De effecten van verschillende condities op de prestaties van een trein-airco op CO₂. 

7 april 2021

In 2017 maakte het overgrote merendeel van de airconditioningsystemen in Europese treinen nog gebruik van de koudemiddelen R134a (75%) of R407C (25%). Nu F-gassen met een hoge GWP uitgefaseerd worden, neemt de interesse in het gebruik van CO₂ in deze mobiele airco-systemen toe.

Chinese onderzoekers bestudeerden de effecten van verschillende bedrijfsparameters op het functioneren van transkritische CO₂-aircosystemen in treinen. Hiervoor bouwden de onderzoekers een proefopstelling met twee onafhankelijke circuits, die behalve de loop van de leidingen grotendeels overeenkomen. Beide circuits bestaan uit een compressor, een gaskoeler, een verdamper, een expansieventiel, een lagedrukvat en een interne warmtewisselaar. Het verschil berust met name in de grootte en parameters van beide technische opstellingen.

Twee verschillende gebruiksmodi
In het onderzoek zijn twee verschillende gebruiksmodi toegepast, hetzij met één actief circuit, hetzij met beide circuits actief. De Chinese wetenschappers bestudeerden de invloed van een wisselende koudemiddelvulling, de frequentie van de compressor, de buitentemperatuur en het luchtdebiet. Uit het onderzoek blijkt dat CO₂ geschikt is voor airco in treinen. In de modus met één actief circuit bereikte het systeem bij de hoogste compressorfrequentie een maximale koelcapaciteit van 24,3 kW.

Negatieve invloed stijgende buitentemperatuur
Bij de laagste frequentie piekt de COP-waarde tot 2,7. Als het luchtdebiet in de gekoelde ruimte toeneemt, nemen de koelcapaciteit en de COP met respectievelijk 16,1% en 14,3% toe. Bij een hogere buitentemperatuur nemen de prestaties van het systeem echter sterk af, met meer dan 30%. Ook in de modus waarbij beide circuits actief zijn, heeft de stijging van de buitentemperatuur een negatieve invloed op de koelcapaciteit en performance van het systeem.
Ten slotte presenteert het onderzoeksteam op basis van hun onderzoek een vergelijking tussen de eindgastemperatuur van de gaskoeler (ºC) en de optimale hoge druk (MPa) om de COP-waarde te optimaliseren: ph = 0,0928_Tgc,out + 7,14.