Inverters στους Συμπιεστές σε Ψυκτικές Εφαρμογές

 

 

Η τεχνολογία inverter στους συμπιεστές ψυκτικών εφαρμογών έχει κερδίσει σημαντικό έδαφος τα τελευταία χρόνια, προσφέροντας μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σχέση με τους συμβατικούς συμπιεστές σταθερών στροφών. Οι ψυκτικές εφαρμογές, όπως οι κλιματιστικές μονάδες, τα ψυγεία και οι βιομηχανικές ψυκτικές εγκαταστάσεις, ωφελούνται ιδιαίτερα από τη δυνατότητα που παρέχει ο inverter για ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα του συμπιεστή. Αυτός ο έλεγχος της ταχύτητας μεταφράζεται σε εξοικονόμηση ενέργειας, καλύτερη απόδοση και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε τη λειτουργία των συμπιεστών με inverter στις ψυκτικές εφαρμογές, τα πλεονεκτήματα που προσφέρουν, καθώς και τα πιθανά μειονεκτήματα που πρέπει να λάβουν υπόψη οι χρήστες και οι τεχνικοί εγκατάστασης.

Γράφει ο Δαλαβούρας Δημήτριος
Μηχανολόγος Μηχανικός ΕΜΠ, MSc, MBA
OPMP ASHRAE Certified
Γενική Ψυκτική ΑΤΕΚΕ

Λειτουργία των Inverters στους Συμπιεστές

Ο inverter είναι μια συσκευή που επιτρέπει την αλλαγή της συχνότητας του ρεύματος που τροφοδοτεί τον ηλεκτροκινητήρα του συμπιεστή. Στις συμβατικές μονάδες, οι συμπιεστές λειτουργούν συνήθως με σταθερές στροφές, δηλαδή με σταθερή συχνότητα (50 Hz στην Ευρώπη). Αντίθετα, ένας inverter επιτρέπει τη μεταβολή της συχνότητας και, κατά συνέπεια, της ταχύτητας περιστροφής του συμπιεστή. Αυτό επιτρέπει στον συμπιεστή να λειτουργεί σε διαφορετικά επίπεδα απόδοσης ανάλογα με τις απαιτήσεις της ψύξης.

Η βασική αρχή λειτουργίας είναι η εξής: Όταν η θερμοκρασία στο χώρο που χρειάζεται ψύξη απέχει πολύ από την επιθυμητή, ο inverter αυξάνει την ταχύτητα του συμπιεστή για να επιτευχθεί γρήγορα η απαραίτητη ψύξη. Όταν η θερμοκρασία πλησιάζει την επιθυμητή τιμή, ο inverter μειώνει την ταχύτητα του συμπιεστή, διατηρώντας τη θερμοκρασία σταθερή με λιγότερη κατανάλωση ενέργειας. Αυτή η μεταβλητή ταχύτητα καθιστά τις μονάδες πιο ευέλικτες και αποδοτικές.

Πλεονεκτήματα των Συμπιεστών με Inverter

Εξοικονόμηση Ενέργειας

Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα των συμπιεστών με inverter είναι η εξοικονόμηση ενέργειας. Οι παραδοσιακοί συμπιεστές σταθερών στροφών είτε λειτουργούν στο 100% της ισχύος τους είτε είναι τελείως κλειστοί. Αυτή η διαδικασία συνεχούς ενεργοποίησης και απενεργοποίησης (start-stop) καταναλώνει πολλή ενέργεια, ιδιαίτερα κατά την εκκίνηση του κινητήρα. Αντίθετα, οι συμπιεστές με inverter προσαρμόζουν τη λειτουργία τους στις τρέχουσες ανάγκες ψύξης, λειτουργώντας σε χαμηλότερες ταχύτητες όταν δεν απαιτείται πλήρης ισχύς. Αυτό μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας έως και 30-50%, ανάλογα με τις συνθήκες, κυρίως σε εφαρμογές με έναν συμπιεστή.

Καλύτερος Έλεγχος της Θερμοκρασίας

Οι συμπιεστές με inverter μπορούν να διατηρήσουν σταθερότερη θερμοκρασία, καθώς η λειτουργία τους προσαρμόζεται συνεχώς στις ανάγκες του χώρου. Αυτό σημαίνει ότι αποφεύγονται οι έντονες διακυμάνσεις θερμοκρασίας που εμφανίζονται συχνά με τους συμβατικούς συμπιεστές, οι οποίοι ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται επανειλημμένα.

Αύξηση της Διάρκειας Ζωής του Εξοπλισμού

Οι συχνές εκκινήσεις και διακοπές των συμβατικών συμπιεστών οδηγούν σε σημαντική φθορά του εξοπλισμού. Με τον inverter, ο συμπιεστής λειτουργεί πιο ομαλά και με λιγότερη ένταση, γεγονός που μειώνει τη φθορά των εξαρτημάτων του και αυξάνει τη διάρκεια ζωής του.

Λιγότερος Θόρυβος

Οι συμπιεστές με inverter είναι συνήθως πιο αθόρυβοι σε σχέση με αυτούς που λειτουργούν με σταθερές στροφές, καθώς μπορούν να λειτουργούν σε χαμηλότερες ταχύτητες όταν δεν απαιτείται πλήρης ισχύς. Αυτό καθιστά τις μονάδες πιο άνετες για χρήση σε οικιακούς ή επαγγελματικούς χώρους.

Περιβαλλοντικά Οφέλη

Η εξοικονόμηση ενέργειας από τη χρήση συμπιεστών με inverter δεν έχει μόνο οικονομικά οφέλη, αλλά συμβάλλει επίσης στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Η μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας βοηθά στη μείωση της ζήτησης για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία είναι συχνά βασισμένη σε ορυκτά καύσιμα.

 

Μειονεκτήματα των Συμπιεστών με Inverter

Αυξημένο Κόστος Αγοράς

Ένα από τα βασικά μειονεκτήματα των συστημάτων inverter είναι το υψηλότερο αρχικό κόστος αγοράς σε σύγκριση με τους συμβατικούς συμπιεστές. Οι συμπιεστές με inverter περιλαμβάνουν περισσότερα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και τεχνολογία, γεγονός που αυξάνει το κόστος κατασκευής τους. Ωστόσο, αυτό το κόστος συνήθως αντισταθμίζεται από την εξοικονόμηση ενέργειας μακροπρόθεσμα.

Σύνθετη Συντήρηση και Επισκευή

Οι συμπιεστές με inverter είναι πιο περίπλοκοι σε σύγκριση με τους συμβατικούς. Το ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου και τα εξαρτήματα υψηλής τεχνολογίας ενδέχεται να απαιτούν ειδική συντήρηση ή επισκευή, η οποία μπορεί να είναι πιο δαπανηρή και χρονοβόρα. Επίσης, απαιτείται εξειδικευμένο προσωπικό για τη διάγνωση και την επισκευή πιθανών προβλημάτων

Συμπέρασμα

Οι συμπιεστές με inverter στις ψυκτικές εφαρμογές προσφέρουν σαφή πλεονεκτήματα, ιδιαίτερα σε ό,τι αφορά την εξοικονόμηση ενέργειας, τον καλύτερο έλεγχο θερμοκρασίας και τη μείωση της φθοράς του εξοπλισμού. Παρά τα μειονεκτήματα όπως το υψηλότερο αρχικό κόστος και η πιο σύνθετη συντήρηση, η τεχνολογία αυτή τείνει να κυριαρχήσει στην αγορά, καθώς η μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση ενέργειας και τα περιβαλλοντικά οφέλη είναι πολύ σημαντικά. Για τους χρήστες και τους επαγγελματίες του κλάδου, η επένδυση σε συμπιεστές με inverter είναι μια επιλογή που αξίζει να εξεταστεί προσεκτικά, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαίτερες ανάγκες κάθε εφαρμογής.

 Case Study

Σε μελέτη περίπτωσης για τον έλεγχο της αποδοτικότητας της προσθήκης inverter στον πρώτο συμπιεστή του multi συντήρησης σε ένα κατάστημα Supermarket ρυθμίστηκε ο inverter που ήταν ήδη εγκατεστημένος να δουλεύει μόνο στα 50Hz προσομοιώνοντας την λειτουργία ενός on-off συμπιεστή.

Τα αποτελέσματα στην κατανάλωση ενέργειας φαίνονται στο παρακάτω διάγραμμα:

Στην σύγκριση το σύστημα λειτουργούσε τις ίδιες ώρες με τις μετρήσεις κατά την χρήση του inverter να γίνονται σε υψηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος (ευνοώντας τις τιμές κατά την λειτουργία χωρίς Inverter)

Από τις μετρήσεις προκύπτει ότι η μέση τιμή ισχύος χωρίς το Inverter ήταν 21352 watt ενώ με τη χρήση Inverter ήταν 19864 watt. Άρα η εξοικονόμηση ενέργειας με τη χρήση του Inverter ήταν 7%. Να σημειώσουμε ότι στις εφαρμογές με πολλαπλούς συμπιεστές η χρήση Inverter στον πρώτο συμπιεστή αν και εξακολουθεί να έχει υψηλά οφέλη στην κατανάλωση ενέργειας, το ποσοστό εξοικονόμηση είναι μικρότερο από αντίστοιχα συστήματα με έναν συμπιεστή.

Εκτός από την εξοικονόμηση ενέργειας η χρήση του inverter προσφέρει επιπλέον οφέλη. Αρχικά κάθε εκκίνηση του συμπιεστή γίνεται με μικρότερη επιβάρυνση καθώς η ένταση ανεβαίνει σταδιακά και όχι ακαριαία. Επιπλέον στη διάρκεια 24 ωρών κατά την χρήση του inverter ο πρώτος συμπιεστής κατέγραψε 8 εκκινήσεις ενώ κυκλικά οι άλλοι 2 συμπιεστές καταγράψαν 34 εκκινήσεις. Χωρίς την χρήση του inverter ο πρώτος συμπιεστής κατέγραψε  70 εκκινήσεις ενώ οι άλλοι 2 συμπιεστές κατέγραψαν 85 εκκινήσεις. Με δεδομένο ότι η μεγαλύτερη καταπόνηση στους συμπιεστές είναι κατά την εκκίνησή τους, η χρήση του inverter εξασφαλίζει και την μακροβιότερη λειτουργία των συμπιεστών.

Τέλος η χρήση του inverter εξασφαλίζει την πιο ομαλή λειτουργία συνολικά του συστήματος ψύξης. Η θερμοκρασία εξάτμισης είναι πολύ πιο σταθερή εξασφαλίζοντας καλύτερη λειτουργία των ψυγείων με μικρότερες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας των προϊόντων με όφελος στην ποιότητά τους.