Ecopack 2

Testriggen under uppbyggnad

Översikt

I första etappen av Ecopack sattes troligtvis världsrekord i låg mängd använt köldmedium i förhållande till uteffekt, 120 g isobutan, R600a levererade 12kW värme. I denna del etapp, Ecopack 2, är fokus att hantera dynamiska förlopp genom förbättrad temperaturmätning och utvärdering av olika styrstrategier för styrning av expansionsventilen.

Sammanfattning

Ecopack 2 har utvärderat olika mät och styrstrategier av en värmepump med låg köldmediefyllning. Den använder det naturliga köldmediet R600a, isobutan och är utrustad med en för applikationen stor internvärmeväxlare. Värmepumpen är designad för små temperaturlyft för produktion av värme till fastigheter och tappvarmvatten. Projektet har kunnat visa att det är möjligt att styra expansionsventilen utifrån överhettningen i suggasen till kompressorn vid dynamiska förhållanden. Vilket historiskt har varit utmanande. Det möjliggör att processen styrs så att en låg ånghalt ut från förångaren (våt förångning) erhålls vilket leder till avsevärt ökad värmefaktor vid ett givet driftsfall. Projektet har även undersökt flertalet andra styrstrategier men på grund av begränsningar i komponenter och nuvarande design har dessa inte har kunnat utvärderas fullt. För att utvärdera styrstrategierna har värmepumpen fått ny hårdvara för att styra expansionsventilen, ny elektronisk expansionsventil och tillhörande mjukvara har utarbetats. Utifrån tidigare etapp, har en prototyp av en ny typ av intern värmeväxlare utvecklats och utvärderats. En ny typ av förångare utvärderats och inverkan av flödesriktning av köldmediet i förångaren studerats.     

Publikationer

Det ovan redovisade arbetet har ännu inte publicerats i någon vetenskaplig artikel, men kan komma att utgöra underlag för en sådan inom det närmaste året. Däremot har en artikel innehållande en jämförelse mellan propan och isobutan som köldmedium färdigställts och presenterats vid Gustav Lorentzen konferensen i University of Maryland augusti 2024. Artikeln visar att isobutan har flera fördelar jämfört med propan, som något lägre LFL och lägre tryck. Det lägre trycket kan dock också uppfattas som en nackdel då kompressorn måste ha en större slagvolym. Slutsatsen är att isobutan kan vara intressant som köldmedium i värmepumpar, speciellt vid något högre temperaturnivåer.

Länk till GL artikeln

Slutrapport

Kommer inom kort.

Filmer från testkörningar

Filmer från olika driftsfall där termodynamisk ojämnvikt troligtvis kan observeras i synglasen. Dessa visar med tydlighet utmaningarna med att mäta tillstånd i en viss punkt och styra expansionsventilen utifrån mätningarna. Den minimerade köldmediefyllningen leder till korta köldmedierör och högt köldmedieflöde vilket bidrar till utmaningarna.

Liquid in point B during shut down of compressor. Is the observed liquid: refrigerant, oil/refrigerant mixture or mainly oil?

Sightglass in point B with 39K superheat in B and 16K in A.

Uppstart då tydliga bubblor syns.

Tidpunkt då videon spelades in.

Subcooling of 7K

Subcooling 7K slow motion
35,4 K superheat in B and 6,5K subcooling
6K superheat in B
unstable point ~20K superheat in B
unstable point ~20K superheat in B, 6K subcooling

Projektdeltagare

  • Viktor Ölén – projektledare, Svenska kyl och värmepumpföreningen
  • Björn Palm – professor KTH
  • Klas Andersson – Klas Andersson Engineering
  • Jan Erik Nowacki – Nowab
  • Danfoss
  • Sanden
  • Energimyndigheten, finansiering