LG R1-kompressor: historien om dens fødsel

LG R1 fortæller historien om, hvordan LG R1-kompressoren blev født – en af LG’s førende HVAC&R-udviklere.

Kompressoren, som bruger omkring 90 % af energien, spiller en afgørende rolle for klimaanlæggets effektivitet og ydeevne.

–

Fortæl os om dig selv, din stilling og hvilket ansvarsområde du arbejder med hos LG.

Mit navn er Kim Cheol-hwan, jeg er F&U-ingeniør i Air Conditioning Laboratory hos L&A, som er en del af CTO. Vi samarbejder med LG-fabrikken i Changwon og støtter fra idé til fuld kommercialisering som en slags bro. Jeg kom med på dette team i 2002, og nu er jeg ansvarlig for forskning og udvikling af vores scrollkompressor. Dette er mit andet projekt, det første var arbejdet på en højtryksscrollkompressor til et Multi V-system.

–

Hvor lang tid tager det normalt at gennemføre?

Det kan tage syv eller otte år fra den første planlægning til masseproduktion. Med hensyn til R1-kompressoren begyndte vi at forske i teknologien i 2010 afsluttet i 2014 , ansøgte om patent i 2012, begyndte markedsføringen i 2015 og begyndte at lancere produktet i 2023.

–

Fortæl os om LG R1-kompressoren.

Kompressorer i klimaanlæg skal være meget energieffektive og støjsvage. LG R1 kombinerer egenskaberne fra scroll- og roterende kompressorer for at opfylde disse to mål.

Akslen skal passere gennem kompressionselementets midte for at sikre optimal olietilførsel til de kritiske områder med høj friktion. For at opnå dette har LG udviklet verdens første hybrid scroll-design, der ikke kun leverer det nødvendige tryk selv med en gennemgående aksel, men også bevarer scroll-formens strukturelle integritet.

Hybrid scroll’en består af tyve forskelligt formede buer, der komprimerer kølemidlet i en elliptisk form, så akslen ikke skal passere gennem kompressorens centrum. I slutningen af kompressionscyklussen øges hældningen for at kølemidlet hurtigere kan nå det nødvendige tryk og for at øge kernes pålidelighed – mere end en fordobling af tykkelsen af isoleringen omkring kernen. LG har patenteret denne teknologi i Korea og USA.

–

Den nye kompressor har således kombineret fordelene ved sin forgænger scroll- og roterende kompressor. Hvordan fik du denne innovative idé??

Udviklingen af R1-kompressoren startede med ideen om at bevare effektiviteten af en scrollkompressor med den konkurrencedygtige pris på en roterende kompressor, samt dens olietilførselsmuligheder og enkle design.

Jeg kan godt lide at bruge en lastbil analogi til at forklare, hvordan R1 er mere effektiv end tidligere kompressormodeller. Hvor man tidligere brugte en 10-tons lastbil til at transportere et ton last, kan man nu bruge en 1-tons lastbil til et ton last og en 10-tons lastbil til 10-tons last. Det virker fornuftigt at have en kompressor, der kan justere kapaciteten i forhold til belastningsforholdene. Det er præcis, hvad R1-kompressoren gør.

LG R1-kompressoren er den første enhed, der effektivt kombinerer “kompressionsmetoden” fra scrollkompressoren og “mekanismedesignet” fra rotationskompressoren, samtidig med at ulemperne og ufuldkommenhederne ved hver type elimineres.

–

Hvad var de største vanskeligheder, du stødte på i forbindelse med udformningen, og hvordan har du overvundet dem??

• Den første udfordring: at finde den rette balance mellem gaskraften og lagerreaktionskraften – at placere akslen inde i kompressionselementet for at løse et grundlæggende problem i scrollkompressorer. Når akslen er placeret i midten af kompressionsområdet, finder vi imidlertid ud af, at der ikke er tilstrækkelig plads til kompression, og dette fører til en reduktion af effektiviteten og pålideligheden. Det er også blevet tydeligt, at konstruktionen ikke er tilstrækkelig robust. Jeg indså, at med den nuværende konventionelle rulleform var det umuligt at lave en “gennemgående aksel”. Efter at have diskuteret mulige løsninger med projektteamet fandt vi frem til en ny form for scrollkompressor, der komprimerer kølemidlet i en elliptisk form under rotation omkring akslen. Det var der, at en af de bedste egenskaber ved R1-kompressoren blev født: verdens første hybrid scroll-design med en gennemgående aksel. Derefter begyndte vi at gennemføre en dybtgående undersøgelse for at gøre dette design til virkelighed.

• Det andet problem var, at akslen bøjede sig ved høje udløbstryk. Vi stødte på dette, da vi forsøgte at finde ud af, hvordan vi skulle konstruere en scrollkompressor med en gennemgående aksel og et øverste kompressionselement. Projektet blev endda midlertidigt indstillet, fordi der ikke blev fundet nogen løsning. Vi befandt os ved en skillevej i en situation, hvor vores forskning kunne være gået helt i stå. Heldigvis har LG Electronics et fantastisk supportprogram til at hjælpe forskere, når de er på vej til at fejle. Denne uvurderlige støtte gjorde det muligt for os at tiltrække flere forskningsmidler, og efter en omorganisering af holdet var vi i stand til at udvikle et spiraldesign med et bundkompressionselement, som kunne holde akslen ved et højt udgangstryk.

–

Fortæl os kort om de vigtigste funktioner i R1-kompressoren, og hvordan de gavner kunderne.

I dag ser vi en tendens til strengere årlige standarder for energieffektivitet for klimaanlæg. For at øge energieffektiviteten er det derfor vigtigt at reducere energitabet ved lav belastning. En af de største fordele ved R1-kompressoren er dens evne til at udvide sit variable driftsområde for at minimere risikoen for energitab. Det giver kunderne mulighed for at spare årlige energiomkostninger og nyde et mere roligt hjemmemiljø takket være kompressorens lave støj og vibrationer. Og dens evne til at arbejde ved høje hastigheder forbedrer varmeeffektiviteten ved lave temperaturer.

–

I hvilke produkter vil du bruge R1-kompressoren??

Vi vil bruge R1 i produkter lige fra luft-til-vand-varmepumper AWHP’er til kølesystemer. Et klimaanlæg udstyret med en scrollkompressor med et lavere kompressionselement kan bruge kølemiddelinjektionsteknologien, hvilket gør det lettere at kontrollere og justere temperaturen. R1-kompressorens styrker vil blive demonstreret i AWHP-systemer, der er rettet mod vigtige europæiske markeder. I Europa bevæger kedelsegmentet sig gradvist i retning af AWHP-systemer på grund af en generel tendens til miljøvenlighed og energieffektivitet.

R1-kompressorens evne til at arbejde ved et højt trykforhold gør den også ideel til køleapplikationer, der kræver temperaturer ned til -45 ˚C. I disse tilfælde anvendes normalt to scrollkompressorer i serie. Men nu behøver du kun at bruge én R1-kompressor til at udføre arbejdet.

– Hvilken indvirkning vil R1-kompressoren have på klimaanlægssektoren og andre fremstillingsindustrier??

Vi vil udvide R1-kompressoren til at omfatte hele klimaanlægssektoren. Vi ser frem til at anvende vores avancerede teknologi i andre sektorer i fremtiden. På nuværende tidspunkt er vi stadig i gang med at undersøge og overveje.

– Kan du give et bud på, hvad der er i vente på markedet for klimaanlæg i fremtiden??

I de seneste år har HVAC-branchen oplevet en stigning i efterspørgslen efter aircondition på grund af den økonomiske udvikling og stigende temperaturer i visse dele af verden. Som følge heraf er energiforbruget steget og fortsætter med at stige. Denne stigning har spillet en rolle i forbindelse med stramningen af reglerne om energieffektivitet i klimaanlæg.

Europa har allerede strammet sit energiforbrugsdirektiv ErP – fra klasse A køling 5,1/varme 3,4 i 2013 til A+ 5,6/4,0 i 2015, derefter til A++ 6,1/4,6 i 2023 og til A+++ 8,5/5,1 i 2023.

For altid at kunne opfylde disse standarder har vi været nødt til at udvikle et miljøvenligt klimaanlæg med høj effektivitet og et kølemiddel med lavt GWP Global Warming Potential . Vi tror ikke, at reglerne vil blive strammet meget i den nærmeste fremtid.

Men de nye ledere i HVAC-industrien vil være de virksomheder, der udvikler innovative teknologier baseret på effektivitet og miljøvenlighed.