Vědci z německého Fraunhoferova institutu ISE a konsorcium výrobců tepelných čerpadel dosáhli nového rekordu účinnosti při vývoji chladícího okruhu propanu s nízkým obsahem chladiva. Zařízení má topný výkon 12,8 kW s pouze 124 gramy propanu, což odpovídá náplni chladiva přibližně 10 g/kW ve srovnání s 60 g/kW u komerčně dostupných zařízení.
Výzkumníci z německého Fraunhofer Institute ISE spolu s konsorciem výrobců tepelných čerpadel mají za cíl vyvinout chladící okruh pro tepelná čerpadla solanky s náplní propanového chladiva mezi 15 g až 30 g/kW, jako součást výzkumného projektu LC150 (nízká náplň 150 g).
„V Německu se mohou z bezpečnostních důvodů uvnitř domů instalovat pouze tepelná čerpadla využívající méně než 150 gramů propanu,“ řekla Claudia Hanisch, odpovědná za komunikaci ve Fraunhofer ISE.
Tým nyní dosáhl nového rekordu účinnosti. A překonal tak tento cíl, když postavil zařízení s maximálním topným výkonem 12,8 kW s použitím pouhých 124 gramů propanu s účinností 4,7 %. To odpovídá náplni chladiva 9,7 g/kW. Což se zdá zhruba ekvivalentní množství propanu v pěti zapalovačích cigaret.
Protože používá méně propanu, který je hořlavý, je nový okruh bezpečnější. Tým říká, že také zlepšuje cenu a efektivitu. Komerčně dostupná tepelná čerpadla v současné době využívají přibližně 60 gramů propanu na kilowatt topné kapacity, což znamená, že zařízení šestinásobně převyšuje jejich náplň chladiva.
Chladící okruh nelze ve své současné podobě komercializovat, protože používá polohermetický automobilový kompresor. Ten není navržen pro dlouhé provozní hodiny potřebné pro tepelná čerpadla po dobu 20 let, podle prohlášení Fraunhofer ISE.
Nový chladící okruh
„Výrobce však již pracuje na plně hermetických kompresorech s delší životností,“ řekl Clemens Dankwerth, projektový manažer výzkumné instituce.
Cílem je, aby konečná verze chladícího okruhu používala o něco více chladiva a měla o něco větší výměník tepla, aby bylo dosaženo vyváženějšího systému.
Tým je přesvědčen, že v reálných provozních podmínkách dosáhne cíle náplně chladiva 15 g/kW. Chladící okruh využívající konvenční plně hermetický kompresor, který byl zatím druhým nejlepším formovacím zařízením v jejich testovacím programu. Dosáhl náplně 164 gramů propanu při účinnosti 4,8 % a topném výkonu 8,1 kW, což je náplň chladiva 20g/kW.
Projektový tým Fraunhofer ISE staví prototypy pro tepelná čerpadla solanky od října 2021. Přičemž podle prohlášení instituce montuje jednotlivé komponenty (výparník, kompresor, kondenzátor, výměník tepla a expanzní ventil) v různých konstelacích. Přístroje se měří na zkušebních stojanech 24 hodin denně po dobu dvou týdnů. Každý prototyp běží na 30 až 150 pracovních bodech a naměřené hodnoty zaznamenává 26 senzorů. Tým zatím postavil 26 prototypů.
Kromě kompresoru výzkumný tým upravil i další faktory pro snížení množství chladiva. A to včetně snížení vnitřního objemu výměníků tepla a množství potřebného oleje. Další komponenty, jako jsou senzory, se omezily na minimum. A potrubí bylo co nejkratší, aby se snížily vnitřní objemy, uvedla instituce v prohlášení.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
