LG R1: příběh jeho zrodu

Jeden z předních vývojářů větracích, topných a klimatizačních systémů LG vypráví příběh zrodu LG R1.

Kompresor, který se na spotřebě energie podílí přibližně 90 %, hraje zásadní roli při určování účinnosti a výkonu klimatizace.

–

Řekněte nám prosím něco o sobě, své pozici a oblasti LG, za kterou jste zodpovědný.

Jmenuji se Kim Cheol-hwan a pracuji jako vývojář v laboratoři klimatizace ve společnosti L&A, která je součástí divize CTO. Spolupracujeme s továrnou LG v Changwonu, abychom poskytli podporu od vývoje nápadu až po úplnou komercializaci, jako jakýsi most. K tomuto týmu jsem se připojil v roce 2002 a nyní mám na starosti výzkum a vývoj našeho kompresoru. Toto je můj druhý projekt, prvním byla práce na vysokotlakém spirálovém kompresoru pro systém Multi V.

–

Jak dlouho obvykle trvá dokončení projektu?

Od počátečního plánování do fáze sériové výroby může uplynout sedm až osm let. Pokud jde o kompresor R1, začali jsme se studiem této technologie v roce 2010 dokončeno v roce 2014 , v roce 2012 jsme požádali o patent, v roce 2015 jsme zahájili komercializaci a v roce 2023 jsme produkt uvedli na trh.

–

Řekněte nám o kompresoru LG R1.

Kompresory v klimatizačních jednotkách musí být vysoce energeticky účinné a musí být málo hlučné. Kompresor LG R1 kombinuje vlastnosti spirálových a rotačních kompresorů, aby splnil tyto dva cíle.

Hřídel musí procházet středem kompresního prvku, aby byl zajištěn optimální průtok oleje v kritických oblastech s vysokým koeficientem tření. Společnost LG proto vyvinula první hybridní konstrukci šneku s průchozí hřídelí na světě, která nejenže vyvíjí požadovaný tlak i s průchozí hřídelí, ale také zajišťuje strukturální integritu tvaru šneku.

Hybridní spirála se skládá z dvaceti různě tvarovaných oblouků a stlačuje chladivo v eliptickém tvaru, čímž zabraňuje průchodu hřídele středem kompresoru. Na konci kompresního cyklu se sklon zvyšuje, aby chladivo rychleji dosáhlo požadovaného tlaku, a také se zvyšuje spolehlivost jádra – tloušťka izolace kolem jádra se více než zdvojnásobuje. Společnost LG si tuto technologii nechala patentovat v Koreji a USA.

–

Nový kompresor tak kombinuje výhody svých předchůdců, spirálových kompresorů a kompresorů s rotačním hřídelem. Jak jste přišel na tak inovativní nápad??

Vývoj kompresoru R1 začal s myšlenkou zachovat účinnost spirálového kompresoru při zachování konkurenceschopné ceny rotačního kompresoru, jakož i jeho možností dodávky oleje a jednoduché konstrukce.

Rád používám analogii s nákladním vozem, abych vysvětlil, v čem je R1 efektivnější než předchozí modely kompresorů. Zatímco dříve lidé používali desetitunový nákladní vůz pro jednu tunu nákladu, nyní mohou použít jednotunový nákladní vůz pro jednu tunu nákladu a desetitunový nákladní vůz pro desetitunový náklad. Je vhodné mít kompresor, který dokáže přizpůsobit výkon podmínkám zatížení. Přesně to dělá kompresor R1.

Kompresor LG R1 je prvním zařízením, které účinně kombinuje „kompresní metodu“ spirálového kompresoru a „konstrukci mechanismu“ rotačního kompresoru, přičemž eliminuje nevýhody a nedokonalosti každého typu.

–

Jaké byly hlavní problémy při navrhování a jak jste je překonali??

• První výzva: nalezení správné rovnováhy mezi silou plynu a silou ložiska – umístění hřídele uvnitř kompresního prvku prostřednictvím řešení základního problému u spirálových kompresorů. Po umístění hřídele do středu kompresního prostoru jsme však zjistili, že zde není dostatek prostoru pro kompresi, což má za následek nižší účinnost a spolehlivost. Rovněž byla zjištěna nedostatečná robustnost struktury. Uvědomil jsem si, že při současném konvenčním tvaru spirály není možné polohování „skrz hřídel“. Po diskusi o možných řešeních s projektovým týmem jsme přišli s novou formou spirálového kompresoru, který stlačuje chladivo v eliptickém tvaru při otáčení kolem hřídele. Tehdy se zrodila jedna z nejlepších vlastností kompresoru R1: první hybridní spirálová konstrukce na světě s průchozí hřídelí. Poté jsme začali provádět hloubkový výzkum, abychom tento návrh uskutečnili.

• Druhým problémem bylo, že se hřídel při vysokém výstupním tlaku ohýbala. Narazili jsme na něj, když jsme se snažili zjistit, jak postavit spirálový kompresor s průchozím hřídelem a horním kompresním prvkem. Projekt byl dokonce dočasně zastaven, protože se nenašlo žádné řešení. Ocitli jsme se na křižovatce, kde se náš výzkum mohl úplně zastavit. Společnost LG Electronics naštěstí nabízí vynikající program podpory, který pomáhá výzkumným pracovníkům, když jsou na pokraji selhání. Tato neocenitelná podpora nám umožnila získat další finanční prostředky na výzkum a po reorganizaci týmu jsme byli schopni vyvinout konstrukci spirály se spodním kompresním prvkem, který byl schopen udržet hřídel při vysokých výstupních tlacích.

–

Řekněte nám prosím stručně o hlavních vlastnostech kompresoru R1 a o tom, jaké výhody přináší zákazníkům.

V současné době jsme svědky trendu zpřísňování norem roční energetické účinnosti klimatizačních zařízení. Pro zlepšení energetické účinnosti je tedy důležité snížit ztráty energie při nízkém zatížení. Jednou z největších výhod kompresoru R1 je možnost rozšířit jeho variabilní rozsah, aby se minimalizovaly případné energetické ztráty. Spotřebitelé tak mohou ušetřit roční náklady na energii a užívat si tiššího domácího prostředí díky nízké hladině hluku a minimálním vibracím kompresoru. Jeho schopnost pracovat při vysokých otáčkách zvyšuje účinnost vytápění při nízkých teplotách.

–

V jakých produktech budete používat R1?

R1 budeme používat v produktech od tepelných čerpadel vzduch-voda AWHP až po chladicí systémy. Klimatizační jednotka vybavená spirálovým kompresorem se spodním kompresním prvkem může využívat technologii vstřikování chladiva, což usnadňuje řízení a regulaci teploty. Silné stránky kompresoru R1 vyniknou v systémech AWHP pro klíčové evropské trhy. V Evropě se segment kotlů postupně přesouvá k systémům AWHP, což je ovlivněno obecným trendem šetrnosti k životnímu prostředí a energetické účinnosti.

Díky schopnosti kompresoru R1 zvládat vysoké tlakové poměry je ideální pro chladicí aplikace, kde jsou vyžadovány teploty až -45 °C. V takových případech se obvykle používají dva sériově zapojené spirálové kompresory. Nyní však stačí k práci použít pouze jeden kompresor R1.

– Jaký dopad bude mít kompresor R1 na odvětví klimatizace a další průmyslová odvětví?

Rozšíříme působnost kompresoru R1 v celém odvětví klimatizace. V budoucnu se budeme snažit využít naše pokročilé technologie i v jiných odvětvích. V této fázi jsme stále v procesu studia a zkoumání.

– Můžete předpovědět, jak bude vypadat trh s klimatizací v budoucnu??

V posledních letech se v oboru HVAC zvýšila poptávka po klimatizaci v důsledku hospodářského rozvoje a rostoucích teplot v některých částech světa. V důsledku toho se spotřeba energie zvýšila a nadále roste. Tento nárůst se podílel na zpřísnění předpisů týkajících se energetické účinnosti klimatizací.

Evropa již zpřísnila směrnici o energetické náročnosti výrobků ErP – z třídy A chlazení 5,1/topení 3,4 v roce 2013 na A+ 5,6/4,0 v roce 2015, poté na A++ 6,1/4,6 v roce 2023 a na A+++ 8,5/5,1 v roce 2023.

Abychom tyto normy vždy splnili, museli jsme vyvinout klimatizaci šetrnou k životnímu prostředí, která nabízí vysokou účinnost a používá chladivo s nízkým potenciálem globálního oteplování GWP . Nemyslíme si, že se předpisy v nejbližší době příliš zpřísní.

Novými lídry v oboru HVAC se však stanou společnosti, které budou vyvíjet inovativní technologie se zaměřením na účinnost a udržitelnost.