Chapter hvac engineering Fundamentals: Part 1 Introduction

Equipment: Part 1
293
Figure
9.5
Rolling piston-type
rotary
compressor.
(
SOURCE
:
Copyright 2000, American Soci-
ety of Heating, Refrigerating
and Air Conditioning Engineers,
Inc., www.ashrae.org. Reprinted
by permission from ASHRAE
Handbook,
2000 HVAC Systems
and Equipment,
Chap. 34, Fig.
4.)
Sizes range up to as high as 200 tons or more in one compressor,
although units over 100 tons are rare. If larger capacities are needed,
two or more compressors are used in parallel. Small compressors—to
5 or 7
1
⁄
2
tons—are capacity-controlled by cycling the unit on and off.
Larger units usually have unloaders on all but one or two cylinders.
The unloader is activated electrically or pneumatically to lift the suc-
tion valve off its seat so that no compression takes place. Unloaders
may be activated in stages so that two or more steps of capacity control
may be obtained. Hot gas bypass is sometimes used with reciprocating
compressors to maintain stable operation at reduced loads. Hot gas
bypass does incur a power cost penalty.
Reciprocating compressors require from slightly less than 1 hp to
as much as 1.5 hp / ton of actual refrigeration capacity at the maximum
design temperatures and pressures typical of comfort-cooling pro-
cesses. The horsepower per ton increases as the suction pressure and
the temperature decrease. Therefore, it is more energy-efficient to op-
erate at the highest suction pressure compatible with the needs of the
application.
Compressors are lubricated by force-feed pumps or, in small units,
by splash distribution of oil from the sump. Lubricating oils are se-
lected to be miscible with the refrigerant and are carried throughout
the piping system, which must be designed to ensure return of the oil
to the compressor.