Czym jest sterowanie inwerterowe?

Klimatyzatory On/Off są wypierane przez urządzenia ze sterowaniem inwerterowym, zmieniającym prędkość obrotową silnika prądu stałego sprężarki, regulowaną przetwornicą częstotliwości (falownikiem). Sprężarka pracuje wtedy ze zmienną mocą. Sterowanie inwerterowe umożliwia szybkie schłodzenie pomieszczenia i utrzymanie temperatury z dokładnością ±0,5 °C. Istotnym efektem ekonomicznym jest zmniejszenie zużycia energii o ok. 30–40 proc. w stosunku do standardowych klimatyzatorów. Proces rozruchu sprężarki odbywa się przez stopniowe zwiększanie prędkości obrotowej silnika prądu stałego, co zmniejsza duży prąd rozruchowy. Tak zwany miękki start powoduje mniejsze obciążenie elementów mechanicznych i zwiększa trwałość klimatyzatora. Także przy mniejszym chwilowym obciążeniu cieplnym w pomieszczeniu następuje dostosowanie obrotów sprężarki (znacznie mniejsza częstotliwość włączania i wyłączania sprężarki), co wpływa na kolejne oszczędności energii. Taki sposób pracy zawdzięcza się cyfrowym układom elektronicznym PAM (Pulse Amplitude Modulation) oraz PWM (Pulse With Modulation) sterującym pracą silnika sprężarki. PAM odpowiada za uzyskanie dużej mocy chłodniczej urządzenia, zaś PWM za oszczędność energii. Inwerter steruje częstotliwością prądu zmiennego zasilającego silnik sprężarki, a częstotliwość ta ma wpływ na wartość prędkości obrotowej. W urządzeniach bez inwertera silnik pracuje zawsze z tą samą prędkością obrotową (wynikającą z częstotliwości 50 Hz). Sterowanie inwerterowe reguluje częstotliwość prądu w zakresie od 20 Hz do 50 Hz. Silnik pracuje wówczas na mniejszych lub większych obrotach w zależności od wymaganej mocy chłodniczej lub grzewczej, co ma wpływ na zużycie energii. Inwerter wydłuża również trwałość sprężarki chłodniczej, Silniki mogą przez krótki czas, kilka minut, pracować z ponadstandardową mocą (rzędu 110–120 proc.), aby jak najszybciej schłodzić lub ogrzać pomieszczenie. Sprężarki ze sterowaniem inwerterowym są cichsze od zwykłych klimatyzatorów. Praktycznie wszystkie klimatyzatory inwerterowe mogą również ogrzewać pomieszczenia nawet przy temperaturze zewnętrznej -20 ÷ -15 °C. Inwestycja w zakup urządzenia klimatyzacyjnego ze sterowaniem inwerterowym daje wymierne korzyści, ale niestety jest ono droższe.

Zawór rozprężny

Dla pracy klimatyzatora bardzo ważna jest kontrola temperatury i ciśnienia czynnika chłodniczego. Najczęściej jest kontrolowana jest tylko temperatura, najlepsze modele mają czujnik ciśnienia.

Zadaniem zaworu rozprężnego jest zamiana czynnika chłodniczego w fazie ciekłej pod dużym ciśnieniem w stan gazowy, który wymagany jest do pracy sprężarki. Po przejściu przez zawór rozprężny powstaje tzw. para przegrzana, której temperatura jest kilka stopni większa od temperatury wrzenia tego czynnika. Termostatyczny zawór rozprężny optymalnie napełnia parownik czynnikiem chłodniczym w oparciu o sygnał z czujnika ciśnienia zaworu na podstawie temperatury gazu znajdującego się za parownikiem.

Najnowsze rozwiązania uwzględniają elektroniczne sterowanie (EEV) pracą zaworu. Jest to elektromechaniczne urządzenie z serwosterowaniem, które rozpręża czynnik chłodniczy przy wykorzystaniu danych z czujnika ciśnienia i temperatury. Oba czujniki są zamontowane na końcu parownika. Dane z czujników są przetwarzane przez regulator, który optymalnie otwiera zawór w określonym czasie. Zaletami takiego rozwiązania są możliwość pracy z różnymi czynnikami chłodniczymi i uproszczenie konstrukcji.

Głównymi zaletami elektronicznego zaworu rozprężnego są znaczne oszczędności energii oraz zwiększenie średniej rocznej wydajności sprężarki (nawet o 25 proc.). Jest to możliwe dlatego, że sprężarki sterowane w cyklu dwustawnym (zał./wył.) mają skrócony czas pracy, natomiast przy regulacji wydajności lub sterowania przy pomocy falownika pracują przy mniejszej prędkości, dając taką samą wydajność (dane firmy Carel). Drugą zaletą jest wykorzystanie takiego zaworu rozprężnego w klimatyzatorach z pompą ciepła. Wtedy jest potrzebny jest tylko jeden zawór zamiast dwóch termostatycznych w rozwiązaniu tradycyjnym.