Nέο ψυκτικό μέσο βελτιώνει τον συντελεστή απόδοσης αντλιών θερμότητας

Ομάδα επιστημόνων ανέπτυξε ένα νέο ψυκτικό μέσο που μπορεί να βελτιώσει την απόδοση των αντλιών θερμότητας αέρα (ASHPs) και να προσφέρει ορισμένα πλεονεκτήματα σε ό,τι αφορά την ασφάλεια και τη σταθερότητα.

 «Το κόστος του νέου αυτού ψυκτικού μέσου είναι ελαφρώς υψηλότερο από τα συνήθως χρησιμοποιούμενα αντίστοιχα», δήλωσε ο επικεφαλής της έρευνας, Jeilin Luo, στο περιοδικό pv . «Για παράδειγμα, με βάση την εμπειρία μας, το νέο ψυκτικό κοστίζει περίπου $15/κιλό περισσότερο από το πιο κοινό ψυκτικό R134a στην αγορά. Πιστεύουμε ότι το κόστος θα μειωθεί περαιτέρω με την αύξηση της βιομηχανικής παραγωγής και την κατάργηση των παραδοσιακών ψυκτικών μέσων», πρόσθεσε.

Στη μελέτη «Ενεργειακές οικονομικές και περιβαλλοντικές μελέτες ενός μη εύφλεκτου, φιλικού προς το περιβάλλον μίγματος για αποδοτική θέρμανση σε ψυχρές περιοχές», που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Energy Conversion and Management, η ομάδα εξήγησε ότι το ψυκτικό μέσο αποτελείται από μείγμα διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και ενός μη εύφλεκτου υδροφθοροολεφίνης (HFO) και δήλωσε ότι αυτή είναι η πρώτη φορά που δοκιμάζεται σε αντλίες θερμότητας αέρα.

Η ομάδα εξήγησε επίσης ότι τα ψυκτικά συνήθως δεν μπορούν να επιτύχουν υψηλή απόδοση χωρίς να είναι είτε εύφλεκτα είτε να έχουν υψηλό δυναμικό θέρμανσης του πλανήτη (GWP). «Τα ζεοτροπικά ψυκτικά εξακολουθούν να ενέχουν κινδύνους για την ασφάλεια και το περιβάλλον», δήλωσαν, επισημαίνοντας ότι τα μείγματα CO2/HFO έχουν τη δυνατότητα να συνδυάσουν ασφάλεια και οικολογική φιλικότητα. «Το CO2 και το R1336mzz(E) είναι αμφότερα μη εύφλεκτα με GWP μικρότερο από 7».
Οι επιστήμονες διεξήγαγαν μια σειρά προσομοιώσεων για να αξιολογήσουν την απόδοση του προτεινόμενου ψυκτικού και εξέτασαν τη χρήση του σε μια αντλία θερμότητας αέρα που αποτελείται από έναν συμπιεστή (COMP), έναν συμπυκνωτή (CON), έναν διαχωριστή (SEP), έναν ανακτητή θερμότητας (REC), έναν εξατμιστή (EVA), βαλβίδες εκτόνωσης (EXV1 και EXV2), βαλβίδες ελέγχου (CV1-CV3) και συνδετικούς σωλήνες.
Η ροή του ψυκτικού απορροφά θερμότητα από τον αέρα στον εξατμιστή (EVA) και στη συνέχεια ανταλλάσσει θερμότητα στον ανακτητή θερμότητας (REC), όπου αναμειγνύεται με το υγρό που εκτονώνεται από τη βαλβίδα EXV2. Η μικτή ροή συνεχίζει να απορροφά θερμότητα στον ανακτητή θερμότητας πριν επιστρέψει στην είσοδο του συμπιεστή (COMP).

Οι προσομοιώσεις που διεξήχθησαν στο περιβάλλον MATLAB έδειξαν ότι η αντλία θερμότητας αέρα που χρησιμοποιεί το νέο ψυκτικό μπορεί να επιτύχει συντελεστή απόδοσης (COP) υψηλότερο κατά 21,2% και συντελεστή εποχιακής απόδοσης θέρμανσης (HSPF) υψηλότερο κατά 13,5% σε σύγκριση με αντλίες θερμότητας που χρησιμοποιούν συμβατικά ψυκτικά μέσα. «Η βελτίωση είναι πιο έντονη στη βόρεια κεντρική περιοχή της Κίνας, όπου υπάρχει μεγάλη πυκνότητα πληθυσμού», διευκρίνισαν οι ερευνητές.
Η περαιτέρω οικονομική ανάλυση έδειξε επίσης ότι το προτεινόμενο σύστημα αντλιών θερμότητας έχει περίοδο απόσβεσης μικρότερη από 7,5 χρόνια και ετήσια μείωση κόστους έως και 14,5%. Επίσης, επιτεύχθηκε σημαντική μείωση των εκπομπών CO2 άνω του 15,7% σε σύγκριση με τα παραδοσιακά συστήματα αντλιών θερμότητας αέρα.
«Δοκιμάζουμε το ψυκτικό μέσο σε ένα πρακτικό σύστημα», δήλωσε ο Luo. «Έχουμε πραγματοποιήσει μια σειρά εργαστηριακών δοκιμών και έχουμε επιβεβαιώσει την καταλληλότητα και την υπεροχή της απόδοσής του. Το πείραμα συνεχίζεται και έχουμε εμπιστοσύνη σε αυτό».