Kompakt energieffektivt ammoniakkøleanlæg med lav fyldningsmængde

Projektstart september 2018. Projektet er afsluttet i 2022.

Formål med projektet
I dette projekt skal der udvikles en energieffektiv køle- og varmepumpeenhed til kapacitetsområdet 20 kW til 200 kW – en løsning, der bruger det mest energieffektive naturlige kølemiddel, som findes – nemlig ammoniak. Antallet af installationer i dette kapacitetsområde er stort, markedspotentialet er enormt, og teknologien vil kunne booste energieffektiviteten med helt op til 20 %.

På grund af restriktioner på HFC-kølemidler med høj GWP er prisen på disse kølemidler forøget betragteligt. Dette sætter et stort pres på producenter af udstyr for at vælge nye kølemidler. På nuværende tidspunkt anvender de eksisterende kølesystemer på markedet hovedsageligt de miljømæssigt problematiske HFC- eller HFO-kølemidler. Disse kølesystemer bruger overhedningsstyret direkte ekspansion til at styre kølemiddelstrømmen til fordamperne. Dette kræver en stor overhedning (10 til 12 K) og derved et stort energiforbrug. Den enhed, der skal udvikles i projektet, skal derfor være uden overhedning og med en ekstremt lille kølemængde.

Ammoniak som kølemiddel
Ammoniak har en lang og vellykket historie i industrielle kølesystemer, men findes stort set ikke i systemer, der har en lavere kølekapacitet end ca. 200 kW. Årsagen er tilgængeligheden af komponenter, højere omkostninger ved installation og sikkerhedsmæssige forhold. Nyudviklede komponenter åbner dog op for muligheden for at udvide brugen af ammoniak ved lavere kapaciteter. Den lavere pris på alternative kølesystemer skyldes bl.a. anvendelse af loddede kobberrør, hvor ammoniakkølesystemer bruger dyrere svejsede stålrør.

Ammoniak er dog giftig i høje koncentrationer og har en tydelig lugt, som kan medføre paniksituationer for dem, der ikke er bekendt med kølemidlet. Dette udgør derfor en sikkerhedsrisiko i opholdsområder. Sikkerhedsspørgsmålet vedrørende ammoniak vil blive løst ved både at udvikle en enhed, der har en ekstremt lav fyldning (lavere end 10 kg grænsen) og ved at indkapsle ammoniakken inde i enheden i tilfælde af lækage. Lækagerisikoen reduceres yderligere ved at reducere antallet af samlinger. Ved at tage hensyn til både fyldningen og lækagerisikoen er det hensigten at udvikle en enhed, som vil kunne erstatte de eksisterende HFC-enheder.

For at maksimere effektiviteten af den samlede enhed vil alle aspekter af køle- og varmepumpeenheden blive indarbejdet i projektet. Der vil blive udviklet en komplet styringsenhed – herunder også styring af vandpumper, kompressorer og varmevekslere for at optimere virkningsgraden.

Den udviklede køle- og varmepumpeenhed vil blive installeret i et rigtigt anlæg og vil blive installeret ved siden af en HFC-enhed med samme kapacitet, hvilket gør det muligt at sammenligne driftsforholdene og omkostningerne ved de to enheder.

Mål for projektet
Målene for projektet er at:

• Udvikle et køler- og varmepumpekoncept for mellemstørrelsen – 20-200 kW kølekapacitet.
• Anvende det naturlige kølemiddel - ammoniak.
• Opnå en lav fyldning under 10 kg – dvs. specifik fyldning 0,05 kg/kW.
• Opnå en tilsvarende pris som for HFC-units.
• Opnå ingen eller en meget lav overhedning.
• Opnå en energibesparelse på kølere på 24 % i fuld last og på 32 % i dellast.
• Opnå en energibesparelse på varmepumper på 29 % i fuld last og på 34 % i dellast.
• Indkapsle fyldningen inde i unitten ved lækage.
• Mindske varmetab.
• Øge olieudskilning.
• Opnå en optimeret total styring af unitten for optimal COP i hele driftsområdet.

Aktiviteter

• Projektledelse og administration
• Vidensindsamling
• Design af køle- og varmepumpeenheden
• Verificering af køle- og varmepumpeenheden på Teknologisk Institut
• Performancetest af enhederne hos udvalgte brugere
• Videnspredning.

Deltagere

• Teknologisk Institut (projektleder – Jóhannes Kristófersson)
• DTU
• Danfoss
• Sondex
• danARCTICA
• Høje Taastrup fjernvarme.

Bevilligede midler
Projektet er støttet af EUDP.

Dokumenter