Upload
dangmien
View
224
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Agenda
Præsentation af AdvansorBaggrund for udvikling af CO2 chillereTeknisk udvikling til færdigt produktKarakteristika for CO2 chillere’s drift, særligt under danske forholdPraktiske forhold for opstilling, servicering og vedligeholdEnergiforbrug og frikølingCO2 chillere: ProduktprogramKonklusion
Om ADVANSOR
ADVANSOR er en teknologi- og produktionsvirksomhed påenergiområdet indenfor køleanlæg og varmepumper
Vi bruger CO2 teknologi til CO2 reduktion
ADVANSOR udvikler, producerer og udfører projekter indenforBygningerProcesindustriFødevarefremstillingEnergi-sektor (kraft-varme)Supermarkeder
Vi samarbejder med leverandører, kunder, partnere, brancheorganisatoner, GTS’er, universiteter, myndighederfor fremme af bæredygtige energisystemer
ADVANSORS produkter
compHEAT: Varme- og Kraftvarme-produktion
Produkter skræddersyede til varme- og kraftvarmeanlæg.Direkte tilkobling til gasmotoren uden forstyrrende indgreb påvandsiden. Varmen leveres direkte til fjernvarmenettet mellem 80-90oC.
compBINE: Kombineret og kuldeproduktion
Integreret anlæg til samtidig produktion af varme og kulde.Producerer varmt ved 80-100oC 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 aggregaterAndre naturlige kølemidler
giftige eller brændbaretørkøleropstillinger med forhøjet energiforbrug
CO2 påtænkt at lukke hullet optil større ammoniakanlæg
området mellem 80-400 kW
CO2-chillerens design
TP
Oversvømmet fordamper
Sugegasventuri
Kompressor
Ekspansionsventil
Olieudskiller
Kondensator/ gaskøler
Kompressor
Semihermetisk kompressor (Dorin)Mere end 10 års erfaring
Bredt arbejdsområdePAG Breox 65 (opløselig med CO2)
Oliepumpe og olieniveau Ekstern oliekøling
Meget pålidelig drift (ingen prob.)Høje virkningsgrader ved lave trykforhold 0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00
eta_v [-]eta_i realPoly. (eta_i real)Poly. (eta_v [-])
Range of chiller
operat ion
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 receiverGod 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]
s [J/kg K]
Pinch-punkt
dT for kondensator
s [J/kg K]
Temperatur-”approach”
Pinch-punkt
dT_approach = 2-3 KdT_pinch = 4-8 K
dT = 10 KdT_pinch = 1-2 K
Gaskølerdesign – en væsentlig del af udformningen
Matche kapacitets-strømmeGenerelt lavere luftmængderLavere støj-niveau
Høj varmeovergang ved høj dT
Ingen behov for “cuttede” finner
dT_gk_ud = 2K kan nås uden prob.dT_kond = 6K
0 4 8 12 16 2010
20
30
40
50
60
70
80
Step (Counter flow)
Tem
pera
ture
[°C
]
Refrigerant
AirAir
0 4 8 12 16 20600
650
700
750
800
850
Step[i]
U[i]
U[i]
Adiabatisk befugtning
T_amb = 22°C
3,15
3,2
3,25
3,3
3,35
3,4
3,45
3,5
3,55
12-07-0714:31:12
12-07-0714:38:24
12-07-0714:45:36
12-07-0714:52:48
12-07-0715:00:00
12-07-0715:07:12
12-07-0715:14:24
TID
COP
25
26
27
28
29
30
31
32
09-08-200714:52
09-08-200715:00
09-08-200715:07
09-08-200715:14
09-08-200715:21
09-08-200715:28
09-08-200715:36
T_luftT_C_kølT_liq_kondP_C_kølP_C_køl_ref
Effektive kondensatorer: Dårlig sommer – ingen transkritisk drift
Øvrige komponenter
Vand i CO2-anlæg – anvendelse af tørrefilterDer skal ikke løbes nogen risiko vedr. syre-dannelserMolecular sieve anvendes i alle Advansor’s anlæg
SugemanifoldIntegreret oliekøling, væskeudskiller og olieretur
Valg af ventiler (høje tryk og også store differenstryk)ReguleringsventilerMagnetventiler (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 altEgenudviklet styring (Beckhoff)Kompressor-pack
P_0: PI-reg med indlagte ”dødtider”KøretidsudligningSikkerhed (HT/LT), vand-flow, olie, termistorOliehåndtering
Kondensator/ gaskølerBlæserstyringBefugter-styringHT-styring
ØvrigeKommunikation til bruger/ overvågn.Service-modeFlex. opbygning - I/O for andre komp.Redondans – P_0/ T_vand
50
55
60
65
70
75
80
85
90
20 25 30 35
T_gk_ud [°C]
P_gk
_ud
[bar
]
T_trans_min (73 bar): 27CHældning_trans: 2 bar/KUnderkøling_sub: 2,5 KHysterese_sub/trans: 2 K
T_trans_min (73 bar): 26,5CHældning_trans: 2 bar/KUnderkøling_sub: 2 KHysterese_sub/trans: 2 K
Optimal COP
Kurve 2
Kurve 1
Metode for udvikling: ”Modularisering”
Kompressor-modulDet samme hver gangSamme suge- og trykmanifoldSamme oliekølingSamme oliehåndteringSamme PLC-styringProduktion til lager samt stor volumen
Valg af komponenter er kan anvendes i ALLE produkterVentiler, 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/ principUdvikling af anlægget – valg af komponenterOpbygning af prototypePrototype til test – en lang, men vigtig proces
Oliehåndtering, kompressorer, varmevekslere, ventiler, styring0-serie – produktions-optimering
DokumentationFremstillingskontrol og CE-mærkningMarkedsføring og salg
Praktiske forhold ved CO2 chillere
Nem opstillingfærdigt udendørs aggregat indendørs køleaggregat / udendørs kondensator aggregatlempelige krav til opstilling indendørs
Sikkerhedhøj personsikkerhedhøj installationssikkerhed
Service og vedligeholdSemihermetiske kompressorerKølemiddel kan afblæses til det fri..!!Lave omkostninger til service og vedligehold
Energiforbrug, sandhed og modifikationer (I)
4.304.00
2530CO2
compFORT-ALK
3.733.212.71
253035
R407CE
3.292.85
3035R410AD
3.3735R407CC
2.8535R134aB
3.2535R407CB
2.8535R407CA
2.7535R22A
(Qo/Pkomp)[°C]--
COPUdeluftKøle-middel
Årlige driftstimer (udeluft >15°C): 3.500 timer/årKøleydelse: 150 kWVandtemperaturer: 7/12°C
Årligt energiforbrug—HFC: 117.00 kWh/årÅrligt energiforbrug, ALK: 76.000 kWh/årÅrlig besparelse: 41.000 kWh /år
Hertil skal indregnes:Afgiftsbesparelse på kølemiddel: 500 kr/kg x 30 kg = 15.000,- krLavere serviceomkostningerEventuel besparelse på bygningsinstallation i forbindelse med anlægsopstilling
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
10 15 20 25 30
Udeluft [°C]
CO
P
Luf tkølet chiller Vandkølet chiller Optimeret chiller R134a luf tkølet chiller
Benchmarking af chillere
Energiforbrug, sandhed og modifikationer (II)
Coefficient Of Seasoal PerformanceVand ind / ud: 12/7°C
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
CO2 NH3 HC HFC
CO
SP Hele året
T_ude>10°C
Coefficient Of Seasoal PerformanceVand ind / ud: 12/7°C
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
CO2 NH3 med tørkøler HC med tørkøler HFC-med tørkøler
CO
SP Hele året
T_ude>10°C
Anlæg med luftkølede kondensatorer Anlæg med tørkøler og vandkølet kondensatorer
7 kriterier og karakteristika for valg af chillerløsninger
0
2
4
6
8
10Pris
Installation
Service og vedligehold
COPSikkerhed
Frem tidssikring
Grøn profil
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
5207 <10°C Temperatur
3553 >10°C Temperatur
1490 >15°C Temperatur
351 >20°C Temperatur
49 >25°C Temperatur
3 >30°C Temperatur
132,1°CÅrsmax
Timer/år°C
Udeluft: Tør termometer
Frikøling med termosifon
PC
T>10°C
T=17°C
T=12°C
100%kapacitet
PC
T<10°C
T=17°C
T=12°C
0%kapacitet
A: Almindelig mekanisk køling: 12/7°C vand B: 100% Frikøling med termosifon: 12/7°C vand
FordeleVandinstallation upåvirketIkke krav om frostsikringRørføring i små dimensionerLave installationsomkostninger
BegrænsningerKrav til geometrisk højdeforskel ved opstilling
Særlig relevans for CO2Små rørHøj varmeovergang ved pool boilingTung væske = god statisk højde
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10
Udetemperatur [°C]
% a
f køl
ebeh
ov
MekaniskFrikøling
Frikøling med integreret køleflade
FordeleUafhængig af installationsforholdGod udnyttelse af frikølingspotentialet
BegrænsningerKrav om frostsikringOmkostninger til ekstra frikølearealØget lydtryk
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10
Udetemperatur [°C]
% a
f køl
ebeh
ov
MekaniskFrikøling
PC
0°C<T<10°C
25-100%kapacitet
PC
0°C<T<10°C
25-100%kapacitet
PC
T<0°C
0%kapacitet
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 CO2 chillere
Produkt Model Antal Antal Nominel Nominel Nominelkompressorer moduler køleydelse køleydelse køleydelse
kW kW kWcompFORT 3-88 3 1 102 121 55compFORT 3-107 3 1 124 148 66compFORT 1M-1107/2126 3 1 131 156 70compFORT 4-107 4 1 165 196 88compFORT 1M-1107/3126 4 1 187 223 99compFORT 6-107 6 2 247 295 132compFORT 2M-5126-1107 6 2 270 337 155compFORT 2M-1107/2126 - 4107 7 2 296 353 161compFORT 2M-6126-1107 7 2 333 393 181compFORT 2M-1107/3126 8 2 373 446 200
Gode grunde til at vælge compFORT med CO2
Ugiftigt kølemiddelUbrændbart kølemiddelIngen drivhuseffekt, GWP=1Ingen krav til zoneklassificering ved opstillingKompakt modulopbygning kan samles på stedetLavt støjniveauOpstilling under terræn uden problemerNemt at installere – kræver kun B certifikatNemt at servicere = lave serviceomkostningerFremtidens mest sikre løsning
Konklusion
Sikre naturlige alternativer til HFC chillere er klarMarkedet går 2 veje
multiple små enkelt kredse, højt energiforbrug, totalt samme HFC mængde installeret (var det intentionen?)naturlige kølemidler – højere investering, lavere driftsomkostning
CO2 er et sikkert og fremtidssikret kølemiddelvalgEnergiforbruget er ikke højere end for andre luftkølede chillere CO2 er velegnet til selvcirkulerende frikøling