ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΠΟΦΟΡΤΩΣΗΣ Ή ΕΛΕΓΧΟΥ

48

7. Συστήματα Αποφόρτωσης ή Ελέγχου της Ικανότητας των Συμπιεστών(capacity controls)Σε ένα ψυκτικό κύκλωμα η πιο κρίσιμη κατηγορία είναι οι συμπιεστές. Και ο καλύτερος

συμπιεστής όμως, είναι ενεργοβόρος σε ένα κακοσχεδιασμένο σύστημα, όπου το βήμασυμπίεσης είναι μεγαλύτερο από όσο χρειάζεται. Για τη βέλτιστη λειτουργία και απόδοση ενόςσυμπιεστή, κυρίως σε μερικό φορτίο, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι.

Ο πιο απλός τύπος ελέγχου ΕΝΤΟΣ - ΕΚΤΟΣ (ON - OFF), συνιστάται μόνο όταν τοφορτίο του συστήματος είναι περίπου σταθερό. Παράδειγμα, η κλιματιστική συσκευή δωματίουμιας κατοικίας. Όταν ο θερμοστάτης χώρου του δωματίου ικανοποιηθεί, δίδει εντολή και κλείνει οσυμπιεστής. Στη συνέχεια, με την απαίτηση πχ ψύξης στο χώρο, με νέα εντολή από τοθερμοστάτη χώρου, ξεκινάει πάλι ο συμπιεστής. Άλλοι τρόποι αναλύονται παρακάτω.

7.1 Με αυξομείωση των στροφώνΌπως ήδη ξέρουμε, η ψυκτική ικανότητα ενός συμπιεστή είναι ανάλογη της ταχύτητας

περιστροφής του. Ηλεκτροκινητήρες πολλών ταχυτήτων χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση τηςικανότητας του συμπιεστή. Για παράδειγμα, ένας συμπιεστής με κινητήρα δύο ταχυτήτων, μπορείνα δουλεύει σε πλήρεις στροφές, όταν πχ η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι 40 °C, και μεζητούμενη εσωτερική θερμοκρασία 26 °C. Αν, όμως, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος κατέβειστους 33 °C, τότε ο συμπιεστής θα δουλέψει με τις μισές στροφές του.

Μία σύγχρονη καινοτομία στους συμπιεστές πολλών ταχυτήτων, είναι η εφαρμογή τωνηλεκτροκινητήρων με INVERTER. Σ' αυτούς χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικά κυκλώματα για τησυνεχή μέτρηση του φορτίου του συμπιεστή και η ταχύτητα του αυξομειώνεται συνέχεια, μεαναλογικό τρόπο και όχι ON - OFF (δηλαδή σταμάτα-ξεκίνα). Αυτή η μεταβολή στροφών τουηλεκτροκινητήρα του συμπιεστή γίνεται με τη μεταβολή της συχνότητας του ηλεκτρικού ρεύματοςπου τον τροφοδοτεί.

7.2 Με παράκαμψη θερμού αερίου (για παλινδρομικούς συμπιεστές, μόνο)Με τη μέθοδο «BY - PASS ΚΑΤΑΘΛΙΨΗΣ» μπορεί να επιτευχθεί κανονική λειτουργία του

συστήματος με σχεδόν μηδενικό φορτίο. Υπάρχουν δύο μέθοδοι «BY - PASS ΚΑΤΑΘΛΙΨΗΣ»I. BY - PASS ΚΑΤΑΘΛΙΨΗΣ ΣΤΗΝ ΕΙΣΟΔΟ ΤΟΥ ΕΞΑΤΜΙΣΤΗΣ' αυτήν την περίπτωση, μία ποσότητα του καταθλιβόμενου υψηλής πίεσης και

θερμοκρασίας αερίου οδηγείται στην είσοδο του εξατμιστή (εικόνα 7.1).II. IBY - PASS ΚΑΤΑΘΛΙΨΗΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΡΡΟΦΗΣΗΕδώ μία ποσότητα του καταθλιβόμενου υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας αερίου

οδηγείται πίσω στην αναρρόφηση του συμπιεστή (εικόνα 7.2).Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται όταν ο συμπιεστής πρέπει να αντιμετωπίσει χαμηλότερο

φορτίο από το ελάχιστο που επιτυγχάνεται με την αποφόρτιση των κυλίνδρων του (βλέπεπαρακάτω).

7.3 Με παράκαμψη ενός ή περισσοτέρων κυλίνδρων (για παλινδρομικούςσυμπιεστές, μόνο)Με αυτήν τη μέθοδο σταδιακά και ανάλογα με το φορτίο που αντιμετωπίζει ένας

συμπιεστής, αποφορτίζονται ο ένας μετά τον άλλο οι κύλινδροί του, έως ότου, στο τέλος,παραμείνει να δουλεύει ένας ή δύο κύλινδροι μόνο.

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΠΟΦΟΡΤΩΣΗΣ Ή ΕΛΕΓΧΟΥ

49

Εικόνα 7.1: Γραμμή BY-PASS κατάθλιψης στην είσοδο του εξατμιστή

Εικόνα 7.2: Γραμμή BY-PASS κατάθλιψης στην αναρρόφηση του συμπιεστή

Όταν υπάρχει μερικό φορτίο και το σύστημα ελέγχου αποφασίσει ότι πρέπει νααποφορτισθεί ένας κύλινδρος, τότε μέσω συστήματος αυτοματισμού εμποδίζεται η είσοδοςαερίου στο κύλινδρο μέσω της βαλβίδας αναρρόφησης.

Σ' αυτήν τη περίπτωση δεν μπορεί να δημιουργηθεί συμπίεση και ο κύλινδρος δενσυνεισφέρει στο φορτίο (είναι δηλαδή αποφορτισμένος).

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΠΟΦΟΡΤΩΣΗΣ Ή ΕΛΕΓΧΟΥ

50

Εικόνα 7.3: Σχηματικά διαγράμματα λειτουργίας αποφορτιστή, σε παλινδρομικό συμπιεστή

Έστω ένα ψυκτικό συγκρότημα με απόδοση 60 kW μεταβαλλόμενο φορτίο, πουεργάζεται με ένα 4-κύλινδρο παλινδρομικό συμπιεστή. Με τη μέθοδο της αποφόρτισης τωνκυλίνδρων, ο τελευταίος ενεργός κύλινδρος θα αντιμετωπίζει φορτίο 60 / 4 = 15 kW.

Με πτώση του φορτίου κάτω από αυτό το όριο, η ικανότητα του συμπιεστή υπερβαίνει τοφορτίο, με αποτέλεσμα πάγωμα του εξατμιστή, πολύ κακή κυκλοφορία λαδιού, υπερθέρμανσητου ηλεκτροκινητήρα και πιθανώς καταστροφή του συμπιεστή.

Με τη μέθοδο «BY - PASS ΚΑΤΑΘΛΙΨΗΣ» εμποδίζεται το φορτίο να πέσει πιο κάτω απότο ελάχιστο φορτίο του ενός κυλίνδρου.

Το φορτίο σταθεροποιείται με το να γίνεται παράκαμψη τμήματος του καταθλιβόμενουαερίου, προς την πλευρά της χαμηλής πίεσης.

7.4 Με παράλληλη σύνδεση συμπιεστώνΠαράλληλη σύνδεση πολλών συμπιεστών, κατά την οποία οι συμπιεστές συνδέονται σε

κοινές γραμμές αναρρόφησης και κατάθλιψης, περιορίζεται σε συστήματα που χρησιμοποιούνμόνο ανοικτού τύπου συμπιεστές. Ουδέποτε χρησιμοποιούνται ερμητικού τύπου συμπιεστές σετέτοια παράλληλα συστήματα.

Ο λόγος είναι, ότι στην περίπτωση αστοχίας του ηλεκτροκινητήρα ενός ερμητικούσυμπιεστή, η θερμότητα που τη συνοδεύει, μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση του ψυκτικούμέσου και του ψυκτελαίου, με αποτέλεσμα τη ρύπανση του συστήματος.

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΠΟΦΟΡΤΩΣΗΣ Ή ΕΛΕΓΧΟΥ

51

Ετσι εάν ένας ερμητικός συμπιεστής είχε διασωληνωθεί παράλληλα με όμοιουςερμητικούς συμπιεστές, μία αστοχία του ηλεκτροκινητήρα του ενός συμπιεστή, θα οδηγούσε σεγενικευμένη ρύπανση όλων των συμπιεστών.

Αυτό δεν σημαίνει ότι δύο ή περισσότεροι ερμητικοί συμπιεστές δεν μπορούν ναχρησιμοποιηθούν για να αντιμετωπίσουν ένα κοινό φορτίο. Σε μία τέτοια περίπτωση, ο κάθεερμητικός συμπιεστής συνδέεται σε ένα ανεξάρτητο κύκλωμα μέσα στον εξατμιστή και τον κοινόσυμπυκνωτή. Με αυτόν τον τρόπο οι συμπιεστές λειτουργούν σε ανεξάρτητα συστήματασωληνώσεων χωρίς να υπάρχει η πιθανότητα της ρύπανσης όλης της εγκατάστασης.

Εικόνα 7.4: Παράλληλη λειτουργία παλινδρομικών συμπιεστώνμε κοινό συμπυκνωτή

Εικόνα 7.5: Παράλληλη λειτουργία παλινδρομικών συμπιεστώνμε ξεχωριστούς συμπυκνωτές

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΠΟΦΟΡΤΩΣΗΣ Ή ΕΛΕΓΧΟΥ

52

Δύο ή και περισσότερα ανεξάρτητα τέτοια συστήματα συμπιεστών - εξατμιστών -συμπυκνωτών βρίσκουν εφαρμογή σε ψυκτικά συγκροτήματα εγκαταστάσεων κλιματισμούμεσαίου και μεγάλου μεγέθους. Η προσαρμογή στο φορτίο με τη βοήθεια και των σύγχρονωνηλεκτρονικών μέσων ελέγχου είναι άριστη.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Ελεγχος ισχύος σε 2 βήματα Εφεδρεία σε περίπτωση ανάγκης Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, λόγω καλύτερης και ευκολότερης εκκίνησης (μοίρασμα

φορτίου)Επίσης, στην περίπτωση αστοχίας του ενός συστήματος συμπιεστών, υπάρχει το

δεύτερο ή και το τρίτο σύστημα συμπιεστών που θα υποστηρίζει (μερικώς) το φορτίο.

7.5 Με ειδικούς μηχανισμούς αποφόρτωσης (unloaders)Μια άλλη μέθοδος ελέγχου φορτίων που χρησιμοποιείται κυρίως σε εμπορικά συστήματα

κλιματισμού, είναι με ειδικούς μηχανισμούς αποφόρτωσης (unloaders). Σε έναν ημιερμητικό (ήανοικτό) συμπιεστή, στην κεφαλή μπορεί να εγκατασταθεί ένας μηχανισμός (unloaders) πουαφαιρεί ένα μέρος του φορτίου από το συμπιεστή έτσι ώστε μπορεί να λειτουργεί καλύτερα ότανδεν απαιτείται η πλήρης ψύξη. Οι μηχανισμοί αυτοί μπορούν να είναι ηλεκτρικοί ή μηχανικοί.

Εικόνα 7.6: Μηχανισμός αποφόρτωσης συμπιεστή

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΠΟΦΟΡΤΩΣΗΣ Ή ΕΛΕΓΧΟΥ

53

7.6 Προβλήματα κατά τη λειτουργία με μερικό φορτίοΣε ένα συμπιεστή που λειτουργεί σε μερικό φορτίο, μπορούν να εμφανιστούν διάφορα

προβλήματα. Τα σημαντικότερα από αυτά είναι:

1 Σχηματισμός πάγου στα στοιχεία εξάτμισης (με αέρα)

2 Παγωμένος εξατμιστής νερού

3 Υπερθέρμανση συμπιεστή

4 Κακή κυκλοφορία ψυκτελαίου

7.7 Ερωτήσεις1 Εξηγήστε γιατί οι κλειστού τύπου συμπιεστές δεν μπορούν να συνδεθούν παράλληλα.

2 Έστω ότι δύο ή περισσότεροι κλειστού τύπου συμπιεστές πρέπει να χρησιμοποιηθούνγια να αντιμετωπίσουν ένα κοινό φορτίο. Πώς θα τους τοποθετήσουμε τότε στο ψυκτικόκύκλωμα;

3 Με πόσους και ποιους τρόπους αντιμετωπίζουμε το μερικό φορτίο στους συμπιεστές;Περιγράψτε τον καθένα από αυτούς.

4 Σε ποιο είδος συμπιεστή και σε ποια περίπτωση εφαρμόζεται η μέθοδος του ελέγχου τουμερικού φορτίου με by-pass κατάθλιψης; Με ποιους τρόπους εφαρμόζεται τότε η μέθοδοςαυτή;

5 Ποια είναι τα προβλήματα που μπορεί να εμφανιστούν σ' ένα συμπιεστή τα οποίασχετίζονται με το μερικό φορτίο;