Низькобарний компресор — це не «звичайний компресор із заниженою уставкою», а окремо спроєктована машина для великої продуктивності при 3–5 бар. Він особливо вигідний там, де стандартний компресор виробляє повітря при 8–13 бар, а перед технологічним обладнанням редуктор знижує тиск до 3–4 бар.

Зниження уставки на наявному компресорі теж може дати економію, якщо це дозволено виробником. Фактичний тиск стиснення і навантаження зменшуються. Проте геометрія гвинтового блока, його внутрішній об’ємний коефіцієнт, швидкість, привод, сепарація та масляний контур залишаються такими, як їх спроєктував завод. Тому компресор на 10 або 13 бар після зміни налаштувань не стає повноцінним компресором на 8 бар, а тим більше спеціальним компресором на 3–5 бар.

1. Що таке компресор низького тиску 3–5 бар

Це компресор, у якому гвинтовий блок і весь пакет обладнання оптимізовані під невеликий перепад тиску та великий об’єм повітря. На однаковій потужності двигуна він зазвичай здатний подати більше повітря, ніж стандартна машина на 8–13 бар, тому що витрачає менше енергії на кожен кубічний метр стисненого повітря.

Типова помилка підприємств — орієнтуватися лише на потужність двигуна. Наприклад, два компресори по 37 кВт можуть мати дуже різну продуктивність: один створює 13 бар, другий 8 бар, а третій спеціально розрахований на 4–5 бар. Правильний критерій — не лише кВт, а потрібна продуктивність саме при фактичному робочому тиску.

2. Чому тиск напряму впливає на витрати електроенергії

Стиснене повітря — один із найдорожчих енергоносіїв на виробництві. Чим вищий кінцевий тиск, тим більше роботи виконує компресор і тим більше електроенергії витрачається на кожен кубічний метр повітря. У галузевих рекомендаціях часто використовують практичний орієнтир: зниження робочого тиску приблизно на 1 бар може дати близько 6–7% економії енергії, а за методикою DOE/US compressed air protocol кожні 2 psi зміни тиску дають орієнтовно 1% зміни енергоспоживання. Це не магічна стала, а інженерний орієнтир: реальний результат залежить від типу компресора, регулювання, витоків, діаметра труб, осушувача, піків споживання та режиму роботи.

Друга причина економії — витоки. При більшому тиску через той самий отвір виходить більше повітря. Тобто завищений тиск одночасно збільшує споживання компресора і збільшує втрати у мережі.

3. Де низькобарний компресор дійсно може бути вигідним

Для дуже низького тиску до 1,5 бар часто правильніше розглядати повітродувку, а не гвинтовий компресор. Atlas Copco окремо описує повітродувки як обладнання для задач 0,3–1,5 bar(g), а для пневмотранспорту цементу вказує, що розбавлена фаза часто працює до 0,3–2,5 bar(g), а щільна фаза — приблизно 1,5–4 bar(g). Якщо потрібен стабільний тиск 3–5 бар і більша витрата, тоді вже логічно розглядати низькобарний гвинтовий компресор або низькобарний маслонаповнений / безоливний варіант залежно від чистоти повітря.

4. Коли низькобарний компресор НЕ потрібен

·       Якщо більшість обладнання реально потребує 6–8 бар: пневмоциліндри, клапани, інструмент, верстати, пістолети, стандартна автоматика.

·       Якщо низькобарний споживач працює рідко і недовго: окупність може бути занадто довгою.

·       Якщо витрата повітря дуже мала: дешевше може бути залишити редуктор або локальне рішення.

·       Якщо в процесі потрібне безоливне повітря класу 0 або контакт із харчовим продуктом: потрібно окремо перевіряти тип компресора, фільтрацію, осушення і санітарні вимоги.

·       Якщо на ділянці великі перепади витрати і немає ресивера або VSD: потрібно спочатку спроєктувати систему, а не просто міняти компресор.

5. Чи стискає 10-барний гвинтовий блок повітря до 10 бар, якщо на контролері встановлено 8 бар?

Коротка відповідь: ні, не зовсім. Якщо компресор коректно налаштований на нижчий тиск, фактичний тиск нагнітання і ступінь стиснення також зменшуються. Контролер не «відрізає» вже стиснене до 10 бар повітря на виході. Він контролює тиск у системі й керує завантаженням: впускним клапаном, переходом у холостий хід, зупинкою або швидкістю двигуна у VSD-машині.

У завантаженому режимі тиск на виході гвинтового блока зазвичай лише трохи вищий за тиск після компресора через опір сепаратора, клапанів, охолоджувача та внутрішніх каналів. Тому при переході з 10 до 8 бар компресор справді виконує меншу роботу й споживає менше електроенергії.

Але є важливий технічний нюанс: гвинтовий блок має фіксований внутрішній об’ємний коефіцієнт Vi. Його визначають геометрія ротора та момент відкриття нагнітального вікна. Якщо внутрішній ступінь стиснення не збігається з фактичним тиском системи, виникає надмірне внутрішнє стиснення (overcompression) або недостиснення (undercompression). Обидва режими збільшують втрати. Саме тому заводська конфігурація під 8, 10 або 13 бар може відрізнятися не лише уставкою контролера, а й виконанням блока, швидкістю обертання, передатним відношенням, двигуном, клапанами, сепарацією та охолодженням.

6. Перевірка за каталогами: одна потужність — різна продуктивність при 8, 10 і 13 бар

Найкраще це видно не в теорії, а в офіційних каталогах. Нижче порівнюємо машини однакової номінальної потужності 37 кВт. Sollant використовує гвинтову технологію, Mattei — роторно-пластинчасту. Це різні конструкції, але обидва набори даних незалежно демонструють один принцип: чим вищий потрібний тиск, тим менше вільного повітря може подати той самий двигун.

Для Sollant SLT-37F перехід від виконання 13 бар до заводського виконання 8 бар збільшує паспортну продуктивність з 4,61 до 6,30 м³/хв — приблизно на 37%. У Mattei ERC 37 різниця між 13 і 8 бар становить 4,80 проти 6,80 м³/хв — приблизно 42%. Це не означає, що лише зміна уставки автоматично дасть такий приріст. Таблиці описують заводські версії, оптимізовані та паспортизовані для кожного тиску.

7. Порівняння стандартного та спеціального низькобарного компресора

Каталог Sollant дає показовий приклад. Стандартний SLT-37F на 8 бар має продуктивність 6,30 м³/хв. Низькобарний SLTL-30S на 5 бар у верхній точці діапазону подає до 6,42 м³/хв при двигуні 30 кВт. Тобто близький об’єм повітря можна отримати з двигуном на 7 кВт менше, якщо процесу дійсно достатньо 5 бар.

*Це не сертифікована питома потужність за ISO 1217, а просте співвідношення каталожного потоку до номінальної потужності двигуна. Для інвестиційного рішення потрібно запросити у виробника повний performance data sheet: фактичну споживану потужність пакета, FAD, тиск, температуру, частоту та умови випробувань.

Інфографіка: де низькобарний компресор може дати найбільший економічний ефект

8. Чим спеціальний компресор 3–5 бар відрізняється конструктивно

9. Чому не можна довільно знижувати уставку стандартного компресора до 3–5 бар

Більшість маслозаповнених гвинтових компресорів використовує тиск у сепараторному баку для циркуляції оливи через охолоджувач, фільтр, підшипники та гвинтовий блок. Мінімальний клапан тиску утримує всередині машини необхідний тиск для змащення та відділення оливи. Точне мінімальне значення залежить від моделі — універсальної цифри 5,5 або 5,8 бар для всіх компресорів не існує.

Якщо знизити уставку нижче дозволеного діапазону, можливі нестабільна циркуляція оливи, підвищене винесення оливи, неправильна робота сепаратора, недостатня температура, конденсація вологи, нестабільне регулювання й аварійні зупинки. Тому будь-яку зміну нижче паспортного діапазону потрібно погоджувати з виробником, а не робити лише через сервісне меню контролера.

10. Економіка: три різні рівні оптимізації

10.1. Знизити надлишкову уставку на наявному компресорі

Це найдешевший перший крок. Якщо система стабільно працює при нижчому тиску і нова уставка залишається в дозволеному діапазоні компресора, енергоспоживання зменшиться. Практичний орієнтир для попереднього аудиту — близько 6–7% енергії на кожен 1 бар зниження тиску при повному навантаженні, плюс зменшення витоків. Реальний результат потрібно підтвердити логером потужності та витратоміром.

10.2. Купити правильну заводську версію на 8 або 10 бар

Якщо підприємству потрібно 9 бар у споживача, доцільно порахувати втрати в осушувачі, фільтрах і мережі. Часто правильною покупкою буде компресор на 10 бар, а не 12–13 бар. Навіть якщо 13-барній машині зменшити уставку до 9–10 бар, вона може працювати прийнятно і споживати менше, але її пакет не обов’язково матиме таку саму продуктивність та питому ефективність, як заводська 10-барна версія.

10.3. Виділити окрему мережу 3–5 бар

Це найсильніше рішення, коли низькобарний процес працює багато годин і споживає великий потік. У прикладі SLT-37F 8 бар проти SLTL-30S 5 бар номінальна потужність зменшується з 37 до 30 кВт при близькій каталожній продуктивності. За 2 208 годин на рік і тарифу 14 грн/кВт·год проста різниця за номінальною потужністю становить близько 216 384 грн/рік. Для 24/7 процесу ефект буде значно більшим.

11. Реальний кейс: переробка риби та розморожування креветки

На підприємстві кілька екструдерів отримують повітря від компресора Gardner Denver ESM55 на 10 бар, але перед процесом редуктори знижують тиск до 4 бар. Для розрахунку взято мінімальну потребу 5 м³/хв, або 7 200 м³/добу, 360 днів роботи та тариф 12 грн/кВт·год.

Цей кейс добре показує масштаб потенціалу, але остаточне рішення потрібно приймати після вимірювання фактичної витрати, профілю піків, споживаної потужності, тиску безпосередньо біля екструдерів і якості повітря. Також важливо перевірити, чи компресорні моделі в комерційній пропозиції відповідають даним заводу за продуктивністю та фактичною input power.

11,2 . Приклад 2: 37 кВт 8 бар проти 30 кВт 5 бар

Візьмемо простий приклад: стандартний компресор 37 кВт на 8 бар із продуктивністю близько 6,30 м³/хв порівнюємо з низькобарним компресором 30 кВт на 5 бар із продуктивністю близько 6,42 м³/хв. Потік практично однаковий, але встановлена потужність нижча на 7 кВт.

У цьому простому прикладі економія становить приблизно 216 384 грн/рік при 8 годинах роботи на день і 276 робочих днях. Якщо такий процес працює 24/7, різниця тільки по 7 кВт потужності може давати до 858 480 грн/рік економії.

11,3. Приклад 3: цемент, силоси та пневмотранспорт

Цементні заводи, бетонні вузли та підприємства з сипучими матеріалами часто мають процеси, де потрібен великий обʼєм повітря, але не завжди потрібні 8–10 бар. Для пневмотранспорту важливі не тільки бари, а й режим транспортування: розбавлена фаза, щільна фаза, довжина траси, висота, діаметр труби, тип матеріалу, вологість, кількість колін, фільтр на силосі та пропускна здатність живильника.

Atlas Copco для цементного пневмотранспорту наводить орієнтири: dilute phase часто потребує до 0,3–2,5 bar(g), а dense phase — приблизно 1,5–4 bar(g). Це означає, що для частини задач компресор 8–13 бар може бути завищеним рішенням. Але без перевірки конкретної траси і технології робити висновок не можна: інколи потрібен саме компресор, інколи повітродувка, а інколи окрема система для високого тиску.

Саме тому у цементі та сипучих матеріалах правильний підхід такий: спочатку технологічний розрахунок пневмотранспорту, потім вибір джерела повітря. Якщо система реально працює в діапазоні 2–4 бар, то низькобарний компресор або повітродувка можуть дати значну економію.

12. Де низькобарні компресори найчастіше дають сильний результат

·       Пневмотранспорт цементу, золи, борошна, гранул, комбікорму та інших сипучих матеріалів, якщо розрахунковий тиск справді знаходиться у межах 2–5 бар.

·       Екструдери, барботаж, розморожування та перемішування, де потрібен великий стабільний потік при 3–4 бар.

·       Аерація очисних споруд, флотація та деякі біологічні процеси — після перевірки, чи не буде ефективнішою повітродувка.

·       Обдув, сушіння, охолодження, продування, транспортування та сортування продукції.

·       Харчові виробництва з окремою низькобарною лінією, якщо виконані вимоги до чистоти, вологи й оливи.

·       Хімічні, скляні та технологічні процеси з постійною великою витратою при невисокому тиску.

Для тиску приблизно до 1–1,5 бар часто вигідніша повітродувка або screw blower. Для 1,5–3 бар вибір залежить від траси, витрати, регулювання й вимог процесу. Низькобарний компресор 3–5 бар не потрібно продавати там, де технологічно достатньо повітродувки.

13. Як правильно спроєктувати окрему систему 3–5 бар

1.     Заміряти тиск у точці споживання під час максимального потоку, а не лише на виході з компресора.

2.     Провести логування витрати щонайменше протягом повного виробничого циклу; для змінного процесу — декількох змін або тижня.

3.     Розділити базове споживання та короткі піки. Піки іноді дешевше перекрити ресивером, а не завищувати компресор.

4.     Перевірити діаметр і довжину труб. Втрата 0,5 бар у системі 4 бар пропорційно значно серйозніша, ніж у мережі 8 бар.

5.     Підібрати ресивер під допустимий перепад тиску, пікову витрату та алгоритм VSD/load-unload.

6.     Перерахувати осушувач і фільтри на фактичний вхідний тиск: при нижчому тиску через них проходить більший об’єм газу і може зрости перепад.

7.     Визначити потрібний клас якості ISO 8573-1. Для контакту з харчовим продуктом може знадобитися безоливний компресор або посилена система очищення.

8.     Передбачити рекуперацію тепла, якщо компресор працює багато годин і є споживач гарячої води або повітря.

9.     Порівнювати пропозиції за FAD та повною input power у потрібній робочій точці, а не лише за кВт двигуна.

14. Орієнтир по низькобарній лінійці Sollant SLTL

У каталозі Sollant низькобарні компресори виділені в окрему серію. Значення нижче подані як каталожні діапазони VSD; точну робочу точку, фактичну input power, комплектацію масляної системи та сепаратора потрібно підтверджувати в технічній пропозиції заводу.

15. Часті питання

Чи можна просто знизити тиск із 10 до 8 бар?

Так, якщо це дозволено виробником і система стабільно працює. Компресор фактично стискатиме до нижчого тиску й споживатиме менше. Але він не перетвориться на заводську 8-барну версію: Vi, швидкість, привод та інші вузли не змінюються.

Чому заводська версія 8 бар часто продуктивніша за ту саму модель 10 або 13 бар?

При меншому ступені стиснення двигун може перемістити більше повітря. Крім того, завод може змінювати виконання блока, оберти, передатне відношення та пакетні компоненти. Це видно у каталогах Sollant і Mattei.

Чому не можна встановити стандартному компресору 4 бар?

Може не вистачити внутрішнього тиску для циркуляції оливи й сепарації, а гвинтовий блок буде працювати далеко від оптимального Vi. Мінімальну уставку визначає виробник конкретної моделі.

Чи обов’язково низькобарний компресор має окремий масляний насос?

Ні, не кожен. Але це поширене конструктивне рішення для спеціальних низькобарних машин. 

Навіщо збільшений сепаратор?

При нижчому тиску фактичний об’єм газу всередині компресора більший. Більша площа сепарації допомагає зменшити швидкість потоку, перепад тиску та винесення оливи. Це підтверджено на прикладі Fusheng SL; конкретне виконання Sollant слід уточнювати.

Що краще при 1 бар — низькобарний компресор чи повітродувка?

Часто повітродувка. Компресор 3–5 бар має сенс, коли процесу справді потрібен такий діапазон, а не 0,5–1,5 бар.

Який тиск потрібно закладати при покупці?

Потрібний тиск у споживача плюс виміряні втрати в осушувачі, фільтрах, трубах і арматурі та невеликий робочий діапазон. Не варто додавати декілька бар лише «із запасом».

16. Висновок AST Group

Правильний підбір тиску — одна з найсильніших можливостей зменшити собівартість стисненого повітря. Якщо підприємству потрібно 9 бар, потрібно порівнювати насамперед заводські версії на 10 бар, а не автоматично купувати 12–13 бар. Якщо великому окремому процесу потрібно 3–5 бар, доцільно розглядати спеціальний низькобарний компресор або повітродувку, а не стискати все повітря до 8–13 бар і втрачати енергію на редукторі.

AST Group підбирає не просто компресор за кіловатами, а повну систему: вимірювання тиску й витрати, аналіз профілю навантаження, вибір Fixed Speed або VSD, ресивер, осушувач, фільтри, трубопроводи, рекуперацію тепла та розрахунок окупності.

Технічні джерела та примітки

1. Shanghai Sollant Energy Saving Technology — актуальний каталог Screw Air Compressor: стандартні SLT та низькобарні SLTL, таблиці FAD при різному тиску. Надано користувачем.

2. Mattei, ERC 30-37-45-55 — офіційні значення F.A.D. при 8, 10 і 13 bar(g): https://www.matteigroup.com/products/lubricated-compressors/classic-series/erc-30-37-45-55

3. Mattei, The highs and lows of specifying compressed air — приблизно 7% додаткового енергоспоживання на 1 бар і рекомендації щодо low-pressure systems: https://www.matteigroup.com/en-gb/news/specifying-compressed-air

4. Atlas Copco — пояснення впливу overcompression / undercompression на продуктивність: https://www.atlascopco.com/en-gr/compressors/wiki/compressed-air-articles/physics-physicalunits2

5. N. Stosic, Operation and performance of screw machines with high built-in volume ratio, IOP 2019 — невідповідність Vi та фактичного pressure ratio викликає over/undercompression і втрати: https://openaccess.city.ac.uk/23416/1/Stosic_2019_IOP_Conf._Ser.__Mater._Sci._Eng._604_012014.pdf

6. Fusheng SL Low Pressure Screw Compressor — independent oil pump, спеціальний low-pressure airend та enlarged oil separator: https://tw.fusheng.com/en/oil-injected-screw-air-compressor-SL-Series.html

7. Ingersoll Rand, Lubricant is the Life Blood — більшість oil-injected screw compressors використовує тиск у sump/separator для циркуляції оливи; частина конструкцій має oil pump: https://www.ingersollrand.com/en/resources/knowledge-hub/articles/lubricant-is-the-life-blood-for-industrial-compressor/

8. Atlas Copco, Rotary screw compressor components — мінімальний клапан підтримує тиск для змащення і сепарації: https://www.atlascopco.com/en-in/compressors/wiki/compressed-air-articles/rotary-screw-compressor-components

9. Вихідний розрахунок підприємства «Норв» — Excel-файл з порівнянням 10 бар і 4 бар, наданий користувачем.

10. Atlas Copco, «Руководство по установкам сжатого воздуха» — основи розрахунку тиску, мережі, енергоефективності та підготовки повітря. Надано користувачем.

Примітка: Каталожні значення використовуються для попереднього техніко-економічного порівняння. Перед замовленням потрібно отримати заводський datasheet конкретної версії та перевірити FAD за ISO 1217, повну споживану потужність, допустимий діапазон тиску, комплектацію масляного контуру і сепаратора.