Sprężarka spiralna to typ sprężarki wyporowej, w której sprężanie odbywa się dzięki współpracy dwóch segmentów spiralnych. Jeden segment jest nieruchomy podczas gdy drugi przemieszcza się po orbicie kołowej wykonując obrotu. Dzięki temu pomiędzy segmentami tworzą się przestrzenie robocze, które w trakcie ruchu segmentu zmniejszają swoja objętość przesuwając się równocześnie od otworu ssawnego do otworu tłocznego.
W części artykułu zaprezentowano charakterystykę ogólna sprężarek spiralnych oraz ocenę ich konkurencyjności. W kolejnych częściach natomiast zostaną omówione: budowa, podstawowe zespoły sprężarki i jej udoskonalenia funkcjonalne oraz agregaty i zespoły sprężarkowe. 

Ocena konkurencyjności sprężarek spiralnych
Pozycja sprężarek spiralnych na rynku producentów
    Ogólną opinię o usytuowaniu sprężarek spiralnych na tym rynku można sobie wyrobić na podstawie dostępnych aktualnie materiałów prezentowanych w 2007 roku przez Międzynarodowy Instytut Chłodnictwa [32], informujących o ilościowej produkcji sprężarek z podziałem na poszczególne rodzaje, wg danych z 2005 roku:
● tłokowe hermetyczne – 105 000 000 szt.
● tłokowe semihermetyczne – 650 000 szt.
● tłokowe dławnicowe – 30 000 szt.
● rotacyjne łopatkowe – 80 000 000 szt.
● spiralne – 13 000 000 szt.
● śrubowe dwuwirnikowe ok. – 120 000 szt.
● śrubowe jednowirnikowe ok. – 20 000 szt.
● wirowe odśrodkowe ok. – 6 000 szt.

    Łączna światowa produkcja sprężarek w 2005 roku wyniosła zatem około 198 826 000 szt. Dane te na pewno uległy już zmianie, nie mniej dają podstawę do wyciągania pewnych wniosków ogólnych. Druga informacja z tego samego źródła określa liczbę producentów sprężarek dla potrzeb klimatyzacji i chłodnictwa wg stanu w 2007 roku. (por. tab.1). Podane informacje obejmują dane zebrane z całego świata. Warto również przywołać pewne ogólne opinie z tego samego okresu dotyczące tendencji występujących na rynku omawianych sprężarek:

Sprężarki do urządzeń klimatyzacyjnych
● USA utraciło dotychczasową przewagę w produkcji na rzecz Chin, Tajwanu i Korei;
● Rynek sprężarek rotacyjnych łopatkowych poszerza się szybko;
● Przygotowywane są konstrukcje sprężarek śrubowych poszerzające, w górę i w dół, zakres ich zastosowań;
● W Japonii i w Europie widoczna jest wyraźna redukcja produkcji sprężarek tłokowych, w USA i w krajach azjatyckich Dalekiego Wschodu jest ona umiarkowana;

Sprężarki dla urządzeń ziębniczych
● Rynek amerykański i europejski pozostają najbardziej aktywne;
● Rynek sprężarek rotacyjnych ulega zmniejszeniu;
● Rynek sprężarek śrubowych umacnia się;
● Rynek sprężarek spiralnych umacnia się również. 

    Sprężarki spiralne są produkowane w szerokim przedziale nominalnych wydajności wyporowych sięgającym, dla pojedynczych sprężarek, od 4 m³/h do 90 m³/h. Zastosowanie sprężarek spiralnych jest najbardziej rozpowszechnione w klimatyzacji (A/C) i w pompach ciepła (H/P). W klimatyzacji znalazły one swoje pierwsze zastosowania ze względu na niski spręż wymagany w tych urządzeniach. Największe zapotrzebowanie ilościowe w tej dziedzinie występuje na sprężarki spiralne o wydajności ziębniczej od 8 do 18 kW. Według opinii niektórych producentów dopiero od wydajności 10 kW sprężarki te mogą wykorzystać należycie swoją efektywność. Typowy zakres zastosowań sprężarki przeznaczonej do klimatyzacji przedstawiono na rys. 1. Zakres ten odnosi się do czynnika R22, który dotychczas był najbardziej rozpowszechniony w tej dziedzinie. W zakresie A dopuszcza się temperaturę pary na ssaniu do 25°C, w zakresie B dopuszcza się przegrzanie pary do 20 K a w zakresie C – przegrzanie 11 K. Obecnie coraz większy udział w klimatyzacji mają nowe czynniki, przy czym zakres działania sprężarek nieco odbiega od przedstawionego na rys. 1 stosownie do możliwości jakie stwarza zastosowanie danego czynnika. Dotyczy to szczególnie maksymalnej temperatury skraplania, bardzo istotnej dla pomp ciepła, która wynosi dla: R22 – t_k=65°C, R407C – t_k=68°C, R134a – t_k=75°C. Ograniczenie to wynika z założenia, że temperatura tłoczenia nie może przekraczać 143°C.W zakresie zastosowań klimatyzacyjnych, sprężarki spiralne konkurują głównie ze sprężarkami tłokowymi i śrubowymi. Dzieląc sprężarki stosowane w klimatyzacji według mocy silników napędowych na trzy grupy [30]:
A – moc silnika 1,5 – 22 kW,
B – moc silnika 22 – 130 kW,
C – moc silnika powyżej 130 kW.

    Ich wzajemne relacje opisano poniżej:
    W grupie A dominują sprężarki spiralne (95%), w grupie B mają 40% udziału a w grupie C – 10% udziału. Z kolei sprężarki śrubowe mają 50% udziału w grupie B i 90% – w grupie C. Pozostałe pola wypełniane są głównie przez sprężarki tłokowe, które większą rolę odgrywają w grupie sprężarek poniżej 1,5 kW oraz w chłodnictwie, szczególnie w zastosowaniach wysokociśnieniowych, np. w instalacjach na CO2. Wybór pomiędzy tymi trzema rodzajami sprężarek powinien być dokonywany indywidualnie na podstawie oceny możliwości uzyskania optymalnego rozwiązania dla danego zastosowania. Przy dokonywaniu wyboru należy więc brać pod uwagę następujące względy:
● wymagana wydajność ziębnicza,
● oczekiwany udział w kosztach instalacji końcowej,
● wymagany spręż maksymalny,
● dopuszczalny poziom głośności i drgań,
● wymagany poziom COP.

    Sprężarki spiralne budowane są w różnych odmianach [24] w zależności od przeznaczenia i stosowanych czynników, gdyż ich konstrukcja musi być każdorazowo dostosowana do zakresu ciśnień, sprężu i mocy napędowej, w celu zapewnienia maksymalnej efektywności działania. Dlatego w zależności od producenta sprężarki te dostarczane są w następujących odmianach, jako:
● uniwersalne, na wysokie i średnie temperatury, jednak głównie dla instalacji klimatyzacyjnych i pomp ciepła, przeznaczone do stosowania w zakresie temperatur parowania od -28/ -20 do 10/15°C w ew. wykonaniach na czynniki: R134a, R404A/R507, R407C i R410C;
● średniotemperaturowe, głównie dla urządzeń chłodniczych komercyjnych, przeznaczone do stosowania w zakresie temperatur parowania od -30 do +5°C;
● niskotemperaturowe, przeznaczone do stosowania w zakresie temperatur parowania od -45 do -15°C.

    Tendencje rozwojowe, to przede wszystkim udoskonalanie istniejących rozwiązań, wprowadzanie różnych rodzajów regulacji wydajności, a także poszerzanie zakresu wydajności w górę, przez tworzenie fabrycznie zmontowanych i wyposażonych zestawów wielosprężarkowych, a także poszerzanie zakresu wydajności w dół i w górę, przez opracowywanie nowych wielkości sprężarek.

Porównanie sprężarek spiralnych z tłokowymi
Wpływ zmian temperatury otoczenia (skraplania) na wydajność ziębniczą sprężarek (...)

Porównanie sprężarek spiralnych ze śrubowymi
(...)