Almanya’da ısı pompaları için propan gazlı bir soğutma devresi geliştiren mühendislerin, sadece 124g propan ile 12,8kW’lık bir ısıtma kapasitesine ulaştığı söyleniyor.
LC150 (Düşük Şarj 150g) projesinin bir parçası olan devrenin bir prototipi, Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü – ISE tarafından Nürnberg’deki Chillventa fuarında sergileniyor. (Salon 4A/Stand 306).
Propan, çok iyi termodinamik özelliklere ve düşük küresel ısınma potansiyeline sahipken, yanıcılık özelliği nedeni ile güvenli kullanım için gerekli olan şarj miktarı düşüktür. Fraunhofer ISE’ye göre, şu anda mevcut ısı pompaları kilowatt başına yaklaşık 60 g propan kullanıyor.
Fraunhofer ISE ve ısı pompası üreticilerinden oluşan bir konsorsiyum, farklı bileşenleri (evaporatör, kompresör, kondenser, ısı eşanjörü ve genleşme valfi) çeşitli kombinasyonlarda bir araya getirerek tuzlu su ısı pompaları için prototipler oluşturuyor. Bu modüller, iki hafta boyunca günde 24 saat çalıştırılarak test stantlarında ölçülüyor. Her prototip 30 ile 150 çalışma noktasında çalıştırılıp ve ölçülen değerler 26 sensör tarafından kaydedilir. İdeal ısı pompası arayışıyla, şimdiye kadar 14’ü tam ölçüm matrisinden geçmiş olan 26 prototip üretildi.
En iyi bileşen grubuna sahip cihaz, yalnızca 124 gram propan ile 12,8 kW maksimum ısıtma kapasitesine ve 4,7 COP değerine ulaştı. Isıtma kapasitesinin kW’ı başına yalnızca 9,7 g propan ile elde edilmesi, projenin soğutucu miktarını 15-30 g/kW arasına düşürme hedefini fazlasıyla aştı.
Fraunhofer ISE’nin proje yöneticisi Clemens Dankwerth, “Bu miktar, kabaca beş sigara çakmağındaki propan miktarına eşdeğer” dedi.
Rekor kıran soğutma devresi, yarı hermetik bir otomotiv kompresörü kullandığı için bu şekilde piyasaya sürülmeye henüz hazır değil. Bu kompresör, yüksek dönme hızı ve düşük yağ hacmi sayesinde daha yüksek kapasitede daha az soğutucu akışkan gerektirir. Bununla birlikte, yüksek çalışma saatleri ile 20 yıl dayanması gereken ısı pompaları için bir otomotiv kompresörü henüz tasarlanmamıştır.
Clemens Dankwerth, “Ancak üretici, daha uzun çalışma ömrüne sahip tamamen hermetik kompresörler üzerinde çalışıyor” dedi.
Rekor soğutma devresinin son versiyonunun, daha dengeli bir sistem elde etmek için, biraz daha fazla soğutucu akışkan ve biraz daha büyük bir ısı eşanjörü ile uygulanacağı söyleniyor. Araştırma ekibi, LC150 projesinin hedefi olan 8-10 kW çıkışlı ve maksimum 150 g soğutucu şarjlı bir soğutma devresine gerçek çalışma koşulları altında ulaşılabileceği konusunda ısrar ediyor.
Test programında şimdiye kadarki en iyi ikinci soğutma devresi olan, geleneksel şekilde tamamen hermetik bir kompresör kullanan ve 164 g propan şarjı ile 8,1 kW ısıtma kapasitesine ulaşan sistem de projenin hedeflerini karşıladı.
Araştırma ekibi, kompresöre ek olarak, gerekli soğutucu miktarını azaltmak için ısı eşanjörlerinin iç hacmini ve yağ miktarını da azalttı. Sensörler gibi ek bileşenler minimumda tutuldu ve iç hacimleri azaltmak için bağlantı boruları da mümkün olduğunca kısa tutuldu.
LC150 projesi, Alman Federal Ekonomi ve İklim Koruma Bakanlığı (BMWK) tarafından finanse edilmektedir ve Mart 2023’e kadar devam edecektir.
