Geoptimaliseerde samenstelling van laag-GWP-koudemiddel en configuratie van wisselaarcircuits

15 juli 2022

HFO’s zoals R1234yf en R1234ze(E) hebben een aanzienlijk lagere GWP-waarde dan traditionele  F-gassen. Tests hebben echter aangetoond dat directe toepassing van zuivere R1234yf of R1234ze(E) in apparatuur ontworpen voor R410A resulteert in een afname van de warmtewisselaarcapaciteit en systeemprestatiecoëfficiënt.

Amerikaanse onderzoekers hebben een nieuwe multi-objectieve optimalisatiebenadering gepresenteerd voor het ontwerpen van een koudemiddelsamenstelling die de energie-efficiëntie maximaliseert binnen de ontvlambaarheids- en GWP-limieten. Deze benadering optimaliseert tegelijkertijd de samenstelling van het mengsel en de configuratie van de circuits van de warmtewisselaar. Een voorbeeld van toepassing op een rooftopsysteem geeft aan dat, vergeleken met alleen mengseloptimalisatie, gelijktijdige optimalisatie van het mengsel en de warmtewisselaarcircuits een verbetering van 5,9% in cyclusefficiëntie en een vermindering van 48,6% in koudemiddelbrandbaarheid oplevert, bij een GWP-waarde van 268.

Zeotrope mengsels versus zuivere koudemiddelen
Circuitoptimalisatie met koudemiddelen met een verschillend temperatuurverloop tijdens de fase-overgang toont aan dat hoe groter de temperatuurverloop is, hoe groter de energetische verbetering. De resultaten tonen dat zeotrope mengsels met een grote temperatuurverloop gevoeliger zijn voor het koudemiddelcircuit dan zuivere koudemiddelen en dat ze een aanzienlijke prestatievermindering kunnen ondergaan bij een incorrect ontwerp van de warmtewisselaarcircuits. De voorgestelde optimalisatiebenadering is algemeen toepasbaar op mengsels met een willekeurig aantal componenten. Het gebruik van deze benadering om een luchtbehandelingssysteem te ontwerpen kan een hogere systeemefficiëntie opleveren binnen de beperkingen van ontvlambaarheid en GWP.