Pri porovnávaní úrovní vibrácií a Kondenzačná jednotka skrutkového typu produkuje výrazne nižšie vibrácie ako piestová kondenzačná jednotka — typicky vytvárajúce rýchlosti vibrácií 2–4 mm/s RMS , v porovnaní s 8–15 mm/s RMS bežne merané na piestových modeloch pri ekvivalentných podmienkach zaťaženia. Tento rozdiel má priame dôsledky na požiadavky na inštaláciu, životnosť zariadenia, kontrolu hluku a celkové prevádzkové náklady. Ak je riadenie vibrácií prioritou vo vašom zariadení, skrutkový dizajn má jasnú a merateľnú výhodu.

Prečo dizajn kompresora spôsobuje rozdiely vo vibráciách

Hlavná príčina rozdielov vo vibráciách spočíva v mechanickom pohybe každého typu kompresora. Piestová kondenzačná jednotka využíva piesty, ktoré sa pohybujú tam a späť v lineárnom cykle. Tento vratný pohyb vytvára silné periodické impulzné sily – najmä v hornej a dolnej úvrati – ktoré sa šíria cez skriňu kompresora a do okolitej konštrukcie. Tieto impulzy sa opakujú pri vysokej frekvencii a je ťažké ich úplne izolovať.

Skrutková kondenzačná jednotka naproti tomu používa dvojicu vzájomne do seba zapadajúcich špirálových rotorov, ktoré sa nepretržite otáčajú v jednom smere. Neexistujú žiadne piesty, žiadne ventily, ktoré sa neotvárajú a zatvárajú pod tlakom, a žiadne náhle zmeny smeru. Rotačný pohyb je vo svojej podstate plynulý a samovyvažujúci. To je dôvod, prečo sú skrutkové kompresory opísané ako majú rotačné dynamické vyváženie , pričom piestové kompresory sa vyznačujú nevyvážené zotrvačné sily .

V jednotkách, ktoré tiež obsahujú semi-hermetickú konfiguráciu kompresora, sú motor kompresora a rotačná zostava uzavreté v spoločnom utesnenom kryte, čo ďalej znižuje prenos mechanických vibrácií na vonkajší kryt a potrubie.

Porovnanie úrovne vibrácií: Kľúčové údaje

Nasledujúca tabuľka sumarizuje typické charakteristiky vibrácií pri normálnej prevádzke pri plnom zaťažení pre oba typy jednotiek v rámci bežných rozsahov výkonu:

Vplyv na požiadavky na inštaláciu

Vyššie vibrácie v piestových kondenzačných jednotkách vytvárajú náročnejšie prostredie na inštaláciu. Inžinieri musia pri špecifikácii piestovej jednotky zohľadniť nasledovné:

• Odolné pružinové alebo gumené antivibračné držiaky pod rámom, aby sa zabránilo prenosu podlahy
• Pružné opletené hadicové spoje na sacom, výtlačnom a kvapalinovom potrubí na absorbovanie napätia v potrubí
• Zvýšená vzdialenosť od stien a priľahlých zariadení, aby sa zabránilo prenosu rezonancie
• Konštrukčné kontroly na strechách alebo vyvýšených plošinách, kde sa musí posúdiť dynamické zaťaženie

Pre skrutkovú kondenzačnú jednotku vo všeobecnosti postačujú štandardné antivibračné podložky. Vďaka nižšiemu výkonu vibrácií sú skrutkové jednotky oveľa vhodnejšie na inštaláciu na horných poschodiach komerčných budov, v blízkosti obývaných priestorov alebo v prostrediach, kde sa v blízkosti nachádzajú zariadenia citlivé na vibrácie – ako sú laboratórne zariadenia, dátové centrá alebo závody na spracovanie potravín.

Ako vibrácie ovplyvňujú dlhodobú spoľahlivosť

Nadmerné mechanické vibrácie sú jednou z hlavných príčin predčasného zlyhania komponentov v chladiacich systémoch. V piestovej kondenzačnej jednotke urýchľujú opakované impulzné zaťaženia opotrebenie niekoľkých kritických komponentov:

• Únavové trhliny potrubia — najmä na spájkovaných spojoch a kolenách v blízkosti výtlaku kompresora
• Opotrebenie ventilu — sacie a výtlačné ventily piestových kompresorov sú vystavené neustálemu mechanickému namáhaniu
• Únava ložiska — Ložiská kľukového hriadeľa a ojnice sa pri cyklickom zaťažení rýchlejšie rozkladajú
• Uvoľnenie upevňovacieho prvku — skrutkové spoje na ráme a elektrických svorkách sa môžu časom uvoľniť

V skrutkovej kondenzačnej jednotke absencia vratných hmôt znamená, že tieto poruchy sú do značnej miery eliminované. Hlavnými bodmi opotrebovania sú ložiská rotora a tesnenia hriadeľa, ktoré majú za normálnych podmienok mazania a životnosť 40 000 – 80 000 prevádzkových hodín pred požiadavkou na kontrolu — približne dvojnásobok intervalu generálnej opravy typického pre porovnateľné piestové jednotky.

Vibračné správanie pri čiastočnom zaťažení

Vibračné charakteristiky sa menia pri čiastočnom zaťažení a tieto dva typy jednotiek sa správajú odlišne. V piestovej kondenzačnej jednotke vykladanie valcov – kde sa niektoré valce obchádzajú, aby sa znížila kapacita – mení vyváženie kompresora. Toto vlastne môže zvýšiť relatívnu amplitúdu vibrácií pri niektorých krokoch čiastočného zaťaženia, pretože je narušená symetria piestových síl.

Kondenzačná jednotka skrutkového typu používa na moduláciu kapacity posuvný ventil alebo pohon s premenlivou rýchlosťou. Pri riadení VSD sa rýchlosť otáčania úmerne znižuje, čo všeobecne znižuje úroveň vibrácií pri čiastočnom zaťažení pri zachovaní plynulého, nepretržitého otáčania. Vďaka tomu sú skrutkové jednotky predvídateľnejšie a štrukturálne neškodné v celom prevádzkovom rozsahu – od 25 % do 100 % zaťaženia.

Konštrukcia kondenzátora a jeho interakcia s vibráciami

Kondenzátorová časť jednotky tiež spolupracuje s vibráciami generovanými kompresorom. Väčšina vonkajších skrutkových kondenzačných jednotiek je vybavená vzduchom chladeným kondenzátorom, kde sú nad alebo vedľa časti cievky namontované axiálne ventilátory s veľkým priemerom. Pretože výstup vibrácií skrutkového kompresora je nízky a stabilný, potrubie chladiva spájajúce kompresor so vzduchom chladenou kondenzátorovou cievkou je vystavené oveľa menšiemu cyklickému namáhaniu v porovnaní s piestovou jednotkou.

V piestových jednotkách so vzduchom chladeným kondenzátorom je štandardnou praxou inštalovať dve alebo viac flexibilných spojení medzi výstupom kompresora a vstupným zberačom kondenzátora. Bez nich môžu impulzné sily z piestov spôsobiť vlasové únavové trhliny na spájkovaných spojoch v priebehu 2 až 3 rokov nepretržitej prevádzky – čo je režim poruchy zriedkavo pozorovaný u systémov skrutkového typu.

Hluk: Priamy dôsledok vibrácií

Vibrácie a hluk prenášaný vzduchom spolu úzko súvisia. Mechanické impulzné sily vratnej kondenzačnej jednotky vyžarujú ako zvuk šírený konštrukciou, ktorý sa potom vyžaruje ako vzduchom šírený hluk z plášťa, potrubia a nosného rámu. To je dôvod, prečo piestové jednotky majú tendenciu produkovať charakteristický hlasný, rytmický zvuk klepania pri plnom zaťažení.

Skrutková kondenzačná jednotka vytvára súvislý vysokofrekvenčný tón – často označovaný ako stabilné kňučanie – ktorý sa vo všeobecnosti ľahšie tlmí pomocou štandardných akustických krytov alebo bariérových panelov. V mestských zariadeniach alebo zónach citlivých na hluk, skrutkové jednotky zvyčajne vyžadujú menšie investície do akustickej úpravy vyhovieť miestnym hlukovým predpisom ako piestové jednotky ekvivalentnej kapacity.

Napríklad 100 kW piestová kondenzačná jednotka môže vyžadovať úplný akustický kryt a antivibračné izolačné lišty, aby splnila hraničný limit 65 dB(A) vo vzdialenosti 5 metrov. Skrutková kondenzačná jednotka s rovnakou kapacitou môže dosiahnuť zhodu iba s antivibračnými podložkami a čiastočnou žalúziovou clonou – čím sa znížia náklady na akustickú úpravu odhadom 30 – 50 % .

Výber správnej jednotky pre vašu aplikáciu

Úroveň vibrácií by sa mala považovať za praktické výberové kritérium, nielen za technickú špecifikáciu. Použite nasledujúci návod:

Vyberte si skrutkovú kondenzačnú jednotku, keď:

• Jednotka bude inštalovaná na horných poschodiach, strechách alebo v budovách s obyvateľmi citlivými na vibrácie
• Chladiaci výkon presahuje 50 kW a predpokladá sa dlhá nepretržitá prevádzka (20 hodín/deň).
• Miesto inštalácie podlieha miestnym predpisom pre hluk alebo vibrácie
• Prioritou je minimalizácia prestojov pri údržbe a rizika zlyhania potrubia

Piestová kondenzačná jednotka môže byť stále vhodná, ak:

• Chladiaci výkon je nižší ako 20 kW a jednotka pracuje v izolovanej prevádzke na prízemí
• Vďaka rozpočtovým obmedzeniam sú nižšie počiatočné náklady na recipročnú jednotku atraktívne
• Aplikácia zahŕňa prerušovanú prevádzku, kde je akumulácia únavy vibráciami obmedzená

Vibračná výhoda a Skrutková kondenzačná jednotka nad piestovou kondenzačnou jednotkou je významná a dobre zdokumentovaná . S rýchlosťou vibrácií, ktorá je zvyčajne tri až päťkrát nižšia, jednotky skrutkového typu menej namáhajú konštrukcie, potrubia a komponenty, čo sa premieta do nižších nákladov na inštaláciu, menšieho počtu zásahov do údržby, dlhšej životnosti a ľahšieho dodržiavania predpisov o hluku. Pre chladiace a klimatizačné aplikácie so strednou až veľkou kapacitou predstavuje nižší profil vibrácií skrutkového typu presvedčivú dlhodobú prevádzkovú výhodu, ktorá odôvodňuje vyššiu počiatočnú investíciu.