Поршневые компрессоры BITZER инновационной серии ECOLINE

Неуклонное развитие индустрии холода происходит во всём мире, несмотря на периодически случающиеся экономические потрясения. Особенно впечатляет прогресс развития  холодильного и климатического оборудования за последние 50 лет.  Инженеры компании BITZER за это время  создали и успешно выпустили на рынок несколько поколений поршневых компрессоров, которые до сих пор являются основной продукцией, выпускаемой компанией.

В эволюции поршневых компрессоров BITZER можно выделить следующие важнейшие этапы:

•   1960ые – выход на рынок первого поколения полугерметичных бессальниковых поршневых компрессоров серии ВН. Это значительно способствовало становлению компании BITZER в послевоенной Европе, а также её преобразованию в международного поставщика холодильных компрессоров.
•   1970ые – серия ВН кардинально усовершенствована. Новая серия компрессоров со встроенным мотором, охлаждаемым всасываемыми парами, получила обозначение BHS. Благодаря необычайной надёжности и эффективности эти поршневые компрессоры заложили основу сегодняшней популярности бренда BITZER во всём мире. Некоторые компрессоры серии BHS функционируют и по сей день.  
•   1986г. – на смену серии BHS приходят поршневые компрессоры новых серий, получивших собственное наименование «2 Поколение». Ввиду значительного роста продаж компрессоров этих серий через несколько лет всё производство поршневых компрессоров было перенесено на модернизированное предприятие  в г. Шкойдиц.  
•   1998г. – на рынок выпускаются серии поршневых компрессоров OCTAGON для работы с новыми хладагентами, пришедшими на смену традиционным, но экологически небезопасным. В конструкции OCTAGON были реализованы инновационные решения,  разработанные с помощью новых компьютерных технологий проектирования, а также с учётом открывшихся возможностей в металлургии и в технологиях мехобработки.

В компрессорах OCTAGON составных элементов в 1,5 раза меньше по сравнению с их аналогами из серий «2 Поколение» той же  производительности. Дополнительно коммерческому успеху серии OCTAGON послужили внедрённые на заводе новые передовые производственные методики обеспечения качества продукции. Кроме того, за счёт унификации типовых узлов для выпускаемых моделей компрессоров была существенно оптимизирована кооперация с поставщиками комплектующих. Все эти меры позволили создать самую передовую серию поршневых компрессоров, характеризующихся высокой эффективностью и легендарной надёжностью, и, вместе с тем, с рыночной стоимостью  оставшейся практически на прежнем уровне. Успех серии компрессоров OCTAGON превзошёл все самые смелые ожидания.

В настоящий момент компрессоры инновационной серии ECOLINE, выпускаемые компанией BITZER, полностью заменяют все предшествующие серии. Необходимость очередного обновления конструкции и модельного ряда поршневых компрессоров предопределили возрастающие требования рынка к энергетической эффективности и универсальности компрессоров, растущая конкуренция, а также накопившееся у разработчиков компрессоров немалое количество инновационных решений. Внедрение современных решений в конструкцию ECOLINE позволило существенно увеличить эффективность компрессоров без увеличения их стоимости.

Первым этапом внедрения нового поколения стала разработка в 2009 году модельного ряда поршневых компрессоров, специализированных для работы на перспективных хладагентах R134a, HFO, а также для HFO/HFC смесей *.

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

* С  учётом  требований  различных  международных конференций и законодательств многих стран предпринимаются меры по постепенному выводу из обращения хладагентов с высоким показателем глобального потепления GWP. Значения этого показателя для различных хладагентов были пересмотрены в 2012 году, и указываются теперь в соответствии с европейской директивой EN 378-1:2012, Annex E. Хладагент азеотроп R134a из всех ГФУ (HFC) имеет самый низкий   показатель   GWP   - 1430. GWP самых распространённых современных озонобезопасных HFC хладагентов: R404A   – 3922, R507A -  3985. GWP аналогичных по свойствам R134a хладагентов Opteon XP-10 <600, HFO1234yf всего 4. Значение GWP двуокиси углерода СО₂ (R744) принято за единицу.

Этот ряд включил в себя 12 моделей c оптимизированными для них моторами 2 и 1, которые представляли собой модернизированные версии стандартных поршневых компрессоров трёх серий BITZER С4, В5 и В6. Данная группа получила название ECOLINE. В обозначении этих компрессоров была добавлена буква “E”- от 4VES-6Y(10Y) до 6FE-40Y(50Y) - от 35 до 150 м³/ч при 50 Гц.

Модернизированные компрессоры ECOLINE по сравнению со стандартными моделями обеспечили более высокий СОР, а также область допустимого применения, раздвинутую как в сторону более высоких, так и в сторону более низких температур конденсации. При заданной t_o = -10^оС  установки с компрессорами серии ECOLINE CE4 смогли работать с t_c= 16,4^оС с холодильным коэффициентом СОР=8,21. Это абсолютный рекорд эффективности по сравнению с компрессорами других производителей. Достичь его можно уже при t_amb< 4^оС, что является нормальной температурой для центральной и, тем более, северной России с осени до весны.

Основное  предназначение  этих  компрессоров - это средне- и высокотемпературные  холодильные  и  кондиционерные агрегаты, тепловые насосы, а также верхние каскады низкотемпературных каскадных установок в  основном  для  коммерческого  холода,  в которых в нижнем каскаде в качестве  хладагента  используется  СО₂  (R744). Кроме того,  с учётом того, что минимально допустимая температура кипения составила уже -30^оС, то эти компрессоры стали применяться также и в низкотемпературных установках в коммерческом холоде в Европе.

Успешный выход на рынок и большие продажи компрессоров серии ECOLINE вдохновили инженеров BITZER на дальнейшую модернизацию стандартных моделей под используемые  в настоящее время хладагенты R404A, R507A, R407C, R407F, R407A и др. Разработчиками была успешно решена амбициозная задача полной трансформации всех поршневых компрессоров в концепцию “ECOLINE”.

Помимо глубокой модернизации механической части компрессоров, они оптимизировали мощность и эффективность моторов компрессоров для того, чтобы все новые модели перекрывали бы возможно большие области допустимого функционирования на различных хладагентах. Новые компрессоры поднимают планку эффективности на новую высоту, и в очередной раз подтверждают лидирующие позиции BITZER GmbH в производстве самого передового компрессорного оборудования.

Рассмотрим подробнее технические инновации, реализованные в конструкции компрессоров ECOLINE, благодаря которым удалось увеличить COP до 10% и сделать их самыми эффективными поршневыми компрессорами из представленных на рынке. 

1) Клапанные доски новой конструкции. На новых досках оптимально подобраны количество отверстий всасывания и нагнетания и их диаметры. Клапаны нагнетания утоплены в тело доски. Оптимизирована форма места прилегания к доскам лепестков клапанов нагнетания.

2) Более высокие рабочие давления HP 32 bar, на которые рассчитаны корпуса компрессоров.

3) Новые крышки головок цилиндров. Для снижения гидравлических сопротивлений  при шумоглушении увеличен объём подкрышечного пространства. При этом крышки стали более высокими по сравнению со стандартными моделями компрессоров.

4) Новые клеммные панели предусмотрены для CЕ3 и клеммные коробки для СЕ4, BЕ5 и BЕ6.

5) Более эффективные моторы  подобраны для каждой модели с оптимальной номинальной мощностью.

6) Поршни и шатуны новой конструкции. Для ещё большего снижения величины «мёртвого объёма» торцевые поверхности поршней имеют специальный рельеф, позволяющий поршням приближаться к клапанной доске на максимально близкое расстояние, не касаясь лепестков клапанов всасывания. 

7)    Проток газа с минимальными потерями давления. Оптимизирована конструкция запорных клапанов и внутренних полостей в корпусах компрессоров с целью существенного снижения гидравлических потерь.

В основном, габариты компрессоров ECOLINE идентичны OCTAGON и другим сериям. Размеры и расположение всех опорных частей корпусов компрессоров сохранены без изменений. Присоединения патрубков и расположение запорных клапанов в подавляющем большинстве моделей компрессоров ECOLINE идентичны сегодня выпускаемым моделям компрессоров. Таким образом, не ожидается каких-либо проблем при сервисной переустановке компрессоров разных поколений, например, в одной централи.

Модельный ряд компрессоров нового поколения ECOLINE, предназначенных для работы на всех хладагентах: R134a, R404A, R507A, R407C, R22 и др. включает в себя 64 модели, сгруппированные в 7 серий: от СЕ1 до СЕ8 и, как и ранее, охватывать диапазон объёмной производительности от 4 до 221 м3/ч. Но, теперь модели полугерметичных компрессоров серий СЕ4, ВЕ5 и ВЕ6 будут оснащаться тремя типоразмерами моторов с разной номинальной мощностью: мотор 1, мотор 2 и мотор 3. При этом, за счёт оптимального распределения величины номинальной мощности моторов 1, 2 и 3 компрессоров ECOLINE значительно изменились границы их областей допустимого применения на различных хладагентах.

Новая область допустимого применения компрессоров ECOLINE на R134a существенно расширена в сторону более высоких температур конденсации. На 5 K увеличена максимальная допустимая температура конденсации по сравнению с сегодняшним предельным  значением t_c. Это существенное повышение важно для систем HVAC и тепловых насосов. Компрессоры с мотором 3 предназначены для умеренно низкотемпературных систем, ставших в последние годы довольно распространёнными в коммерческом холоде в странах Евросоюза.

Новая область допустимого применения компрессоров ECOLINE на R404A/ R507A существенно расширена как в сторону более высоких температур конденсации, так и более высоких температур испарения для низкотемпературных моделей с мотором 2.

По сравнению с сегодняшними предельными  значениями t_c и t_o:

• на 7K увеличена максимальная допустимая температура конденсации для компрессоров с моторами 1 и 2,
• на 5К увеличена максимальная допустимая температура испарения для компрессоров с мотором 2. Это позволит использовать дешёвые, в прошлом так называемые «низкотемпературные» компрессоры во всех видах среднетемпературного холодильного оборудования, что сделает их по существу универсальными в применении, и обеспечит холодильным компаниям и конечным пользователям дополнительную экономию средств.

Следует также отметить, что компрессоры ECOLINE полностью адаптированы для частотного регулирования производительности и подключения их через частотные инверторы. Для каждой модели начиная с серии СЕ4 в опциях будут предусмотрены моторы - 40S «Y/Δ». Серии  компрессоров BITZER со встроенным инвертором VARISPEED будут  производиться и в дальнейшем на базе компрессоров ECOLINE.

Традиционное для компрессоров OCTAGON механическое регулирование производительности с помощью соленоидных клапанов также предусмотрено и для компрессоров ECOLINE. Однако, для новых компрессоров обычная схема регулирования была модернизирована. Разработаны специальные SCR клапаны-регуляторы производительности, которые могут работать в импульсном режиме.

В отличие от используемых в настоящее время CR-клапанов, блокирующих на клапанных досках окна всасывания и позволяющих, таким образом, регулировать производительность четырёхцилиндровых компрессоров в диапазоне 100% .. 50%, новая схема задействования CR-клапанов позволяет расширить диапазон регулирования до 100% .. 10%.  Такой способ регулирования значительно более  предпочтителен с точки зрения энергоэффективности (СОР) и сезонной эффективности (ESEER и SERR). Новая схема регулирования производительности предусматривает установку на четырёхцилиндровый компрессор двух CR-клапанов -регуляторов производительности.   

Апробированная конструкционная платформа новых компрессоров гарантирует легендарную надёжность BITZER. Новый модельный ряд оптимизирован для снижения затрат дистрибуторам и упрощения сервисного обслуживания установок с поршневыми компрессорами BITZER. Компрессоры ECOLINE будут надежно работать с температурой конденсации до 85°C (R134a) и 62°C (R404A/R507A).