LG R1: het geboorteverhaal

Een van de belangrijkste ontwikkelaars van ventilatie-, verwarmings- en airconditioningsystemen LG R1 vertelt over de ontstaansgeschiedenis van de LG-compressor.

De compressor, die ongeveer 90% van het elektrische energieverbruik voor zijn rekening neemt, speelt een cruciale rol bij het bepalen van de efficiëntie en de prestaties van de airconditioner.

–

Vertel ons over uzelf, uw functie en uw verantwoordelijkheidsgebied bij LG.

Mijn naam is Kim Cheol-hwan, ik ben een ontwikkelaar in het Air Conditioning Lab van het L&A Center, dat deel uitmaakt van de CTO Division. Wij werken samen met LG fabriek in Changwon en bieden ondersteuning van concept tot volledige commercialisering, als een soort brug. Ik ben in 2002 bij dit team gekomen, en ben nu verantwoordelijk voor onderzoek en ontwikkeling voor onze compressor. Dit is mijn tweede project, het eerste was werken aan een hogedruk scroll compressor voor het Multi V systeem.

–

Hoe lang duurt het meestal om het project te voltooien?

Vanaf de eerste planning tot de massaproductiefase kan het zeven of acht jaar duren. Wat de R1-compressor betreft, zijn wij in 2010 begonnen met het onderzoek naar de technologie afgerond in 2014 , hebben wij in 2012 een octrooi aangevraagd, zijn wij in 2015 begonnen met de commercialisering en zijn wij in 2023 begonnen met de lancering van het product.

–

Vertel ons over de LG R1 compressor.

Compressoren in airconditioners moeten zeer energie-efficiënt zijn en weinig lawaai maken. LG R1 combineert de kenmerken van scroll- en roterende compressoren om aan deze twee doelstellingen te voldoen.

De as moet door het midden van het compressie-element lopen om een optimale olietoevoer in de kritieke gebieden met hoge wrijving te garanderen. Hiervoor ontwikkelde LG ’s werelds eerste hybride scrollontwerp met een doorgaande as die niet alleen druk uitoefent, zelfs met een doorgaande as, maar ook de structurele integriteit van de scrollvorm behoudt.

Hybride scroll bestaat uit twintig verschillend gevormde bogen om het koelmiddel in een elliptische vorm te comprimeren, zodat de as niet door het midden van de compressor loopt. Zodra de compressiecyclus is voltooid, wordt de helling verhoogd om het koelmiddel sneller de vereiste druk te laten bereiken en ook om de betrouwbaarheid van de kern te verbeteren – meer dan een verdubbeling van de isolatiedikte rond de kern. LG heeft deze technologie gepatenteerd in Korea en de VS.

–

De nieuwe compressor combineert dus de voordelen van zijn voorgangers – scroll- en roterende compressoren. Hoe ben je op zo’n innovatief idee gekomen??

De ontwikkeling van de R1-compressor begon met het idee om de efficiëntie van een scrollcompressor te behouden met de concurrerende prijs van een roterende compressor, alsmede de olietoevoermogelijkheden en het eenvoudige ontwerp.

Ik maak graag een vrachtwagenanalogie om uit te leggen dat de R1 efficiënter is dan de vorige compressormodellen. Terwijl men vroeger een vrachtwagen van tien ton gebruikte om één ton lading te vervoeren, kan men nu een vrachtwagen van één ton gebruiken voor één ton lading en een vrachtwagen van tien ton voor een lading van tien ton. Het lijkt verstandig om een compressor te hebben die de capaciteit kan aanpassen aan de belastingsomstandigheden. Dit is precies wat de R1-compressor doet.

De LG R1 is de eerste eenheid die de “compressiemethode” van een scrollcompressor en het “mechanismeontwerp” van een roterende compressor effectief combineert, waarbij de nadelen en onvolkomenheden van elk type worden overwonnen.

–

Wat waren de belangrijkste uitdagingen tijdens de ontwikkeling en hoe heeft u die overwonnen??

• De eerste uitdaging: het juiste evenwicht vinden tussen gaskracht en lagerkracht – de as in het compressie-element plaatsen door het fundamentele probleem van de scroll-compressor op te lossen. Nadat wij de as in het midden van het compressiegebied hadden geplaatst, constateerden wij echter dat er niet genoeg ruimte was voor compressie, hetgeen resulteerde in een lagere efficiëntie en betrouwbaarheid. Ook het gebrek aan structurele sterkte bleek. Ik realiseerde me dat met de huidige conventionele rolvorm een “doorschuifregeling” niet mogelijk is. Na bespreking van mogelijke oplossingen met het projectteam kwamen we met een nieuwe vorm van scrollcompressor die het koelmiddel in een elliptische vorm comprimeert tijdens de rotatie rond de as. Toen kwam een van de beste eigenschappen van de R1 compressor naar voren: ’s werelds eerste hybride scroll met een doorgaande as. Sindsdien zijn wij begonnen met diepgaand onderzoek om dit ontwerp te verwezenlijken.

• De tweede moeilijkheid was dat de as zou doorbuigen bij hoge afvoerdrukken. We kwamen dit tegen toen we probeerden uit te zoeken hoe we een scroll-compressor met een doorgaande as en een compressie-element aan de bovenkant moesten ontwerpen. Het project werd zelfs tijdelijk stopgezet omdat er geen oplossing werd gevonden. We stonden op een kruispunt toen ons onderzoek volledig had kunnen stoppen… Gelukkig heeft LG Electronics een geweldig ondersteuningsprogramma om onderzoekers te helpen als ze op de rand van de afgrond staan. Dankzij deze onschatbare steun konden wij meer onderzoeksfinanciering aantrekken en, na reorganisatie van het team, konden wij een spiraalontwerp ontwikkelen met een bodemcompressie-element dat de as bij hoge uitlaatdruk kon houden.

–

Kunt u ons kort vertellen over de belangrijkste kenmerken van de R1-compressor en hoe de klanten daarvan profiteren?.

Vandaag zien we een trend naar strengere jaarlijkse energie-efficiëntienormen voor airconditioners. Om de energie-efficiëntie te verbeteren is het dus van belang het energieverlies tijdens de werking bij lage belasting te beperken. Een van de grootste voordelen van de R1-compressor is de mogelijkheid om zijn werkingsbereik met variabele snelheid uit te breiden om de kans op energieverlies tot een minimum te beperken. Dankzij het lage geluidsniveau en de minimale trillingen van de compressor bespaart de consument op de jaarlijkse energiekosten en geniet hij van een stillere woonomgeving. En zijn vermogen om op hoge snelheden te draaien verbetert de verwarmingsefficiëntie bij lage temperaturen.

–

In welke producten gaat u de R1-compressor gebruiken??

Wij zullen de R1 gebruiken in producten variërend van lucht/water-warmtepompen tot koelsystemen. Een airconditioner die is uitgerust met een scrollcompressor met een ondercompressie-element kan gebruik maken van de koudemiddelinjectietechnologie, waardoor de temperatuur gemakkelijker kan worden geregeld. De sterke punten van de R1-compressor zullen tot uiting komen in AWHP-systemen die gericht zijn op belangrijke Europese markten. In Europa stapt het ketelsegment geleidelijk over op AWHP-systemen, onder invloed van een algemene trend naar milieuvriendelijkheid en energie-efficiëntie.

Omdat de R1-compressor hoge drukverhoudingen aankan, is hij ideaal voor koelsystemen met temperaturen tot -45 ˚C. In dergelijke gevallen worden gewoonlijk twee in serie geschakelde scrollcompressoren gebruikt. Maar nu hoef je maar één R1 compressor te gebruiken om het werk te doen.

– Welke gevolgen zal de R1-compressor hebben voor de airconditioningsector en andere productiesectoren??

Wij breiden het toepassingsgebied van R1 compressor uit tot de gehele airconditioningsector. In de toekomst zullen wij proberen onze geavanceerde technologie ook in andere sectoren te gebruiken. Wij zijn de mogelijkheden voor toekomstige implementaties nog aan het onderzoeken en bestuderen.

– Kunt u een voorspelling doen over wat er in de toekomst op de airconditioningmarkt te wachten staat??

De afgelopen jaren heeft de HVAC-industrie een toenemende vraag naar airconditioning gezien als gevolg van de economische ontwikkeling en de stijgende temperaturen in sommige delen van de wereld. Als gevolg daarvan is het energieverbruik gestegen en stijgt het nog steeds. Deze uitbreiding heeft een rol gespeeld bij de aanscherping van de regelgeving inzake de energie-efficiëntie van airconditioners.

Europa heeft de richtlijn betreffende energieverbruikende producten ErP al aangescherpt – van klasse A koeling 5,1/verwarming 3,4 in 2013 naar A+ 5,6/4,0 in 2015, vervolgens naar A++ 6,1/4,6 in 2023 en naar A+++ 8,5/5,1 in 2023.

Om voortdurend aan deze normen te voldoen, hebben wij een milieuvriendelijke airconditioner moeten ontwikkelen met een hoog rendement en een koelmiddel met een laag aardopwarmingsvermogen GWP . Wij denken niet dat de regelgeving binnenkort veel zal worden aangescherpt.

Maar de nieuwe leiders van de HVAC-industrie zullen de bedrijven zijn die innovatieve technologieën ontwikkelen die gericht zijn op efficiëntie en milieuvriendelijkheid.