Kompresor LG R1: príbeh jeho zrodu

LG R1 rozpráva príbeh zrodu kompresora LG R1, jedného z popredných vývojárov vetracích, vykurovacích a klimatizačných systémov LG.

Kompresor, ktorý sa podieľa približne 90 % na spotrebe elektrickej energie, zohráva kľúčovú úlohu pri určovaní účinnosti a výkonu klimatizácie.

–

Povedzte nám niečo o sebe, svojej úlohe a oblasti zodpovednosti v spoločnosti LG.

Volám sa Kim Cheol-hwan, som vývojár v klimatizačnom laboratóriu v centre L&A, ktoré je súčasťou CTO. Spolupracujeme s továrňou LG v Changwone a poskytujeme podporu od koncepcie až po úplnú komercializáciu ako akýsi most. Do tohto tímu som nastúpil v roku 2002 a teraz mám na starosti výskum a vývoj nášho špirálového kompresora. Toto je môj druhý projekt, prvý bol vysokotlakový kompresor pre systém Multi V.

–

Ako dlho zvyčajne trvá dokončenie projektu?

Od počiatočného plánovania po sériovú výrobu môže uplynúť sedem až osem rokov. Pokiaľ ide o kompresor R1, výskum tejto technológie sme začali v roku 2010 dokončený v roku 2014 , v roku 2012 sme požiadali o patent, v roku 2015 sme začali s komercializáciou a v roku 2023 sme výrobok uviedli na trh.

–

Povedzte nám o kompresore LG R1.

Kompresory v klimatizačných zariadeniach musia byť vysoko energeticky účinné a musia produkovať málo hluku. Kompresor LG R1 kombinuje vlastnosti špirálových a rotačných kompresorov, aby splnil tieto dva ciele.

Hriadeľ musí prechádzať stredom kompresného prvku, aby sa zabezpečil optimálny prietok oleja v kritických oblastiach s vysokým koeficientom trenia. Spoločnosť LG vyvinula prvý hybridný špirálový dizajn na svete s priechodným hriadeľom, ktorý nielenže vytvára požadovaný tlak aj s priechodným hriadeľom, ale zároveň zabezpečuje štrukturálnu integritu špirálového tvaru.

Hybridný špirálový kompresor pozostáva z dvadsiatich rôzne tvarovaných oblúkov a stláča chladivo v eliptickom tvare, čím sa zabráni tomu, aby hriadeľ prechádzal stredom kompresora. Po dokončení kompresného cyklu sa zväčší sklon, aby chladivo rýchlejšie dosiahlo požadovaný tlak, a zároveň sa zvýši spoľahlivosť jadra – viac ako zdvojnásobí hrúbka izolácie okolo jadra. Spoločnosť LG si túto technológiu nechala patentovať v Kórei a USA.

–

Nový kompresor teda využíva výhody svojich predchodcov – špirálových a rotačných skrutkových kompresorov. Ako ste prišli na takýto inovatívny nápad??

Vývoj kompresora R1 sa začal s myšlienkou zachovať účinnosť špirálového kompresora s využitím konkurenčnej ceny rotačného kompresora, ako aj jeho kapacity dodávky oleja a jednoduchej konštrukcie.

Rád používam analógiu s nákladným autom, aby som vysvetlil, v čom je R1 účinnejší ako predchádzajúce modely kompresorov. Kým v minulosti ľudia používali desaťtonové nákladné auto na prepravu jedného tonového nákladu, teraz môžu použiť jednotonové nákladné auto na jeden tonový náklad a desaťtonové nákladné auto na desaťtonový náklad. Zdá sa, že je rozumné mať kompresor, ktorý dokáže prispôsobiť výkon podmienkam zaťaženia. Presne to robí kompresor R1.

Kompresor LG R1 je prvým zariadením, ktoré účinne kombinuje „kompresnú metódu“ špirálového kompresora a „konštrukciu mechanizmu“ rotačného kompresora, pričom eliminuje nevýhody a nedokonalosti každého typu.

–

Aké boli hlavné výzvy pri navrhovaní a ako ste ich prekonali??

• Prvá úloha: nájsť správnu rovnováhu medzi silou plynu a reakčnou silou ložiska – umiestnenie hriadeľa vo vnútri kompresného prvku prostredníctvom riešenia základného problému špirálového kompresora. Po umiestnení hriadeľa do stredu kompresného priestoru sme však zistili, že na kompresiu nie je dostatok priestoru, čo spôsobilo zníženie účinnosti a spoľahlivosti. Chýbala aj robustnosť návrhu. Uvedomil som si, že pri súčasnom konvenčnom tvare zvitku nie je možné použiť „priechodnú hriadeľ“. Po diskusii o možných riešeniach s projektovým tímom sme navrhli novú formu špirálového kompresora, ktorý počas otáčania okolo hriadeľa stláča chladivo v eliptickom tvare. Vtedy sa zrodila jedna z najlepších vlastností kompresora R1: prvá hybridná špirálová konštrukcia na svete s priechodným hriadeľom. Potom sme sa pustili do hĺbkovej štúdie, aby sme tento návrh zrealizovali.

• Druhým problémom bolo, že hriadeľ sa pri vysokých výstupných tlakoch ohýbal. Narazili sme naň, keď sme sa snažili zistiť, ako navrhnúť špirálový kompresor s priechodným hriadeľom a horným kompresným prvkom. Projekt bol dokonca dočasne zastavený, pretože sa nepodarilo nájsť žiadne riešenie. Ocitli sme sa na križovatke v situácii, keď sa náš výskum mohol úplne zastaviť. Spoločnosť LG Electronics má našťastie vynikajúci program podpory, ktorý pomáha výskumníkom, keď sú na pokraji zlyhania. Táto neoceniteľná podpora nám umožnila získať ďalšie finančné prostriedky na výskum a po reorganizácii tímu sme boli schopní vyvinúť konštrukciu špirály so spodným kompresným prvkom, ktorý bol schopný udržať hriadeľ pri vysokých výtlačných tlakoch.

–

Povedzte nám stručne o kľúčových vlastnostiach kompresora R1 a o tom, aké výhody prináša zákazníkom.

V súčasnosti sme svedkami trendu sprísňovania ročných noriem energetickej účinnosti klimatizačných zariadení. Na zlepšenie energetickej účinnosti je preto dôležité znížiť straty energie počas prevádzky pri nízkom zaťažení. Jednou z najväčších predností kompresora R1 je jeho schopnosť rozšíriť variabilný pracovný rozsah, aby sa minimalizovali možné straty energie. Používatelia tak môžu ušetriť ročné náklady na energiu a užívať si tichšie domáce prostredie vďaka nízkej hlučnosti a minimálnym vibráciám kompresora. A jeho schopnosť pracovať pri vysokých otáčkach zvyšuje účinnosť vykurovania pri nízkych teplotách.

–

V ktorých produktoch budete používať kompresor R1?

R1 budeme používať vo výrobkoch od tepelných čerpadiel vzduch-voda AWHP až po chladiace systémy. Klimatizačná jednotka vybavená špirálovým kompresorom so spodným kompresným prvkom môže využívať technológiu vstrekovania chladiva, čo uľahčuje kontrolu a reguláciu teploty. Silné stránky kompresora R1 budú prínosom pre systémy AWHP zamerané na kľúčové európske trhy. V Európe sa segment kotlov postupne presúva na systémy AWHP, čo je ovplyvnené všeobecným trendom šetrnosti k životnému prostrediu a energetickej účinnosti.

Vďaka schopnosti kompresora R1 zvládať vysoké tlakové pomery je ideálny pre chladiace systémy, ktoré vyžadujú teploty až do -45 ˚C. V takýchto prípadoch sa zvyčajne používajú dva špirálové kompresory zapojené do série. Na vykonanie práce je však teraz potrebný len jeden kompresor R1.

– Aký vplyv bude mať kompresor R1 na odvetvie klimatizácie a iné výrobné odvetvia?

Rozširujeme dosah kompresora R1 na celý sektor klimatizácie. V budúcnosti sa pokúsime využiť naše pokročilé technológie aj v iných odvetviach. V tejto fáze ešte stále skúmame a zvažujeme možnosti budúcej implementácie.

– Môžete predpovedať, aká bude budúcnosť trhu s klimatizáciou??

Odvetvie HVAC zaznamenalo v posledných rokoch nárast dopytu po klimatizácii v dôsledku hospodárskeho rozvoja a zvyšovania teplôt v niektorých častiach sveta. V dôsledku toho sa spotreba energie zvýšila a naďalej sa zvyšuje. Tento nárast sa podieľal na sprísnení predpisov upravujúcich energetickú účinnosť klimatizácie.

Európa už sprísnila svoju smernicu o spotrebe energie výrobkov ErP z triedy A chladenie 5,1/ohrievanie 3,4 v roku 2013 na A+ 5,6/4,0 v roku 2015, potom na A++ 6,1/4,6 v roku 2023 a na A+++ 8,5/5,1 v roku 2023.

Aby sme tieto normy vždy dodržiavali, museli sme vyvinúť ekologickú klimatizáciu, ktorá ponúka vysokú účinnosť a používa chladivo s nízkym potenciálom globálneho otepľovania GWP . Nemyslíme si, že v blízkej budúcnosti dôjde k výraznému sprísneniu predpisov.

Novými lídrami v odvetví HVAC však budú spoločnosti, ktoré vyvíjajú inovatívne technológie so zameraním na účinnosť a ekologickosť.