Scroll-kompressori

Scroll- eli kierukkakompressori on kompressorityyppi, jossa paine tuotetaan kahdella sisäkkäisellä kierukalla. Kierukoista toinen on kiinteä kierukka, jonka sisällä on pyörii toinen kierukka epäkeskeisesti. Kierukat koskettavat toisiaan muutamasta kohdasta muodostaen perättäisiä kammioita, jotka pienenevät kiertymän mukaan. Laitetta käytetään nesteen ja kaasun pumppaukseen. Toiminta on viime vuosina saatu hyvin hiljaiseksi ja tehokkaaksi verrattuna kaikkiin muihin mekaanisiin kompressorityyppeihin.

Tätä kompressorityyppiä käytetään erittäin paljon ilmastointilaitteissa ja lämpöpumpuissa, koska hiljainen käyntiääni on vahva kilpailutekijä näissä laitteissa. Kompressorityypillä saadaan aikaan erittäin tasainen kaasun virtaus, jonka vuoksi kaikki muut osat sovellusta toimivat myös tasaisemmin ja äänettömämmin. Myös auton ilmastointilaitteita on viime vuosina toteutettu kierukkakompressoritekniikalla.

Scroll-kompressorissa ei ole kylmäkompressorille tuttuja matalapaine- ja korkeapainepuolen venttiilejä. Jotkut valmistajat käyttävät kuitenkin korkeapainepuolella takaiskuventtiilejä. Voitelu ja tiivistys vaativat riittävästi öljyä ja välykset ovat hyvin tarkkoja.

Kompressorityypillä saavutetaan lähes 100-prosenttinen tehokkuus kaasun tilavuuden siirrossa. Tämä ei ole samalla lailla teknisesti mahdollista muissa kompressorityypeissä, kuten liikkuvissa männissä. Näissä laitteissa on myös vähemmän liikkuvia osia kuin muissa ratkaisuissa, mikä periaatteessa voi johtaa suurempaan luotettavuuteen.

Johtuen suuresta tehokkuudestaan säästetään kierukkakompressorilla myös energiaa ja juuri tämän vuoksi niitä on alettu soveltaa lähes poikkeuksitta sekä uusimmissa ilma- ja maalämpöpumpuissa että kauppojen kylmäkoneissa.

Dynaaminen antotehon sovitus 

Viimeisin virtaus energiansäästörintamalla on tuottanut sellaisia kierukkakompressoreita, joiden sähkön ottotehoa voidaan moduloida toimimaan osatehoillaan paremmin. Yleistavoitteena on, että vain kulloinkin oikeasti sovelluksessa tarvittava puristustyö suoritetaan mahdollisimman tarkkaan eikä yhtään tarvetta enempää ja että kompressorin toiminta on optimaalista tarpeeseen nähden. 

Tämän kehitystrendin tuloksena ovat syntyneet seuraavat kolme tekniikkaa:
 kuuman kaasun ohitus kahdella kompressorilla
 taajuusmuuttajaohjatut kompressorit
 digitaaliohjatut kompressorit

Nämä ovat lueteltu tässä kehitysjärjestyksessä vanhimmasta tuoreimpaan. Ideaalisena tavoitteena on kaikissa ohjata mekaanisen puristyön määrää 0 % - 100 % mahdollisimman tarkasti, nopeasti ja portaattomasti. Energiansäästöä syntyy siitä, että osapuristustehoillaan sähköä kuluu kompressorissa suhteessa vähemmän kuin mitä puristustyön lopputuotetta kuumakaasua virtaa prosessista ulos.

Kuuman kaasun ohitustekniikassa säätöportaita saadaan aikaan neljä: 44 %, 50 %, 88 % ja 100 %. Riippuen sovellukseen tarvittavasta työstä näistä aktivoidaan automatiikan ohjaamana lähin aina käyttöön.

Taajuusmuuttajaohjatuissa kompressoreissa toimitaan niin, että kierukkakompressorin kierrosnopeutta säädellään tietyissä rajoissa ohjauselektroniikan avulla. Tällöin nopeutta voidaan ohjata täysin portaattomasti tällä moottorin kierrätysalueella. Taajuusmuuttajaan perustuvat kompressorit voivat näin tuottaa tyypillisesti antotehoja alueella 40-100 %. Samalla kun kierrosnopeus laskee alenee syöttöpuolen imupaine ja lopputuloksena on pienempi paine myös antopuolelle. Taajuusmuuttajakompressoreiden suorituskyky (COP-kerroin) voi 50% osatehojen käytössä voi parhaimmillaan nousta jopa 4-5-kertaiseksi verrattuna sen 100 %:n kuormaan. Taajuusmuuttajien etuna on myös alhainen ympäristömelu niiden käydessä alimmilla osatehoillaan.

Digitaaliohjatuissa kompressoreissa moduloidaan suoritettavaa puristyötä päälle ja pois eli ts. digitaalisesti. Käytännössä modulointi voidaan aikaan saada niin, että kahden toisiaan vasten puristuneen kierukan annetaan tarpeen mukaan hieman liikkua irti toisistaan sen verran, että muuten suljetut kierukoiden puristuskammiot alkavat vuotaa liitoksistaan läpi lepotilassa. Tällöin uutta puristustyötä ei enää synny, vaikka kompressori jatkaa pyörimistään täydellä nopeudella mutta ilman vastusta. Jakamalla kompressorin toiminta vaikkapa tunnin mittaisiin työjaksoihin voidaan tällä lailla ohjelmoida sille sovelluksen tarvetta seuraten puristus päällä (työjakso) ja pois jaksot (lepojakso) tarkasti. Vaikka kompressori toimiikin puristyössä aina joko työ- tai lepojaksossa jokaisella tarkastellulla ajanhetkellä, tuottaa tunnin läpi laskettu keskiarvo todellisen puristyön määrän siis portaattomasti. Digitaalisessa ohjauksessa antotehoja voidaan säätää portaattomasti jopa alueella 10-100 %.

Koska markkinat kasvavat hyvin nopeasti sekä kylmä- ja lämmitystekniikassa, yhä useammat valmistajat kauppaavat omia kaupallisia tuotemerkkejään edellä mainituista tekniikoista. Yleensä kompressivalmistaja kykenee esittämään tuotteensa tueksi taulukot sen otto-, lämpö-, kylmätehoista ja näistä johdetusta lämmityskertoimesta (COP) komponentin eri normaaleissa käyttötilanteissa.

Aiheesta muualla 

Kylmätekniikka
Kompressorit