania możliwie jak najbliżej wartości zadanej). Wielkością mierzoną w tym przypadku jest ciśnienie ssania [2]. Sterownik elektroniczny dla potrzeb sprężarki Scroll musi zawierać w sobie zarówno odpowiedni osprzęt, jak i oprogramowanie. Do osprzętu zalicza się wyjście tyrystorowe (z uwagi na dużą cykliczność) sterowane długością czasu trwania impulsu niezbędne dla zaworu elektromagnetycznego długiej żywotności (PWM), wyjście na stycznik sprężarki (podobnie jak w przypadku standardowej sprężarki) oraz wejście czujnika temperatury mierzącego wartość temperatury na tłoczeniu w sprężarce Scroll. Z uwagi na konstrukcję wewnętrzną, wymienione powyżej modele sprężarek Scroll nie posiadają termistora umieszczonego wewnątrz spirali nieruchomej. Sterownik powinien posiadać także możliwość komunikacji ze sterownikiem systemowym, podobnie jak w przypadku standardowych sterowników. Do dodatkowego oprogramowania niezbędnego dla potrzeb regulacji wydajności sprężarek Scroll można zaliczyć algorytm sterujący czasem trwania impulsu PWM (Pulse Width Modulation), algorytm filtrujący odczyt ciśnienia ssania lub filtrujący wyjście PWM oraz czas cyklu, którego nastawa fabryczna powinna wynosić 20 sek, gwarantując poprawną pracę instalacji bez względu na jej wielkość i stopień skomplikowania. Możliwość zmiany czasu cyklu przeznaczona jest dla dostrojenia pracy instalacji w zależności od poziomu wydajności a dokładniej zoptymalizowania pracy sprężarki Scroll pod względem zarówno dostarczanej wydajności chłodniczej jak i efektywności energetycznej. Elementem decydującym jest tu charakterystyka pracy silnika elektrycznego a dokładnie zależność pomiędzy mocą czynną i bierną w funkcji czasu cyklu. Upraszczając zagadnienie można stwierdzić, że im większa procentowa wydajność chłodnicza, tym czas cyklu powinien być krótszy i odwrotnie, im mniejsza procentowa wydajność systemu, tym czas cyklu powinien być dłuższy. Sterownik agregatu skraplającego firmy Alco model EC2-55X ma możliwość sterowania maksymalnie dwiema sprężarkami. Jedna z nich to sprężarka standardowa sterowana na zasadzie włącz/wyłącz a druga może być sprężarką Scroll, której praca sterowana jest poprzez wyjście tyrystorowe przeznaczone dla zaworu elektromagnetycznego długiej żywotności regulowane czasem trwania
impulsu. Sterownik może również sterować wyłącznie jedną sprężarką (małe instalacje), która może być sprężarką Scroll. Sterownik EC2-55X posiada również możliwość regulacji ciśnienia skraplania i przystosowany jest do podłączenia regulatora prędkości obrotowej wentylatorów skraplacza firmy Alco typu FSP lub przetwornicy częstotliwości. Regulacja ciśnienia skraplania odbywa się poprzez wyjście 0-10V. Sterownik posiada również możliwość nastawy minimalnej wydajności sprężarki Scroll. Nastawa fabryczna wynosząca 10%, w miarę potrzeby może być zwiększona. Czas cyklu można regulować w przedziale 10-30 sek. Schemat połączeń sterownika EC2-55X przedstawia rysunek 5. Wejścia: 1 Ciśnienie ssania 2 Ciśnienie tłoczenia 3 Zabezpieczenie sprężarki 1 4 Zabezpieczenie sprężarki 2 5 Czujnik temperatury tłoczenia Wyjścia: 6 Do sprężarki Scroll 7 Do sprężarki Standardowej 8 Wentylator przystosowany do regulacji prędkości obrotowej 10 Regulator prędkości wentylatora skraplacza 11 Sterowanie wydajnością sprężarki Scroll Rys. 5 Schemat połączeń sterownika firmy Alco model EC2-55X Sterownik zespołu sprężarkowego firmy Alco model EC3-62X posiada możliwość sterowania pracą do czterech sprężarek, z których jedna może być sprężarką Scroll. Regulacja wydajności sprężarki Scroll odbywa się w sposób identyczny jak w przypadku sterownika agregatu skraplającego EC2-55X. Należy pamiętać, że w odróżnieniu od sterownika EC2-55X, sterownik EC3-62X jest sterownikiem zespołu sprężarkowego a nie sterownikiem agregatu skraplającego, zatem nie posiada możliwości regulacji ciśnienia skraplania. W celu regulacji ciśnienia skraplania należy zastosować sterownik sterujący pracą skraplacza np. model EC3-75X. Sterownik EC3-62X, podobnie jak sterownik EC2-55X, posiada możliwość nastawy minimalnej wydajności sprężarki Scroll. Nastawa fabryczna wynosząca 10%, może być zwiększona. Czas cyklu można regulować w przedziale 10-30 sek. Schemat połączeń sterownika EC3-62X przedstawia rysunek 6. Wejścia: 1 Temperatura tłoczenia do 4 sprężarek 2 Ciśnienie ssania 3 Ciśnienie tłoczenia 4 Wejścia alarmowe do 4 sprężarek 5 Alarm niskiego ciśnienia 6 Alarm wysokiego ciśnienia 7 Alarm poziomu oleju 8 Alarm poziomu czynnika Wyjścia: 9 Do 4 sprężarek standardowych 10 Sterowanie wydajnością sprężarki Scroll Rys. 6 Schemat połączeń sterownika firmy Alco model EC2-55X Kompletny pakiet elementów umożliwiający zastosowanie technologii Scroll w układzie chłodniczym obejmuje: - sprężarka Scroll z zaworem elektromagnetycznym długiej żywotności (dostępny wyłącznie w Copeland) - sterownik elektroniczny
Niezawodność technologii Scroll jest ściśle związana z jakością zaworu elektromagnetycznego. Zawór ten to zawór elektromagnetyczny długiej żywotności testowany na 40 milionów cykli, co w warunkach rzeczywistych odpowiada okresowi ciągłej pracy równemu 15 lat. W związku z możliwością uszkodzenia elementów przy transporcie, zawór elektromagnetyczny nie jest montowany fabrycznie, lecz dostarczany luzem. Wszystkie niezbędne wytyczne co do montażu oraz średnicy i sposobu prowadzenia połączenia strony tłocznej ze stroną ssawną znajdują się w dokumentacji technicznej Copeland. Sterownik elektroniczne EC2 i EC3 dla prawidłowej pracy wymagają: - kompletu złączek K02-540 (dla sterownika EC2) lub K03-620 (dla sterownika EC3) - przetwornika niskiego ciśnienia PT4-07S wraz z przewodem np. PT4-L60 - transformatora ECT-323 (dla sterownika EC2) lub ECT-623 (dla sterownika EC3) Sterowniki elektroniczne Alco sterujące pracą sprężarek Scroll podobnie jak pozostałe sterowniki firmy Alco standardowo dostępne w wersji LON lub TCP/IP. W przypadku mniejszych instalacji, gdzie całkowita ilość sterowników nie przekracza 20 sztuk, bardzo ciekawym i przyjaznym dla użytkownika rozwiązaniem jest komunikacja TCP/IP. Serowniki te, podobnie jak komputery PC posiadają swój numer IP i możliwa jest ich praca w sieci. Do komunikacji ze sterownikiem w wersji TCP/IP nie potrzebne jest żadne dodatkowe kosztowne oprogramowanie czy specjalnie przystosowany do tego celu komputer. Komunikacja odbywa się poprzez zwykły przewód sieciowy (dostępny w każdym sklepie informatycznym) łączący sterownik ze zwykłym komputerem PC posiadającym standardową przeglądarkę internetową. Każdy sterownik w wersji TCP/IP posiada wbudowaną stronę, dzięki której możliwa jest współpraca z komputerem i dokonywanie nastaw. Wizualizację strony sterownika Alco w wersji TCP/IP przedstawia rysunek 7. Rys. 7 Wizualizacja komunikacji sterownika Alco w wersji TCP/IP z komputerem PC Możliwa jest komunikacja bezpośrednia komputer PC sterownik, lub komunikacja sieciowa pomiędzy komputerem PC a kilkunastoma sterownikami. Komunikacja sieciowa z uwagi na dużą ilość sterowników wymaga routera, dzięki któremu możliwe jest utworzenie sieci. Jeżeli dany obiekt posiada łącze internetowe, co obecnie nie stanowi żadnej bariery technicznej ani nie generuje dużych kosztów, dostęp do sterownika/sterowników możliwy jest z dowolnego miejsca na świecie. Jest to bardzo pomocne w przypadku serwisu instalacji, gdzie możliwy jest podgląd, śledzenie parametrów pracy i zmiany nastaw, czy zdalna obsługa serwisowa. W przypadku wystąpienia alarmu, sterownik może
przesłać konkretną informację na adres mailowy czy telefon komórkowy w formie wiadomości sms. Istnieje także możliwość klasyfikacji ważności alarmów. Dostęp do sterownika jest ograniczony i chroniony hasłem, co daje możliwość komunikacji wyłącznie uprawnionym do tego osobom. Przykład aranżacji sieci lokalnej TCP/IP niedużej instalacji np. sklepu osiedlowego przedstawia rysunek 8. TCP/IP Ethernet Rys. 8 Przykład sieci lokalnej TCP/IP Ethernet niewielkiej instalacji z czterema sterownikami firmy Alco i sterownikiem EC2-552 agregatu skraplającego zasilanego sprężarką Copeland Scroll Przedstawione powyżej możliwości to jedynie wybrane możliwości jakie dają sterowniki w wersji TCP/IP firmy Alco Controls. Przedstawiona na rysunku 8, niewielka instalacja chłodnicza sklepu osiedlowego, w praktyce byłaby zasilana trzema osobnymi agregatami skraplającymi, umieszczonymi wewnątrz budynku. Dwa agregaty wbudowane wewnątrz lad chłodniczych o łącznym zapotrzebowaniu około 3kW mocy chłodniczej (dwie lady o długości około 2.5m) oraz jeden agregat dla potrzeb komory chłodniczej o mocy około 4kW, który zazwyczaj umieszczany jest na dachu komory. Całkowite zapotrzebowanie na moc chłodniczą obiektu wynosi zatem 7kW. Trzy agregaty chłodnicze oznaczają użycie trzech sprężarek, trzech skraplaczy, trzech wentylatorów, trzech zestawów komponentów elektrycznych w skrzynkach przyłączeniowych itp. Agregaty umieszczone wewnątrz sklepu są źródłem hałasu oraz podwyższają temperaturę wewnątrz sklepu co z jednej strony negatywnie wpływa na wydajność mebli chłodniczych a z drugiej, generowane przez nie ciepło należy uwzględnić przy doborze odpowiedniego klimatyzatora. Alternatywnym rozwiązaniem dla powyższej instalacji jest agregat skraplający wyposażony w jedną sprężarkę Scroll ZB30 generującą wydajność równą 7kW, posiadający możliwość ciągłej regulacji wydajności od 1kW w górę. Dodatkową zaletą sprężarek Scroll jest to, że mogą być stosowane jako zamienniki sprężarek standardowych ZB30 i ZB45 zamontowanych w istniejących już instalacjach. Wielkość korpusu i rozstaw otworów pod zamocowanie do ramy jest dokładnie ta sama, rozstaw króćców przyłączeniowych i ich średnice są identyczne a zasada pracy sprężarek Scroll eliminuje konieczność zmian średnic rurociągów i gwarantuje prawidłowy powrót oleju do sprężarki nawet przy minimalnej wydajności chłodniczej. Podsumowując technologię Scroll, należy zwrócić uwagę na następujące zalety wynikające z jej zastosowania: - nowa, prosta koncepcja regulacji wydajności sprężarek typu Scroll, wykorzystująca podatność osiową spirali nieruchomej, - ciągła regulacja wydajności w przedziale 10 100% wydajności nominalnej,
- szybkie dopasowanie wydajności sprężarki do obciążenia systemu (teoretycznie w ciągu 20 sekund możliwe jest przejście z 10 do 100% wydajności. W praktyce czas ten jest nieco dłuższy z uwagi na filtr sygnału, dzięki któremu uzyskujemy stabilną pracę instalacji), - identyczna koperta pracy w całym zakresie regulacji wydajności (zagwarantowane prawidłowe chłodzenie silnika elektrycznego), - właściwy powrót oleju nawet przy minimalnej wydajności, - niski poziom głośności i niewielkie wibracje, brak zjawiska rezonansu, - brak zakłóceń elektromagnetycznych, możliwość stosowania tam gdzie pracują czułe urządzenia elektroniczne, - regulacja wydajności wymaga jedynie zastosowania sterownika elektronicznego, - zaawansowane możliwości sterowników TCP/IP. Technologia Scroll to znakomite i niezawodne rozwiązanie trudności wynikających z potrzeby regulacji wydajności obiektów chłodniczych z dużą ilością odbiorników i stosunkowo niewielkim całkowitym zapotrzebowaniu mocy chłodniczej. Nie oznacza to jednak, że metoda ta jest mniej atrakcyjna dla układów o dużych mocach. Niebawem na rynku pojawi się trzeci sterownik zespołu sprężarkowego firmy Alco przystosowany dla potrzeb sprężarek. Będzie on sterował pracą do ośmiu sprężarek w tym jednej sprężarki Scroll. Bibliografia: [1] Adam Głowala, Scroll - regulacja przyszłości, Chłodnictwo, 2006; 6/2006 [2] Adam Głowala, Technologia Scroll, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna, 2005; 5(111) Materiały wewnętrzne Alco Controls Materiały wewnętrzne Copeland