Kompresor LG R1: zgodba o njegovem rojstvu

Zgodbo o tem, kako se je rodil kompresor LG R1, pripoveduje eden od vodilnih LG-jevih razvijalcev sistemov HVAC.

Kompresor, ki porabi približno 90 % energije, ima ključno vlogo pri določanju učinkovitosti in zmogljivosti klimatske naprave.

–

Povejte nam nekaj o sebi, svojem položaju in strokovnem področju v družbi LG.

Moje ime je Kim Cheol-hwan in sem razvijalec v laboratoriju za klimatizacijo v centru L&A, ki je del centra CTO. Sodelujemo s tovarno LG v Changwonu in zagotavljamo podporo od razvoja zamisli do popolne komercializacije kot nekakšen most. Ekipi sem se pridružil leta 2002, zdaj pa sem odgovoren za raziskave in razvoj našega spiralnega kompresorja. To je moj drugi projekt, prvi je bil visokotlačni spiralni kompresor za sistem Multi V.

–

Koliko časa običajno traja dokončanje projekta?

Od začetnega načrtovanja do faze množične proizvodnje lahko mine sedem ali osem let. Glede kompresorja R1 smo začeli raziskovati tehnologijo leta 2010 končano leta 2014 , leta 2012 smo vložili vlogo za patent, leta 2015 smo začeli s komercializacijo, leta 2023 pa smo izdelek začeli tržiti.

–

Povejte nam o kompresorju LG R1.

Kompresorji v klimatskih napravah morajo biti energetsko zelo učinkoviti in proizvajati malo hrupa. LG R1 združuje značilnosti spiralnih in rotacijskih kompresorjev, da bi dosegel ta dva cilja.

Gred mora potekati skozi sredino kompresijskega elementa, da se zagotovi optimalen pretok olja na kritičnih območjih z visokim koeficientom trenja. Zato je LG razvil prvo hibridno spiralno zasnovo s prehodno gredjo na svetu, ki ne zagotavlja samo tlaka celo v prehodni gredi, temveč tudi strukturno celovitost spiralne oblike.

Hibridna tuljava je sestavljena iz dvajsetih različno oblikovanih lokov in stiska hladilno sredstvo v eliptični obliki, s čimer se izogne prehodu gredi skozi središče kompresorja. Po končanem ciklu stiskanja se naklon poveča, da hladilno sredstvo hitreje doseže zahtevani tlak in da se poveča zanesljivost jedra – debelina izolacije okoli jedra se več kot podvoji. LG je to tehnologijo patentiral v Koreji in ZDA.

–

Novi kompresor je torej združil prednosti predhodnih spiralnih in rotacijskih kompresorjev. Kako ste prišli do tako inovativne zamisli??

Razvoj kompresorja R1 se je začel z zamislijo, da bi ohranili učinkovitost spiralnega kompresorja ob uporabi konkurenčne cene rotacijskega kompresorja ter možnosti vbrizgavanja olja in preproste zasnove.

Rad uporabljam analogijo s tovornjakom, da pojasnim, kako je R1 učinkovitejši od prejšnjih modelov kompresorjev. Če so v preteklosti ljudje za prevoz ene tone tovora uporabljali desettonski tovornjak, lahko zdaj za eno tono tovora uporabljajo enotonski tovornjak, za deset ton tovora pa desettonski tovornjak. Zdi se, da je smiselno imeti kompresor, ki lahko prilagodi zmogljivost pogojem obremenitve. Prav to počne kompresor R1.

Kompresor LG R1 je prva naprava, ki učinkovito združuje “metodo stiskanja” spiralnega kompresorja in “zasnovo mehanizma” rotacijskega kompresorja, pri čemer odpravlja pomanjkljivosti in pomanjkljivosti vsake vrste.

–

Na katere glavne težave ste naleteli med razvojem in kako ste jih premagali??

• Prvi izziv: najti pravo razmerje med silo plina in reakcijsko silo ležaja – postavitev gredi znotraj kompresijskega elementa, da bi rešili temeljni problem spiralnega kompresorja. Vendar smo po namestitvi gredi na sredino območja stiskanja ugotovili, da ni dovolj prostora za stiskanje, kar je povzročilo manjšo učinkovitost in zanesljivost. Očitno je tudi pomanjkanje strukturne trdnosti. Ugotovil sem, da pri sedanji običajni obliki spirale ni mogoča ureditev “skozi gred”. Po razpravi o možnih rešitvah s projektno skupino smo predlagali novo obliko spiralnega kompresorja, ki med vrtenjem okoli gredi hladilno sredstvo stiska v obliki elipse. Takrat se je pokazala ena najboljših lastnosti kompresorja R1: prva hibridna spiralna oblika na svetu s prehodno gredjo. Nato smo začeli poglobljeno raziskovati, da bi zasnovo uresničili.

• Druga težava je bila, da se je gred upogibala pri visokih tlakih pri praznjenju. Na to smo naleteli, ko smo poskušali ugotoviti, kako izdelati spiralni kompresor s prehodno gredjo in zgornjim kompresijskim elementom. Projekt je bil celo začasno ustavljen, ker ni bilo mogoče najti rešitve. Znašli smo se na razpotju, kjer bi se naše raziskave lahko popolnoma ustavile. Na srečo ima družba LG Electronics odličen program podpore, ki raziskovalcem pomaga, ko so na robu okvare. Ta neprecenljiva podpora nam je omogočila pridobiti več sredstev za raziskave in po reorganizaciji ekipe smo lahko razvili zasnovo spirale s spodnjim kompresijskim elementom, ki je bil sposoben zadržati gred pri visokih izhodnih tlakih.

–

Ali lahko povzamete glavne značilnosti kompresorja R1 in njegove prednosti za stranke?.

Danes je opaziti trend po strožjih letnih standardih energetske učinkovitosti za klimatske naprave. Zato je za izboljšanje energetske učinkovitosti pomembno zmanjšati izgube energije med delovanjem pri nizki obremenitvi. Ena od največjih prednosti kompresorja R1 je možnost razširitve območja delovanja s spremenljivo hitrostjo, da se zmanjša možnost izgube energije. Tako lahko uporabniki prihranijo pri letnih stroških za energijo in uživajo v tišjem domačem okolju zaradi nizkega hrupa in minimalnih vibracij kompresorja. Zmožnost delovanja pri višjih hitrostih izboljša učinkovitost ogrevanja pri nizkih temperaturah.

–

V katerih izdelkih boste uporabili kompresor R1?

R1 bomo uporabljali v različnih izdelkih, od toplotnih črpalk zrak-voda AWHP do hladilnih sistemov. Klimatska naprava, opremljena s spiralnim kompresorjem s spodnjim kompresijskim elementom, lahko uporablja tehnologijo vbrizgavanja hladiva, kar olajša nadzor in uravnavanje temperature. Moč kompresorja R1 se bo odražala v sistemih AWHP, ki so namenjeni ključnim evropskim trgom. V Evropi se segment kotlov postopoma preusmerja v sisteme AWHP, na kar vpliva splošni trend prijaznosti do okolja in energetske učinkovitosti.

Kompresor R1 lahko deluje pri visokem tlačnem razmerju, zato je idealen tudi za hladilne enote, kjer so potrebne temperature do -45 ˚C. V takih primerih se običajno uporabljata dva zaporedno povezana spiralna kompresorja. Vendar je zdaj za opravljanje dela potreben le en kompresor R1.

– Kakšen vpliv bo imel kompresor R1 na sektor klimatizacije in druge industrije?

Doseg kompresorja R1 bomo razširili na celoten sektor klimatizacije. Svojo napredno tehnologijo bomo v prihodnosti skušali uporabiti tudi v drugih panogah. Na tej stopnji še vedno raziskujemo in preučujemo prihodnje priložnosti.

– Ali lahko napoveste, kakšna bo prihodnost trga klimatskih naprav??

V industriji prezračevanja, ogrevanja in klimatizacije se je v zadnjih letih povečalo povpraševanje po klimatskih napravah zaradi gospodarskega razvoja in višjih temperatur v nekaterih delih sveta. Zato se je poraba energije povečala in še vedno narašča. To povečanje je prispevalo k zaostritvi predpisov o energetski učinkovitosti klimatskih naprav.

Evropa je že zaostrila direktivo o izdelkih, ki porabljajo energijo ErP – z razreda A hlajenje 5,1/ogrevanje 3,4 leta 2013 na A+ 5,6/4,0 leta 2015, nato na A++ 6,1/4,6 leta 2023 in na A+++ 8,5/5,1 leta 2023.

Da bi te standarde vedno izpolnjevali, smo morali razviti okolju prijazno klimatsko napravo, ki zagotavlja visoko učinkovitost in uporablja hladilno sredstvo z nizkim potencialom globalnega segrevanja GWP . Menimo, da se predpisi v bližnji prihodnosti ne bodo bistveno zaostrili.

Nova vodilna podjetja v panogi HVAC pa bodo tista, ki bodo razvijala inovativne tehnologije s poudarkom na učinkovitosti in prijaznosti do okolja.