Nieuw type schroefcompressor maakt airconditioning met HFO-koudemiddel mogelijk
Ingenieurs van Carrier hebben een schroefcompressor ontwikkeld waarmee het in de toekomst mogelijk moet zijn om airconditioningsystemen te vullen met een HFO als koudemiddel.
In de paper ‘Mini Screw: the development of a high-CFM compact compressor for LGWP A1 low pressure refrigerant’ (gratis in te zien via deze link) stellen twee ingenieurs van Carrier dat de klimaattechniek als het om koudemiddel gaat achterblijft bij de rest van de HVAC-sector. Waar bij andere productgroepen wordt overgeschakeld op laag-GWP-middelen, lijkt er voor DX-klimaatsystemen geen duurzaam, niet-ontvlambaar alternatief te zijn. R32 en het nieuwe R466A hebben weliswaar een lagere GWP dan R410A, maar hun GWP-waarden (R32: 675, R466A: 733) zullen op de lange termijn ook te hoog zijn, zo wordt in het rapport gesteld. Experts schatten dat de gemiddelde GWP die wereldwijd wordt geaccepteerd in de toekomst namelijk rond de 400 uit zal komen.
Niet-ontvlambaar alternatief?
In de klimaatsector is het gangbaar om te denken dat elk mogelijk bruikbaar laag-GWP-koudemiddel (behalve CO₂) in meer of mindere mate ontvlambaar is. Daardoor stuiten deze middelen eigenlijk zonder uitzondering op bezwaren voor toepassing in de gebouwde omgeving, behalve bij kleine DX-aircosystemen met een beperkte koudemiddelvulling. Achter de schermen wordt echter onderzoek gedaan naar de eventuele toepasbaarheid van HFO-koudemiddelen. HFO’s hebben een zeer lage GWP, zo stellen de auteurs van de paper. Sommige varianten zijn niet ontvlambaar en kunnen, zo is inmiddels bewezen, worden ingezet in lagedrukkoelsystemen, bijvoorbeeld als alternatief voor het R11-retrofitgas R123. De inzet van HFO’s in aircosystemen levert echter technische uitdagingen op. Zo zijn bestaande compressoren niet geschikt voor gebruik met dit type koudemiddel omdat het een lage dichtheid heeft en er een forse volumestroom nodig is om dezelfde prestaties te bereiken als met R410A.
Mini-schroef en nieuw koudemiddel
In de onderzoekspaper wordt een oplossing voor dat laatste geïntroduceerd: een zogeheten ‘Mini-schroef’, een nieuwe type compressor waar Carrier de afgelopen maanden een prototype van heeft ontwikkeld. Deze schroefcompressor heeft een nieuw rotorontwerp en is voorzien van een permanente magneetmotor die een volumesnelheid van bijna 20 liter/seconde mogelijk maakt. Bij tests die momenteel worden uitgevoerd met de ‘Mini-schroef’ werkt Carrier samen met koudemiddelfabrikant Chemours en wordt een koudemiddel toegepast dat al enkele jaren in ontwikkeling is onder de codenaam DR-12. Voor het middel, waarvan Chemours de samenstelling geheim houdt, maar dat een GWP van 32 zou hebben, loopt momenteel een aanvraag voor ASHRAE-classificatie. In de onderzoekspaper wordt niet gemeld wat voor type koudemiddel DR-12 is, maar de website Cooling Post gaat er – zonder te melden waarom – van uit dat het om de HFO 1336mzz gaat.
De testopstelling van het prototype.
Test en doorontwikkeling
Het nieuwe prototype schroefcompressor is de afgelopen weken uitvoerig getest conform de normen van ASHRAE. De nieuwe compressor, waarvan de afmetingen vergelijkbaar zouden zijn met die van compressoren voor R410A, levert een vermogen van 4,4 kW bij een snelheid van 2.500 tpm, en een vermogen van 17,6 kW bij 11.000 tpm. Volgens de opstellers van de paper over het nieuwe prototype zou de compressor inmiddels 800 probleemloze draaiuren hebben gemaakt. De volgende stap in de doorontwikkeling bestaat uit een optimalisatieslag. Zo zijn de prestaties van de nieuwe compressor nog altijd 4 tot 11 procent lager dan die van een vergelijkbare R410A-compressor en moet finetuning plaatsvinden aan onder andere de compressormotor en de oliehuishouding. Tot slot benadrukken de ontwerpers dat het nieuwe systeem niet alleen voor toekomstig gebruik van koudemiddel DR-12 is bestemd. De compressor zou in principe kunnen worden toegepast met elk koudemiddel dat bij een lage tot medium-hoge druk werkt en een grote volumeflow vereist. Wanneer de nieuwe compressor is uitontwikkeld en op de markt kan worden gezet, is nog niet bekend.
Bronnen: Cooling Post en de originele paper.
Beeld bij dit bericht: Bron / Licentie CC by 3.0]
> Leestip: In China wordt onderzoek verricht naar de ontwikkeling van kleploze swingcompressors voor airconditioningsystemen.
> Leestip: Amerikaanse onderzoekers ontwikkelden onlangs een model voor kleinschalige toepassing van absorptiekoeling.