Vergleich von Hubkolbenkompressoren und Scrollkompressoren

 

 

90 % der Kühlschränke verwenden Hubkolbenkompressoren, einige große Gewerbekühlschränke nutzen Scrollkompressoren. Fast alle Klimaanlagen verwenden Scrollkompressoren. Diese Anwendungsverteilung spiegelt widerdie Unterschiede zwischen Kolbenkompressor und ScrollkompressorScrollverdichter sind eine neuere Technologie mit höherer Effizienz und größerer Leistung. Hubkolbenverdichter hingegen…oder es handelt sich um ausgereifte Technologie, stabilen Betrieb und niedrige Kosten. Die Verkaufszahlen von 2022 spiegeln die unterschiedlichen Anwendungsbereiche wider: Kolbenkompressoren: 230 Millionen Einheiten; Scrollkompressoren: 4,7 Millionen Einheiten (China-Markt 2022).

 Einführung des Scrollverdichters

Da der Scrollverdichter ohne Saug- und Auslassventile auskommt, weisen alle Kontaktlinien der rotierenden Spirale einen kleinen Rotationsradius, geringe Reibungsgeschwindigkeit, geringe Verluste und einen hohen Wirkungsgrad auf. Da Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen gleichzeitig erfolgen, steigt der Druck langsam an, wodurch Drehmoment- und Vibrationsschwankungen gering sind. Vibrationen und Geräusche sind bei jeder Frequenz niedrig, da der Verdichtungsprozess lang ist, sich das Drehmoment sehr gleichmäßig ändert und durch den sekundären Ausgleich der Trägheitskräfte ein sehr guter dynamischer Ausgleich erzielt wird. Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen erfolgen kontinuierlich in eine Richtung, das Ansauggas wird direkt angesaugt, wodurch eine schädliche Überhitzung des Ansauggases minimiert wird. Da keine Gasausdehnung im Spaltraum stattfindet, ist der Gasdurchflusskoeffizient hoch. Die Förderleistung des Scrollverdichters lässt sich durch variable Drehzahlregelung anpassen, was ihn für Anwendungen mit einem großen Drehzahlbereich geeignet macht. Der Scrollverdichter ist ein Verdichtungsverdichter und besteht aus einer beweglichen und einer statischen Spirale. Es zeichnet sich durch geringe Größe, niedrigen Geräuschpegel, geringes Gewicht, geringe Vibrationen, niedrigen Energieverbrauch, lange Lebensdauer und kontinuierliche, stabile Gasförderung aus. Dank zuverlässigem Betrieb und sauberer Luftzufuhr zählt es zu den energiesparendsten Kompressoren weltweit und findet breite Anwendung in gewerblichen Klimaanlagen, Wärmepumpen und Kälteanlagen. Der Scrollverdichter, dessen Hauptfunktionsteil lediglich Verschmutzungen unterliegt und ansonsten keinem Verschleiß unterliegt, hat eine lange Lebensdauer und gilt als wartungsfrei. Gleichzeitig wird er aufgrund seines stabilen Betriebs, der geringen Vibrationen und des leisen Arbeitsumfelds auch als „ultrastatischer Kompressionsverdichter“ bezeichnet.

Vorteile

• Einfache Konstruktion, keine oszillierende Struktur, weniger Teile, weniger Verschleißteile, hohe Zuverlässigkeit
• Kleine Größe, geringes Gewicht, bequemere Installation
• Geringe Drehmomentänderung, ausgeglichene Änderung, geringe Vibration
• Reibungsloser Betrieb, daher sehr einfach zu bedienen und problemlos mit der Automatisierung zusammenzuarbeiten.
• Hohe Effizienz im entsprechenden Kühlleistungsbereich
• Unterstützt größere Verdrängungsmengen, entsprechend einem 5-15 PS Kühlsystem
• Lange Lebensdauer, bis zu 20 Jahre
• Geräuscharm

Nachteile

• Die Herstellung und Prüfung von beweglichen Teilen mit gekrümmten Oberflächen ist schwierig und kostspielig.
• Der Dichtungsmechanismus unterliegt strengen Anforderungen und die Dichtungsstruktur ist komplex.
• Das Verdichtungsverhältnis im Betrieb ist nicht hoch, geeignet für Klimaanlagenbedingungen

 

Einführung des Hubkolbenkompressors

Der mechanische Wirkungsgrad von Hubkolbenkompressoren liegt aufgrund der Reibung zwischen Kolben, Kolbenring und Zylinderwand sowie des Antriebs der Schmierölpumpe üblicherweise zwischen 0,75 und 0,9. Hubkolbenkompressoren vibrieren im Betrieb stark. Faktoren wie das Kompressionsvolumen, der Saug- und Druckverlust, der Wärmeaustausch zwischen Gas und Zylinderwand sowie Leckagen beeinflussen ihren Wirkungsgrad. Die tatsächliche Fördermenge des Kompressors ist stets geringer als die theoretische. Die einfachste Methode zur Anpassung der Fördermenge eines Hubkolbenkompressors ist der intermittierende Betrieb. Erreicht das System die eingestellte Mindesttemperatur, schaltet sich der Kompressor ab; überschreitet die Systemtemperatur die eingestellte Höchsttemperatur, startet er. Diese Methode eignet sich jedoch nur für kleine Kühlschränke mit einer Leistung von etwa 10 kW. Bei Kompressoren mit hoher Leistung führt das häufige Starten und Stoppen nicht nur zu hohen Energieverlusten, sondern beeinträchtigt auch die Lebensdauer des Geräts und die Spannungsstabilität im Stromkreis.

 Vorteile

• Das Gerätesystem ist relativ einfach, die Technologie ist ausgereift und die Kosten sind gering.
• Geringe Materialanforderungen, einfachere Verarbeitung und vergleichsweise niedrige Kosten
• Die Antriebsmaschine ist relativ einfach, die meisten verwenden Elektromotoren, die Geschwindigkeit wird im Allgemeinen nicht eingestellt und sie ist wartungsfreundlich.
• Der Abgasdruckbereich ist breit, wodurch er sich an einen größeren Druckbereich und unterschiedliche Kühlleistungsanforderungen anpassen lässt.
• Breites Anwendungsspektrum: Derselbe Kompressor kann für eine Vielzahl von Gasen verwendet werden.

 Nachteile

• Aufgrund der Trägheit der Hin- und Herbewegung des Kolbens ist die Geschwindigkeit begrenzt.
• Kolbenkompressoren mit großem Gasfördervolumen sind sehr sperrig.
• Es gibt viele Verschleißteile, und die Vibrationsgeräusche der Maschine sind relativ groß.
• Der Verschleiß der Kolbenringe, der Verschleiß des Zylinders usw. führen zu einem raschen Abfall des Wirkungsgrades.
• Der Energieverbrauch ist höher als bei Scrollverdichtern.
• Die Lebensdauer ist relativ kurz, bis zu etwa 8000 Stunden.
• Verursacht während des Betriebs Luftstromimpulse, Vibrationen und Geräusche.
• Impulsartige Luftströmungen wirken auf das Rohrnetz und die Maschinenteile ein und können dadurch Schäden verursachen.

 

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