Nyudviklet chiller med CO 2. Kim G Christensen og Torben M Hansen Århus V 02.09.2007



Relaterede dokumenter
Varmepumper til industri og fjernvarme

Patentanmeldt energineutralt cirkulationssystem til CO2 køle- og klimaanlæg. Bent Johansen birton a/s

Miljøvenlige køleanlæg til supermarkeder

Miljøvenlige køleanlæg til convenience butikker

Energisystemer til Kraftvarmeanlæg. Århus 21. november 2006 Torben M. Hansen og Kim G. Christensen

Teknisk udvikling af chiller med CO2 som kølemiddel. Torben M. Hansen, Advansor

Miljøvenlige køleanlæg til industri

Miljøvenlige køleanlæg til convenience butikker

I denne artikel vil der blive givet en kort beskrivelse af systemet design og reguleringsstrategi.

Naturlig køling - reduktion af energiforbrug til køling af processer og bygninger

Er dit kølemiddel på den sorte liste?

Temadag om kølemidler Køleanlægsejernes muligheder

Grundvandskøling. Fordele, udfordringer og økonomi. Pia Rasmussen Energiingeniør og projektleder. Ajour / CoolEnergy 27. november 2014 CVR

Grontmij Grundvandskøling

Eksempel 2 Større kølehus Tadeus Padborg

VARMEPUMPE LUFT TIL VAND PRODUKT KATALOG 2011 DANSKSOLVARME APS

Varmepumper i ATES. Valg af varmepumpesystem

Baggrunden bag transkritiske systemer. Eksempel

Kategoriseringsopgaver - løsningsforslag:

AQUAREA LUFT/VAND-VARMEPUMPE EFFEKTIV OPVARMNING AF DIT HJEM

Afsnit 9. Vandkøleanlæg, varmepumper og kondenseringsaggregater. Beskrivelse

Når konvertering og energieffektivisering går hånd i hånd - værktøjer og erfaringer

Varmepumpe og køleaggregat i et

JOHNSON CONTROLS AFTERMARKET SOLUTIONS. Hold dit anlæg rent og spar penge med en VSO, der fjerner vand, snavs og olie

Miljøvenlige køleanlæg til supermarkeder


God Energirådgivning Modul M5 : Varmepumper

Energimærkning af chillers - væskekølere

K ø l e a f d e l i n g e n. Kølemiddel 55 C 32 C 43 C. bar. bar R717 - NH3 R600a - Isobutan. bar. R600a - Isobutan. R600a - Isobutan R600 - Butan

LAVE VARMEUDGIFTER MED WELLMORE LUFT/VAND VARMEPUMPER

Teknisk information Skruekompressorer for ECONOMIZER drift

Energieffektivitet produktion 2010 TJ

Energisystemer til Kraftvarmeanlæg. Århus 21. april 2008 Torben M. Hansen og Kim G. Christensen

GOLD RX/HC. Luftbehandlingsaggregat med reversibel varmepumpe. Ventilation, varme og køling i en og samme enhed

Opgave: Køl: Klima: Spørgsmål: Januar 2010 Køl: Klima

Break Even vejledning

DanX 2. Indeklimaløsninger til wellness- og poolområder

Teknisk udvikling af chiller med CO2 som kølemiddel. Torben M. Hansen

DANSK VARMEPUMPE INDUSTRI A/S

LAVE VARMEUDGIFTER MED BEHOVSSTYREDE LUFT/VAND VARMEPUMPER

SVEDAN INDUSTRI KØLEANLÆG A-S:

Til privatforbruger / villaejer. Bosch varmepumper Miljørigtig varmeenergi til enfamilieshuse og dobbelthuse

God Energirådgivning Modul M5 : Varmepumper

VE til proces Fjernvarme

- mere end funktionel

Elforsk Dansk Energi Rosenørns Allé Frederiksberg C Att.: Jørgen Borup Jensen. Århus V 19. oktober 2007

Til dig, der sætter pris på et godt indeklima MULTISPLIT

LAVE VARMEUDGIFTER MED BEHOVSSTYREDE JORD VARMEPUMPER

Energisystemer til Kraftvarmeanlæg. Århus 21. april 2008 Torben M. Hansen og Kim G. Christensen

Til dig, der sætter pris på et godt indeklima

Mælken sveder i varmen. Køletekniker på 20 minutter v/kaj Busk, KB Køleteknik

Værktøj til økonomisk og miljømæssig analyse FJERNKØL 2.0. Beregningsværktøj for planlæggere og rådgivere udarbejdet med tilskud fra ELFORSK

Anvendelse Udendørs swimmingpools og spa Ferskvandspools Saltvandspools med op til 3% salt Terapibade EGENSKABER

Varmepumper med naturlige kølemidler. Hvad er status?

Gasmotorer som en naturlig del af varmeforsyningen. Brancheforeningen for Decentral Kraftvarme. Temadag torsdag den 23. maj 2019 v/leif Hornbak

Har du plads nok i køletanken efter 2015?

KØLETEKNIK BUNDGAARD. den naturlige løsning. Køl og varme med det naturlige kølemiddel propan. Klimavenlig og fremtidssikret teknologi

Guideline til branchen

90bar. Fødevaresikkerheden i højsædet Løb ingen risici med dit CO2-system.

Køleteknik Termodynamik og lovgivning for køleanlæg 48602

Køling og varmegenvinding med CO2 som kølemiddel Evt. AMU nr

Varmepumper Teknik og muligheder. Bjarke Paaske, PlanEnergi

CO 2 based refrigeration systems for supermarkets. Århus 03. Dec Kim G. Christensen

Chillere med kulbrinter og ammoniak

Kortlægningsværktøj mm.

LAVE VARMEUDGIFTER MED WELLMORE JORD VARMEPUMPER

Kondenseringsaggregater OPTYMA PLUS Oversigt over modeller

Notat. Sag Slots og Ejendomsstyrelsen Projektnr Projekt ENERGISCREENING hos Kirkeministeriet Dato

Optimer din løsning med 360 energieffektivitet

Peter Dallerup. Ingeniør SustainHort

Komfort køling Plug & Play Chiller Køleanlæg

Ta hånd om varmeforbruget - spar 55%

MØD DINE KUNDERS BEHOV

Green & Clean. Mere mad for mindre. Generel information

Weishaupt væske/vand kompakt varmepumpe. Ydelse i kompaktformat med integreret varmtvandsbeholder. Et sikkert valg.

God luftkvalitet giver God livskvalitet!

Varmepumpe messe Kim Arp, Frederikshavn Forsyning A/S

- Varmepumper & varmegenvinding - RØGGASKØLING & VARMEGENVINDING HTHP T N VARMEPUMPER & KØL VARMEPUMPER & KØL THERMO N VA VARMEPUMPER & KØL

Køle-, fryse- og klimaanlæg til industrien

Spar op til 70% om året på varmekontoen... - og få samtidig et perfekt indeklima! Inverter R-410A Luft til Vand Varmepumpe Energiklasse A

FLYDENDE VAND- OG WELLNESSHUS I BAGENKOP

Jordvarme. - endnu lavere energiforbrug

Titel Beskrivelse dato. måned år

Luft/vand varmepumpe Compress 6000 AW Få mere energi til dit hjem

ALFÉA EXCELLIA DUO. mere thermisk komfort. mindre energi tab LUFT TIL VAND VARME PUMPE

kedeltilslutning varmekapacitet ned til -20 ºC OUTDOOR TEMPERATURE RETROFIT Udendørs enhed WH-UX09DE5 WH-UX12DE5 WH-UX09DE8 WH-UX12DE8

Cool Partners. Kompressions varmepumper. Thomas Lund M.Sc.

God luftkvalitet giver God livskvalitet!

system Reducerer driftomkostninger og CO 2 udslip med op til 50%

Køleanlæg med reduceret miljøbelastning

LUFT/VAND VARMEPUMPER

Udvikling af et demonstrations- og testkøleanlæg, der anvender CO 2 som kølemiddel. Mogens Grube Christian Berg AS

Liste over dispensationer køleanlæg 7. marts 2017

Elforsk programmet prioriterer at:

NYHED / CO KONDENSERINGSENHEDER

Svømmebadsaffugtning. Luftaffugtere til svømmebade i private hjem, på hoteller og terapicentre. Totalløsninger for indeklima

VAND-VAND VARMEPUMPE

Markedets mest energieffektive LED armaturer Professionel LED Belysning SPAR KR ÅRLIGT PR GAMMELT ARMATUR DU UDSKIFTER

Norgesvej Svendborg Tlf Fax Luft/vand

Bedre køleeffektivitet og lavere omkostninger med en AP1000 luftudskiller

Transkript:

Nyudviklet chiller med CO 2 Kim G Christensen og Torben M Hansen Århus V 02.09.2007

Agenda Præsentation af Advansor Baggrund for udvikling af CO 2 chillere Teknisk udvikling til færdigt produkt Karakteristika for CO 2 chillere s drift, særligt under danske forhold Praktiske forhold for opstilling, servicering og vedligehold Energiforbrug og frikøling CO 2 chillere: Produktprogram Konklusion

Om ADVANSOR ADVANSOR er en teknologi- og produktionsvirksomhed på energiområdet indenfor køleanlæg og varmepumper Vi bruger CO 2 teknologi til CO 2 reduktion ADVANSOR udvikler, producerer og udfører projekter indenfor Bygninger Procesindustri Fødevarefremstilling Energi-sektor (kraft-varme) Supermarkeder Vi samarbejder med leverandører, kunder, partnere, brancheorganisatoner, GTS er, universiteter, myndigheder for fremme af bæredygtige energisystemer

ADVANSORS produkter compheat: Varme- og Kraftvarme-produktion Produkter skræddersyede til varme- og kraftvarmeanlæg. Direkte tilkobling til gasmotoren uden forstyrrende indgreb på vandsiden. Varmen leveres direkte til fjernvarmenettet mellem 80-90 o C. compbine: Kombineret og kuldeproduktion Integreret anlæg til samtidig produktion af varme og kulde. Producerer varmt ved 80-100 o C og koldt vand til forbrug eller isbank. Anvendelse bl.a. til pasteurisering af fødevareprodukter samt fremstilling af varmt vand til rengøring samtidig med kulde compfort: Kuldeproduktion Koldtvandsanlæg til luftkonditionering eller proceskøling

Baggrund for udvikling af luftkølede CO2 chillere HFC - lovgivning: Max 10 kg HFC pr kreds i praksis begrænsning på 60-80 kw for luftkølede aggregater Andre naturlige kølemidler giftige eller brændbare tørkøleropstillinger med forhøjet energiforbrug CO 2 påtænkt at lukke hullet optil større ammoniakanlæg området mellem 80-400 kw

CO2-chillerens design T P Oversvømmet fordamper Kompressor Olieudskiller Sugegasventuri Ekspansionsventil Kondensator/ gaskøler

Chillerens design

Kompressor Semihermetisk kompressor (Dorin) Mere end 10 års erfaring Bredt arbejdsområde PAG Breox 65 (opløselig med CO2) Oliepumpe og olieniveau Ekstern oliekøling 0,60 Meget pålidelig drift (ingen prob.) 0,55 0,50 Høje virkningsgrader ved lave 0,45 0,40 trykforhold 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 Range of chiller operat ion eta_v [-] eta_i real Poly. (eta_i real) Poly. (eta_v [-]) 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

Oliehåndtering Svær pga. af høje olieafkast fra kompressorer og lille densitetsforskel mellem gas og væske (både PAG og POE) Olieseparatorer med filter (coalescer) Niveau-switche i kompressorer og oliereservoir (elektronisk styret) Sugegas-venturi sikrer olieretur fra fordamper

Fordamper Oversvømmet shell and tube Meget høje varmeovergangstal ved pool boiling (høje reducerede tryk) Fungerer samtidig som receiver God væskeudskilning ingen væskeslag Rolig og stabil drift (DX er mere følsom ) 12/7 C med 4 C fordampning kan optimeres yderligere vandsiden er vigtig

Kondensator/ gaskøler T [C] Pinch-punkt dt for kondensator Pinch-punkt Temperatur- approach dt = 10 K dt_pinch = 1-2 K s [J/kg K] dt_approach = 2-3 K dt_pinch = 4-8 K s [J/kg K]

Gaskølerdesign en væsentlig del af udformningen 80 Matche kapacitets-strømme Generelt lavere luftmængder Lavere støj-niveau Temperature [ C] 70 60 50 40 30 Refrigerant Air Høj varmeovergang ved høj dt Ingen behov for cuttede finner 20 10 0 4 8 12 16 20 850 Step (Counter flow) U[i] dt_gk_ud = 2K kan nås uden prob. dt_kond = 6K U[i] 800 750 700 650 600 0 4 8 12 16 20 Step[i]

32 31 30 29 Adiabatisk befugtning Effektive kondensatorer: Dårlig sommer ingen transkritisk drift T_luft T_C_køl T_liq_kond P_C_køl P_C_køl_ref 28 27 26 25 09-08-2007 14:52 09-08-2007 15:00 09-08-2007 15:07 09-08-2007 15:14 09-08-2007 15:21 09-08-2007 15:28 09-08-2007 15:36 T_amb = 22 C 3,55 3,5 3,45 3,4 COP 3,35 3,3 3,25 3,2 3,15 12-07-07 14:31:12 12-07-07 14:38:24 12-07-07 14:45:36 12-07-07 14:52:48 12-07-07 15:00:00 12-07-07 15:07:12 12-07-07 15:14:24 TID

Øvrige komponenter Vand i CO2-anlæg anvendelse af tørrefilter Der skal ikke løbes nogen risiko vedr. syre-dannelser Molecular sieve anvendes i alle Advansor s anlæg Sugemanifold Integreret oliekøling, væskeudskiller og olieretur Valg af ventiler (høje tryk og også store differenstryk) Reguleringsventiler Magnetventiler (servo og direkte) Afspærring Rørsystemer og fleksible slanger (tæthed, styrke) Rør i P235GH TIG-svejst/ Olie: hydraulikrør Service-venligt design

Styring det hele i én med styr på alt Egenudviklet styring (Beckhoff) Kompressor-pack P_0: PI-reg med indlagte dødtider Køretidsudligning Sikkerhed (HT/LT), vand-flow, olie, termistor Oliehåndtering Kondensator/ gaskøler Blæserstyring Befugter-styring HT-styring Øvrige Kommunikation til bruger/ overvågn. Service-mode Flex. opbygning - I/O for andre komp. Redondans P_0/ T_vand P_gk_ud [bar] 90 85 80 75 70 65 60 55 50 T_trans_min (73 bar): 27C Hældning_trans: 2 bar/k Underkøling_sub: 2,5 K Hysterese_sub/trans: 2 K T_trans_min (73 bar): 26,5C Hældning_trans: 2 bar/k Underkøling_sub: 2 K Hysterese_sub/trans: 2 K 20 25 30 35 T_gk_ud [ C] Kurve 2 Optimal COP Kurve 1

Metode for udvikling: Modularisering Kompressor-modul Det samme hver gang Samme suge- og trykmanifold Samme oliekøling Samme oliehåndtering Samme PLC-styring Produktion til lager samt stor volumen Valg af komponenter er kan anvendes i ALLE produkter Ventiler, beholdere, el-tavle, sugemanifold, pressostater, transmittere, sensorer, manometre, filtre, skueglas, fittings, rør osv.

Udvikling af nye køleanlæg hvorfor tager det så lang tid? Valg af design/ princip Udvikling af anlægget valg af komponenter Opbygning af prototype Prototype til test en lang, men vigtig proces Oliehåndtering, kompressorer, varmevekslere, ventiler, styring 0-serie produktions-optimering Dokumentation Fremstillingskontrol og CE-mærkning Markedsføring og salg

Men nu er vi her 300 kw / 8-127

Men nu er vi her

Praktiske forhold ved CO 2 chillere Nem opstilling færdigt udendørs aggregat indendørs køleaggregat / udendørs kondensator aggregat lempelige krav til opstilling indendørs Sikkerhed høj personsikkerhed høj installationssikkerhed Service og vedligehold Semihermetiske kompressorer Kølemiddel kan afblæses til det fri..!! Lave omkostninger til service og vedligehold

Energiforbrug, sandhed og modifikationer (I) Benchmarking af chillere - Kølemiddel - Udeluft [ C] COP (Q o /P komp ) Årlige driftstimer (udeluft >15 C): 3.500 timer/år Køleydelse: 150 kw Vandtemperaturer: 7/12 C Årligt energiforbrug HFC: 117.00 kwh/år Årligt energiforbrug, ALK: 76.000 kwh/år Årlig besparelse: 41.000 kwh /år A A B B R22 R407C R407C R134a 35 35 35 35 2.75 2.85 3.25 2.85 Hertil skal indregnes: Afgiftsbesparelse på kølemiddel: 500 kr/kg x 30 kg = 15.000,- kr Lavere serviceomkostninger Eventuel besparelse på bygningsinstallation i forbindelse med anlægsopstilling 10,0 9,0 C R407C 35 3.37 8,0 D E compfort- ALK R410A R407C CO 2 30 35 25 30 35 25 30 3.29 2.85 3.73 3.21 2.71 4.30 4.00 COP 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 10 15 20 25 30 Udeluft [ C] Luftkølet chiller Vandkølet chiller Optimeret chiller R134a luftkølet chiller

Energiforbrug, sandhed og modifikationer (II) Anlæg med luftkølede kondensatorer Anlæg med tørkøler og vandkølet kondensatorer Coefficient Of Seasoal Performance Vand ind / ud: 12/7 C Coefficient Of Seasoal Performance Vand ind / ud: 12/7 C 8,0 8,0 7,0 7,0 6,0 6,0 COSP 5,0 4,0 3,0 Hele året T_ude>10 C COSP 5,0 4,0 3,0 Hele året T_ude>10 C 2,0 2,0 1,0 1,0 0,0 CO2 NH3 HC HFC 0,0 CO2 NH3 med tørkøler HC med tørkøler HFC-med tørkøler

7 kriterier og karakteristika for valg af chillerløsninger Pris 10 Grøn profil Fremtidssikring 8 6 4 2 0 Installation Service og vedligehold Sikkerhed COP CO2 NH3 HC HFC

compfort frikøling sparer 42% eller mere... Termosifon: Partiel frikøling enten 0% eller 100% frikøling udnyttes Integreret frikøling: Kontinuerlig udnytte af frikøling mellem 0% og 100% kuldeydelse Årsmax Temperatur Temperatur Temperatur Temperatur Temperatur Temperatur Udeluft: Tør termometer C Timer/år 32,1 C 1 >30 C 3 >25 C 49 >20 C 351 >15 C 1490 >10 C 3553 <10 C 5207

Frikøling med termosifon Fordele Vandinstallation upåvirket Ikke krav om frostsikring Rørføring i små dimensioner Lave installationsomkostninger Begrænsninger Krav til geometrisk højdeforskel ved opstilling % af kølebehov 100 80 60 40 20 0 Mekanisk Frikøling Særlig relevans for CO 2 Små rør Høj varmeovergang ved pool boiling Tung væske = god statisk højde 0 2 4 6 8 10 Udetemperatur [ C] A: Almindelig mekanisk køling: 12/7 C vand B: 100% Frikøling med termosifon: 12/7 C vand 100% kapacitet T>10 C 0% kapacitet T<10 C PC PC T=17 C T=12 C T=17 C T=12 C

Frikøling med integreret køleflade Fordele Uafhængig af installationsforhold God udnyttelse af frikølingspotentialet Begrænsninger Krav om frostsikring Omkostninger til ekstra frikøleareal Øget lydtryk % af kølebehov 100 80 60 40 20 0 Mekanisk Frikøling 0 2 4 6 8 10 Udetemperatur [ C] 25-100% kapacitet 25-100% kapacitet 0% kapacitet 0 C<T<10 C 0 C<T<10 C T<0 C PC PC PC

Besparelseseksempler med frikøling Frikølingsprincip: Termosifon Anlægstype compfort ALK 4107 Køleeffekt ved 16/10 C vand 150 kw Frikøling mulig ved udetemperaturen 5 C Antal timer pr år (opgjort iht DRY data) Tør temperatur < 5 C 3.331 timer/år Frikøleydelse leveret Baseret på tør temperatur 499.650 kwh COP for mekanisk køling 5 - Energibesparelse ved CO2 termosifon Baseret på tør temperatur 99.930 kwh/ el Værdi af frikøling Elpris inkl afgifter og transmission 0,8 kr/kwh Besparelse 79.944 kr/år Frikølingsprincip: Integreret Anlægstype compfort ALK 4107 Køleeffekt ved 16/10 C vand 150 kw Frikøling mulig ved udetemperaturen 10 C 100 % frikøling mulig ved 0 C Antal timer pr år (opgjort iht DRY data) Tør temperatur < 10 C 5.120 timer/år Frikøleydelse leveret Baseret på tør temperatur 463.350 kwh COP for mekanisk køling 5 - Energibesparelse ved integreret frikøling Baseret på tør temperatur 92.670 kwh/ el Værdi af frikøling Elpris inkl afgifter og transmission 0,8 kr/kwh Besparelse 74.136 kr/år

Produktprogram: compfort CO 2 chillere Produkt Model Antal Antal Nominel Nominel Nominel kompressorer moduler køleydelse køleydelse køleydelse kw kw kw compfort 3-88 3 1 102 121 55 compfort 3-107 3 1 124 148 66 compfort 1M-1107/2126 3 1 131 156 70 compfort 4-107 4 1 165 196 88 compfort 1M-1107/3126 4 1 187 223 99 compfort 6-107 6 2 247 295 132 compfort 2M-5126-1107 6 2 270 337 155 compfort 2M-1107/2126-4107 7 2 296 353 161 compfort 2M-6126-1107 7 2 333 393 181 compfort 2M-1107/3126 8 2 373 446 200

Gode grunde til at vælge compfort med CO2 Ugiftigt kølemiddel Ubrændbart kølemiddel Ingen drivhuseffekt, GWP=1 Ingen krav til zoneklassificering ved opstilling Kompakt modulopbygning kan samles på stedet Lavt støjniveau Opstilling under terræn uden problemer Nemt at installere kræver kun B certifikat Nemt at servicere = lave serviceomkostninger Fremtidens mest sikre løsning

Konklusion Sikre naturlige alternativer til HFC chillere er klar Markedet går 2 veje multiple små enkelt kredse, højt energiforbrug, totalt samme HFC mængde installeret (var det intentionen?) naturlige kølemidler højere investering, lavere driftsomkostning CO 2 er et sikkert og fremtidssikret kølemiddelvalg Energiforbruget er ikke højere end for andre luftkølede chillere CO 2 er velegnet til selvcirkulerende frikøling