Kompressorin tärinän kesyttäminen: miksi invertterin muuttuva nopeus poistaa kiinteänopeuksisen kolinan

Kolina, naksahdus tai pamahdus, jonka kuulet, kun kiinteänopeuksinen kannettava tai huoneilmastointilaite käynnistää kompressorinsa, ei ole merkki toimintahäiriöstä — se on moottorin rakenteen luontainen seuraus. Yksivaiheisen induktiomoottorin, joka pyörittää rotaatio- tai mäntäkompressoria, on siirryttävä paikallaan olosta täyteen käyntinopeuteen sekunnin murto-osassa, paineistetun kylmäainepiirin takaisinjousto­momenttia vastaan, käyttäen lukkiutuneen roottorin virtaa, joka on viisi–kahdeksan kertaa tasaisen käyntivirran suuruinen. Tämä yhdistelmä — valtava virtapiikki, hetkellinen momenttihuippu ja takaisinjoustovastus — luo mekaanisen iskun, joka etenee kompressorin rungon, sen kiinnityskannakkeiden, kotelon seinien ja jokaisen laitteen koskettaman pinnan läpi. Poista isku, niin poistat äänen.

Miksi kiinteänopeuksiset ilmastointikompressorit kolisevat käynnistyessään?

Kiinteänopeuksista ilmastointikompressoria pyörittää yksivaiheinen induktiomoottori (vaihtovirtamoottori, joka toimii syöttötaajuuden määräämällä nopeudella — Euroopassa 50 Hz — eikä siinä ole elektronista nopeudensäätöä). Kun virta kytketään, moottorin on kiihdytettävä nollasta noin 2 900 RPM:n synkroninopeuteensa alle 300 millisekunnissa. Tämän kiihdytyksen aikana moottori vetää lukkiutuneen roottorin virtaa (LRC — virta, jonka moottorin käämit vetävät roottorin ollessa paikallaan, tyypillisesti viisi–kahdeksan kertaa täyskuormituksen käyntivirta yksivaiheisilla induktiomoottoreilla) 15–40 ampeeria 230 V:n syötöstä kompressorin koosta riippuen.

Samanaikaisesti rotaatio- tai mäntäkompressorimekanismin on voitettava paine-ero kylmäainepiirin korkeapaineisen lauhdutinpuolen ja matalapaineisen imupuolen välillä — ero, joka kasvaa sammutusjakson aikana kylmäaineen siirtyessä ja paineen osittain tasaantuessa, mutta harvoin saavuttaa täyden tasapainon ennen seuraavaa käynnistystä. Moottorin on tuotettava riittävästi vääntömomenttia työntääkseen puristusmekanismin tämän vastapaineen ohi samalla kun se yhä kiihtyy. Yhdistetty vaikutus — sähköinen piikki käämeissä, käämin eristeen lämpölaajeneminen, mekaaninen isku kompressorin rungon läpi — tuottaa tunnusomaisen kolinan, jota kiinteänopeuksisten laitteiden omistajat kuvaavat sanoin 'jokainen käynnistys kuulostaa siltä kuin jotain olisi kaatunut sisällä'.

Kuinka paljon äänekkäämpi kiinteänopeuksisen kompressorin käynnistys on tasaiseen käyntiin verrattuna?

58–68 dB(A):n käynnistyspiikki edustaa 10–20 dB(A):n nousua tasaiseen käyntiin verrattuna. Psykoakustisesti 10 dB(A):n nousu koetaan noin kaksi kertaa äänekkäämpänä — joten kompressorin käynnistystransientti koetaan keskimääräisen kuuntelijan mielestä kaksi–neljä kertaa äänekkäämpänä kuin tasainen käynti. 15 m²:n makuuhuoneessa yöllä, jossa taustamelu on 25–30 dB(A), käynnistystransientti huipentuu tasolle, joka vastaa huoneessa käytävää puhuttua keskustelua. Se on lyhyt, mutta se on juuri sellainen äkillinen akustinen tapahtuma, joka todennäköisimmin herättää kevyestä unesta.

Kuinka invertterikompressori poistaa käynnistyskolinan?

Invertteriohjattu kompressori käyttää taajuusmuuttajaa (VFD — elektroninen ohjain, joka muuntaa 230 V / 50 Hz verkkosyötön muuttuvataajuiseksi DC-väyläksi, jolloin kompressorimoottori voi käynnistyä 5–15 Hz:llä ja kiihtyä sujuvasti käyntitaajuuteensa usean sekunnin aikana). Käynnistyminen 5 Hz:llä tarkoittaa, että moottori pyörii aluksi noin 150 RPM:llä — kaukana 2 900 RPM:n täysnopeustavoitteesta — mikä rajoittaa käynnistysvirran noin 150 %:iin käyntivirrasta kiinteänopeuksisen käynnistyksen 500–800 %:n sijaan.

Mekaaninen seuraus on yhtä merkittävä. Matalalla käynnistysnopeudella kompressori kehittää vain vaatimattoman vääntömomentin — riittävästi voittaakseen kylmäaineen vastapaineen vähitellen sen sijaan, että se tekisi sen iskupulssilla. Kylmäainepiirillä on aikaa mukautua paineen kasvaessa hitaasti poistopuolella. Ei ole virtapiikkiä, ei momentti-iskua eikä kotelon resonanssin herätystä. Invertterin kiihdytys 5:stä 50 Hz:iin kestää 3–8 sekuntia ja on akustisesti erottamaton asteittaisesta puhaltimen nopeuden lisäyksestä — juuri sen asukas kuuleekin.

Kylmäaineisku (slugging): harvinainen mutta äänekäs kiinteänopeuksinen vikatila, joka kuulostaa jumiutuneelta kompressorilta

Kylmäaineiskua (slugging) tapahtuu, kun nestemäinen kylmäaine — jonka pitäisi olla täysin höyrystynyt ennen kompressorille saapumista — pääsee puristuskammioon nestefaasissa ja mäntä tai roottori osuu siihen suurella nopeudella. Koska nesteet ovat kokoonpuristumattomia, mekaaninen isku luo tunnusomaisen kovan pamahduksen — usein kuvattuna metallisena kolahduksena tai vasaraniskuna — jota seuraa lyhyt hiljaisemman äänen jakso kompressorin hetkellisesti menettäessä synkronismin. Slugging eroaa normaalista käynnistyskolinasta ja johtuu yleensä ylitäytöstä, alhaisesta imukaasun tulistuksesta tai nestemäisen kylmäaineen siirtymisestä sammutusjakson aikana kompressorin imuaukolle pitkän seisokin aikana. Se on yleisempää kiinteänopeuksisissa kuin invertterilaitteissa, koska invertterit käynnistyvät riittävän hitaasti, jotta siirtynyt neste ehtii höyrystyä ennen puristuskierron alkua. Toistuva slugging-ääni edellyttää tarkastusta F-kaasusertifioidulta asentajalta.

Mitkä huoltotoimet vähentävät kiinteänopeuksisen kompressorin tärinäääntä olemassa olevissa laitteissa?

• Tarkista ja vaihda kompressorin kiinnityksen kumiholkit kolmen–neljän vuoden välein — kumiset tärinänvaimentimet puristuvat ja kovettuvat ajan myötä, menettävät eristystehonsa ja siirtävät enemmän iskua koteloon.
• Kiristä kaikki kotelopaneelien peltiruuvit, erityisesti kompressoritilan lähellä olevat. Löysät ruuvit antavat paneelien kolista käynnistysiskun herätystaajuudella — 5 minuutin ruuvimeisselitarkastus voi poistaa suurimman osan havaitusta kolinasta ilman minkään osan vaihtoa.
• Aseta laite tiiviin tärinänvaimennusmaton päälle (neopreeni, Shore 40A, 20 mm paksu) suoraan kovan lattian sijaan — lattian kautta siirtyvä tärinä kompressori-iskusta lisää matalataajuista jyrinää käynnistysääneen.
• Varmista, että kondensaattoripaketti (kondensaattorit, jotka tuottavat käynnistys- ja käyntivaiheen siirron yksivaiheiselle induktiomoottorille) on spesifikaation mukainen — heikentynyt kondensaattori lisää käynnistysmomentin sykintää ja pahentaa käynnistysiskua. Testaa kapasitanssi yleismittarilla; vaihda, jos yli 10 % nimellisarvon alapuolella.
• Kiinteänopeuksisissa laitteissa, joissa on Hot-Start Protection -ominaisuus: varmista, että se on käytössä. Tämä ominaisuus viivästyttää kompressorin uudelleenkäynnistystä 3 minuutilla sammutuksen jälkeen, jolloin kylmäainepaine ehtii osittain tasaantua ennen seuraavaa käynnistystä — vähentäen käynnistysmomentin tarvetta ja siihen liittyvää mekaanista iskua 20–30 %.

Omistajat, jotka ovat vaihtaneet kiinteänopeuksisesta monoblokista invertterilliseen kannettavaan splittiin, kuvaavat johdonmukaisesti käynnistyksen hiljaisuutta yhtenä välittömimmin havaittavista eroista — ei jäähdytyshyötysuhteen parannusta, jonka arvostaminen sähkölaskuissa vie kauden, vaan käynnistysiskun puuttumista, joka huomataan ensimmäisestä käyttöyöstä alkaen.

Invertterikompressorin käynnistyshiljaisuus on yksi selkeimmistä elämänlaadun parannuksista, jonka se tarjoaa kiinteänopeuksisiin vaihtoehtoihin nähden — parannus, joka on välittömästi havaittavissa eikä vaadi mittausta arvostaakseen. Invertterilliset kannettavat split-yksiköt yhdistävät tämän akustisen hyödyn 20–40 % pienempään kausittaiseen energiankulutukseen ja tarkempaan lämpötilansäätöön, minkä vuoksi ne myyvät johdonmukaisesti ensimmäisinä loppuun Euroopan helleaaltojen aikana.