Историю создания компрессора LG R1, ставшего прорывом в индустрии климатического оборудования, рассказывает один из ведущих инженеров-разработчиков компании LG, специализирующийся на системах вентиляции, отопления и кондиционирования.
Поскольку на компрессор приходится порядка 90% энергопотребления кондиционера, именно от его конструкции напрямую зависят общая эффективность и производительность всей системы.
Интервью с разработчиком
- Представьтесь, пожалуйста, и расскажите о своей роли в компании LG.
Меня зовут Ким Чоль-хван, я инженер-исследователь в лаборатории кондиционирования воздуха Центра L&A, который входит в подразделение CTO. Наша команда тесно сотрудничает с заводом LG в Чханвоне, выступая связующим звеном на всех этапах — от генерации идеи до запуска продукта в серийное производство. Я присоединился к команде в 2002 году и сейчас руковожу исследованиями и разработками в области спиральных компрессоров. Компрессор R1 — мой второй крупный проект; первым был спиральный компрессор высокого давления для системы Multi V.
- Сколько в среднем занимает разработка такого проекта?
Полный цикл — от первоначального планирования до массового производства — может длиться семь-восемь лет. Что касается компрессора R1, то изучение технологии мы начали в 2010 году (завершили в 2014), патентную заявку подали в 2012, коммерциализацию запустили в 2015, а к серийному выпуску продукта приступили в 2018 году.
Суть инновации: гибридная конструкция
- В чём заключается особенность компрессора LG R1?
Перед любым компрессором для кондиционеров стоят две ключевые задачи: максимальная энергоэффективность и минимальный уровень шума. Компрессор LG R1 уникален тем, что сочетает в себе преимущества двух традиционных типов — спирального и роторного, что позволяет блестяще решить обе эти задачи.
Ключевой инженерной проблемой была необходимость провести вал через центр компрессионного элемента для оптимальной подачи масла в зоны с высоким трением. Команда LG нашла решение, создав первую в мире гибридную спиральную конструкцию со сквозным валом. Эта конструкция не только обеспечивает необходимое давление, но и сохраняет структурную целостность самой спирали.
Гибридная спираль состоит из двадцати дуг разной формы, что позволяет сжимать хладагент по эллиптической траектории, обходя центральную ось. В завершающей фазе цикла угол наклона увеличивается, что ускоряет достижение нужного давления и более чем вдвое повышает надёжность сердечника за счёт увеличения толщины изоляции. На эту технологию получены патенты в Корее и США.
История идеи и преодоление трудностей
- Как родилась идея объединить два типа компрессоров в одном?
Разработка R1 началась с амбициозной цели: сохранить высокий КПД спирального компрессора, но при этом использовать конкурентные преимущества роторного — его доступную стоимость, эффективную систему смазки и простую конструкцию.
Чтобы наглядно объяснить эффективность R1, я часто привожу аналогию с грузовиком. Если раньше для перевозки одной тонны груза использовали десятитонный грузовик, то теперь можно взять грузовик, грузоподъёмность которого точно соответствует задаче. Компрессор R1 работает по тому же принципу: он динамически регулирует свою производительность в зависимости от текущей нагрузки, что исключает неэффективные перерасходы энергии.
Компрессор LG R1 — это первое в мире устройство, которое успешно интегрировало метод сжатия от спирального компрессора и конструкцию механизма от роторного, при этом устранив их традиционные недостатки.
- С какими основными трудностями вы столкнулись в процессе разработки?
- Первая сложность: поиск новой формы спирали. Фундаментальной проблемой было разместить вал внутри компрессионной камеры. Однако после его установки в центр оказалось, что для эффективного сжатия не хватает места, что снижало и эффективность, и надёжность. Стало ясно, что классическая форма спирали для этого не подходит. В ходе мозговых штурмов команда пришла к идее сжатия хладагента по эллиптической траектории вокруг вала. Так родилась ключевая инновация — гибридная спираль со сквозным валом, после чего началась глубокая исследовательская работа по её воплощению.
- Вторая сложность: деформация вала под высоким давлением. Мы столкнулись с этим, пытаясь создать конструкцию с верхним компрессионным элементом. Проект даже был временно заморожен из-за отсутствия решения. Критическую ситуацию помогла разрешить внутренняя программа поддержки исследований LG, которая предоставляет ресурсы командам на грани провала. Благодаря дополнительному финансированию и реорганизации мы разработали альтернативную конструкцию с нижним компрессионным элементом, которая успешно выдерживала высокое выходное давление.
Преимущества для потребителя и сферы применения
- Каковы главные преимущества R1 для конечного пользователя?
Мировые стандарты энергоэффективности для кондиционеров постоянно ужесточаются. Ключ к соответствию им — минимизация потерь энергии при работе на низкой нагрузке. Одно из главных достоинств R1 — расширенный переменный рабочий диапазон, который как раз и сводит эти потери к минимуму. Потребители получают прямую экономию на счетах за электричество, тихую работу с низким уровнем вибраций, а также высокую эффективность обогрева даже в сильные морозы благодаря способности компрессора работать на высоких скоростях.
- В каких продуктах будет использоваться этот компрессор?
Сфера применения R1 очень широка: от тепловых насосов «воздух-вода» (AWHP) до холодильных установок. Кондиционер с таким компрессором и нижним компрессионным элементом позволяет легко реализовать технологию впрыска хладагента для точного контроля температуры. Особенно сильные стороны R1 раскроются на ключевом для Европы рынке AWHP, где традиционные котлы активно замещаются экологичными и энергоэффективными тепловыми насосами.
Высокий коэффициент давления делает R1 идеальным и для коммерческого холода, где требуются температуры до –45°C. Раньше для таких задач требовалась последовательная установка двух спиральных компрессоров. Теперь же с этой работой справляется один компрессор R1.
Влияние на отрасль и взгляд в будущее
- Какое влияние R1 окажет на рынок кондиционеров и смежные отрасли?
Мы планируем масштабировать применение компрессора R1 на весь сегмент климатической техники. В перспективе мы изучаем возможности адаптации этой передовой технологии и для других промышленных областей, хотя конкретные направления сейчас находятся в стадии исследования.
- Каков ваш прогноз развития рынка кондиционеров?
В последние годы рост экономики и глобальное потепление стимулируют спрос на системы кондиционирования по всему миру. Это, в свою очередь, ведёт к росту энергопотребления и, как следствие, к ужесточению нормативов по энергоэффективности.
В Европе, например, требования директивы ErP (по энергопотребляющей продукции) за несколько лет шагнули от класса A в 2013 году до высшего класса A+++ в 2019.
Чтобы соответствовать этим трендам, необходимо создавать экологичные кондиционеры, которые сочетают высокий КПД с использованием хладагентов, имеющих низкий потенциал глобального потепления (GWP). Мы не ожидаем резкого ужесточения норм в ближайшее время, но очевидно, что лидерами отрасли ОВКВ станут те компании, которые сделают ставку на инновации в области эффективности и экологичности.