乳製品加工ホールにサービスを提供する 480 kW の冷水ループ、または 3 つの冷蔵室と梱包ラインに電力を供給する 1.6 MW の中央プラントを想像してください。どちらのプロジェクトも、設計段階の後半で同じ問題に到達します。通常は、機器リストがほとんど凍結されているときです。スクリュー冷却装置かスクロール冷却装置か?
まず短い答え。冷却能力が約 700 kW 未満では、スクロール チラーの方がほぼ常に総所有コストが低くなります。それを超える場合、特に昼と夜で負荷が大きく変動する場合は、通常、部分負荷効率と耐用年数の点でスクリューチラーが優れています。クロスオーバーは固定された数値ではありません。冷媒、凝縮器の種類、周囲の設計条件、機械が実際に年間で何時間稼働するかによって決まりますが、最初の選択のための信頼できる出発点となります。
スクロールチラーとスクリューチラー: 簡単な比較
どちらの機械も水またはグリコールから熱を除去し、両方とも空冷または水冷が可能です。それらを区別するのは圧縮幾何学であり、その幾何学が容量の上限、効率曲線、騒音、サービスコスト、およびキロワットあたりの価格を決定します。
| パラメータ | スクロールチラー | スクリューチラー |
|---|---|---|
| 圧縮機構 | 固定および周回スクロール ラップ、吸入または吐出バルブなし | 容量制御用のスライドバルブを備えたオスおよびメスローター |
| 標準的な容量 | パッケージユニットあたり15kW～約700kW | 1台の機械で150kW～3,000kW以上 |
| 部分負荷効率 | コンプレッサーの段階が一致している間は良好です。 20%の負荷で急激に低下する | 約 40% から 80% までの平坦な曲線、VFD を使用するとさらに良い |
| 騒音・振動 | 低く、滑らかで、占有エリア近くに設置しやすい | より高い場合は、スプリングアイソレーターと音響処理が必要です |
| 保守範囲 | オイルとフィルターのチェック、コンタクターの検査 | オイル分析、スライドバルブ、ロータークリアランスチェック |
| 設置面積と重量 | コンパクトで、多くの場合屋上に設置可能 | 大型化、重量化、構造見直しが必要 |
| ベストフィット | モジュール式プラント、中小規模の冷蔵室、断続的な負荷を伴うプロセス冷却 | 中央冷水プラント、低温冷蔵倉庫ネットワーク、継続的な産業業務 |
テーブルを判定ではなくフィルターとして扱います。 600 kW のスクリュー冷凍機は、60% の負荷で年間 8,000 時間稼働すると、年間エネルギー量でスクロール冷凍機を上回ることができます。温暖な気候で年間 1,200 時間稼働する一連のスクロールチラーは、初期費用とメンテナンスのコストでスクリューマシンを上回ることができます。職務プロファイルが決定します。
スクロールコンプレッサーとスクリューコンプレッサーの実際の仕組み
スクロール: バルブを使用しない軌道圧縮
スクロール コンプレッサーは、インターリーブされた 2 つのスパイラル ラップを使用します。 1 つは固定されています。他の軌道はその内側にあります。ガスは三日月型のポケットに閉じ込められ、軌道が進むにつれて収縮するため、圧縮は継続的かつスムーズに行われます。吸入バルブや吐出バルブがないため、スクロール機械は静かに動作し、レシプロ式の設計よりも軽い液体のスラッギングをうまく除去します。圧縮比はスクロール形状に組み込まれているため、容量は複数のコンプレッサーのオンとオフを段階的に調整したり、アンローダーを調整したり、インバーター速度によって制御されます。
静かな冷凍圧縮を実現するスクロールコンプレッサー 周回スクロール機構と固定スクロール機構、厳しい加工公差、低騒音動作、病院、図書館、冷凍圧縮業務への適合性を調べます。 製品を見る→ スクリュー：ローターとスライドバルブを広範囲に装備
スクリューコンプレッサーはオスローターとメスローターが噛み合います。ガスは一方の端から入り、ローターの長さに沿ってローブ間の容積が閉じるにつれて圧縮されます。プロセスが連続的であるため、スクリューコンプレッサーはコンパクトなフレームから非常に大量の冷媒を移動させます。容量はスライドバルブで調整され、油圧または電子的に配置され、可変周波数ドライブとの組み合わせが増加しています。スクリューマシンは高い圧縮比に耐えられるため、低温での作業や数百キロワットを超える冷水プラントには自然な選択肢となります。
オスローターとメスローターを備えたスクリューコンプレッサー 対向するオスとメスのローター機構、油膜または同期ギア駆動、ローターの長さと直径が排気量と圧力をどのように決定するかを確認します。 製品を見る→ 容量、部分負荷効率、クロスオーバーの位置
1 台のスクロール コンプレッサーでおよそ 3 kW ～ 30 kW の冷却をカバーできるため、スクロール チラーはコンプレッサーをタンデム、トリオ、またはカルテット配置で追加することで拡張できます。パッケージ化されたスクロールチラーは通常、300 kW ～ 700 kW に達します。スクリューコンプレッサーは、1 台の機械で 150 kW 近くで起動し、3,000 kW を超えて動作します。実際には、決定ラインは必要な容量の 500 kW ～ 800 kW の間にあります。
ほとんどのチラーは全負荷以下で寿命を迎えるため、銘板の効率よりも部分負荷の動作が重要です。スライドバルブと VFD を備えたスクリューチラーは、約 40% から 80% の負荷までフラットな効率曲線を維持し、毎日の生産サイクルに従うプラントに適しています。 4 ～ 6 台のコンプレッサーを備えたスクロールチラーは、個別の段階で能力を段階的に調整します。ステージが一致している間は効率は優れていますが、負荷が非常に低い場合、コンプレッサーのサイクルが短くなり、効率が低下します。最小負荷が設計の 20% を下回る場合は、VFD、ホットガス バイパス装置、または蓄熱バッファを備えたスクリュー マシンを依頼してください。
コンデンサーの選択によっても答えは変わります。摂氏 43 度の周囲環境で空冷ユニットを使用すると、凝縮圧力が上昇し、両方のテクノロジーが不利になります。水冷シェルアンドチューブコンデンサーまたは蒸発システムがギャップを修復します。フローティング凝縮圧力制御と可変凝縮器ファンは、涼しい天候でコンプレッサー出力の 10% ～ 20% を回収でき、その利点は機械のサイズに応じて拡大するため、大規模プラントでは静かにスクリューチラーが有利になります。
各チラーがその場所を獲得する場所
冷蔵保存と食品加工
中小規模の冷蔵室やブラスト冷凍庫では、負荷が断続的であり、機械を迅速に再起動する必要があるため、通常、複数のスクロール コンプレッサーが使用されます。 500 kW を超える中央冷蔵倉庫ネットワークは、通常、低温蒸発器と組み合わせたスクリューマシンに移行し、そこでコンプレッサーが安定した吸入圧力で長時間稼働します。低温回路はチラー自体よりも頻繁に故障するため、一般的な故障モードを早期に調査することは有益です。これ 冷蔵冷凍システムの故障解析 は、コンプレッサーの種類を決定する前に役立つチェックリストです。
産業用プロセス冷却および冷水プラント
射出成形、乳製品、醸造所、化学プロセスのラインはすべて、安定した冷水の供給を必要としています。負荷が大きく連続的な場合、水冷スクリューチラーと適合する凝縮ユニットおよびシェルアンドチューブ凝縮器を組み合わせるのが従来の解決策であり、この組み合わせは大きな定格を下げることなく高い周囲湿度に耐えます。
冷凍システム用水冷凝縮ユニット シェルアンドチューブまたはスリーブコンデンサーのオプション、水ベースの冷却、効率、インテリジェントな制御、冷媒の選択、廃熱回収に関するガイダンスをご覧ください。 製品を見る→ 改修と段階的なプロジェクト
モジュール式スクロールチラーは、既存の屋根に簡単に設置でき、重量も軽く、施設の成長に合わせて一度にモジュールを 1 つずつ追加できます。スクリューチラーは構造の見直し、より大きな配管、より広い工場室スペースを必要としますが、負荷が許容されればメンテナンスする機械の数は減ります。
コスト、メンテナンス、生涯所有権
- 第一のコスト: スクロールチラーは一般に、約 500 kW までは kW あたりのコストが安くなります。それを超えると、スクリューマシンの競争力が高まり、kW 当たりの価格が安くなります。
- エネルギー: VFD を備えたスクリューチラーは通常、約 700 kW 以上の年間 kWh、特に年間 4,000 時間以上の稼働時間で有利です。
- メンテナンス: スクロール コンプレッサーには可動部品が少なく、スライド バルブがないため、メンテナンスは主にオイル、フィルター、コンタクターになります。スクリューマシンではオイル分析、スライドバルブ検査、ロータークリアランスチェックが必要なため、年間サービス額を多めに予算を立ててください。
- ダウンタイム: 4 台のコンプレッサーを備えたスクロールチラーは、1 台が故障しても約 75% の能力を発揮します。シングル スクリュー コンプレッサーは機械全体を停止するため、重要なプラントでは 1 つの大きなスクリューではなく 2 つの小さなスクリューを指定することがよくあります。
- 冷媒充填量: スクリューチラーは通常、より多くの充填量を必要としますが、これは気密性規則や冷媒税が適用される場合に重要となります。
入札比較で生き残るルール: 購入価格ではなく、10 年間の総コストを比較します。実際の負荷プロファイルでエネルギーを追加し、サービス契約を追加し、本番カレンダーに 1 回の計画外シャットダウンのコストを追加して、比較します。
2年後に明らかになる選択ミス
- ピーク負荷のみに基づいてサイジングを行うと、プラントが設計容量の 45% を超えて稼働しないことがわかります。
- 購入価格が安く見えたので、900 kW の連続プロセス負荷用のスクロールチラーを購入しました。
- 凝縮圧力と周囲の設計温度を無視すると、最も暑い月には容量が失われます。
- 1 つの大きなスクリューを複数のスクロール コンプレッサーに置き換える場合、始動電流、変圧器の容量、ケーブルのサイズを忘れてしまうことがあります。
- 選択中ではなく試運転後にスペアを注文し、サービスへのアクセスを計画します。
FAQ: スクリューチラーとスクロールチラー
スクリューチラーとスクロールチラーではどちらがエネルギー効率が高いですか?
フルロードでは、両者は接近します。 VFD を備えたスクリューチラーは、長時間稼働時の部分負荷で約 700 kW 以上の性能を発揮します。スクロールチラーは、効率曲線よりも迅速な再起動と低いスタンバイ損失の方が重要な、小容量および断続的な運転に最適です。
スクロールチラーは低温対応可能ですか？
はい、適切な蒸発器と冷媒を使用すれば可能です。中小規模の低温室はスクロールマシンで快適に稼働します。負荷が数百キロワットを超えると、高圧縮比のスクリューチラーがより経済的な選択肢になります。
スクロールチラーには何台のコンプレッサーが必要ですか?
通常のスイートスポットは 4 ～ 6 です。これにより、段階的な容量、プラントを失うことなく 1 台のコンプレッサーを失っても十分な冗長性、および現場チームが管理しやすい制御シーケンスが得られます。
クロスオーバーポイントは正確にどこにあるのでしょうか?
ほとんどのプロジェクトでは 500 kW ～ 800 kW の間です。ピーク負荷、最小負荷、年間運転時間の3つの数字で確認します。この 3 つがどのカタログ表よりも答えを決定します。
コンプレッサーを比較する前に、負荷プロファイルを書き留めてください。ピークが 500 kW 未満で、最小値が設計の 30% を上回っており、機械の年間稼働時間が 3,000 時間未満の場合は、通常、スクロール チラーの方がより穏やかで安価な決定となります。ピークが 700 kW を超える場合、プラントが長時間シフトで稼働する場合、または業務に低温回路が含まれる場合、VFD を備えたスクリュー冷却機と適切なサイズのコンデンサーを使用すれば、初期費用の差額は数年以内に回収できます。
次に、コンプレッサーをループの残りの部分 (コンデンサーの種類、エバポレーターの温度範囲、制御装置、スペアパーツの入手可能性) と一致させます。コンプレッサーは 1 つの決定事項です。その決定が妥当かどうかは周囲のシステムが決定します。
