Selection of media for compressor high-temperature air heat pump

• Autorzy: Kuczyński W. , Charun H. , Bohdal T.

Warianty tytułu

PL

Analiza wyboru czynników roboczych dla sprężarkowych, wysokotemperaturowych powietrznych pomp ciepła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an analysis of the selection of a medium for the high temperature air compressor heat pump. In the recent years, there has been an increasing interest and demand for heating systems based on the use of high-temperature compressor heat pumps where the bottom heat source is ambient air. The temperature of the energy carrier that feeds the upper source may amount to 85÷ 900C, and in industrial versions it may exceed even as much as 1200C. In the realization of the anti-clockwise circulation of the heat pump, a refrigerant is required. In the light of the current international law concerning meeting environmental criteria, which is aimed at an elimination of fluorinated greenhouse gases, the choice of the refrigerant is an essential issue in the design and operation. The current legal regulations in this area were presented. The present and prospective potential to use natural and synthetic refrigerants in high temperature pumps was discussed. Emphasis was placed on the search for new, environment-friendly refrigerants which are marked with the DR symbol and can be used in these installations.

PL

W artykule przedstawiono analizę doboru czynników roboczych dla sprężarkowych wysokotemperaturowych powietrznych pomp ciepła. W ostatnich latach nastąpił wzrost zainteresowania i zapotrzebowania na systemy grzewcze oparte na wykorzystaniu wysokotemperaturowych, sprężarkowych pomp ciepła, w których dolnym źródłem ciepła jest powietrze atmosferyczne. Temperatura nośnika ciepła zasilającego górne źródło może wynosić 85÷ 90oC, a w wykonaniu przemysłowym przekraczać nawet 120oC. W realizacji obiegu lewobieżnego pompy ciepła występuje czynnik chłodniczy. Wobec aktualnych postanowień międzynarodowych w zakresie spełnienia kryteriów ekologicznych, prowadzących do wyeliminowania fluorowanych gazów cieplarnianych, wybór rodzaju czynnika jest ważnym problemem projektowym i eksploatacyjnym. Przedstawiono obowiązujące przepisy prawne w tym obszarze oraz wskazano na aktualne i perspektywiczne możliwości stosowania czynników chłodniczych naturalnych i syntetycznych w pompach wysokotemperaturowych. Zwrócono uwagę na poszukiwanie nowych, proekologicznych czynników obecnie oznaczanych symbolem DR, które mogą znaleźć zastosowanie w takich urządzeniach.

Słowa kluczowe

EN

heat transfer; air heat pump; new refrigerant media

PL

wymiana ciepła; powietrzna pompa ciepła; nowe czynniki chłodnicze

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 1
• Strony: 26--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kuczyński W.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Energetyki, Koszalin

autor

Charun H.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Energetyki, Koszalin

autor

Bohdal T.

• Politechnika Koszalińska, Katedra Energetyki, Koszalin

Bibliografia

• [1] Bohdal T., Charun H., Czapp M.: Urządzenia chłodnicze sprężarkowe parowe. Podstawy teoretyczne i obliczenia. WNT, Warszawa 2003.
• [2] Zalewski W.: Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne. Podstawy teoretyczne. Przykłady obliczeniowe. IPPU MASTA, Gdańsk 2001.
• [3] Rubik M.: Pompy ciepła. Poradnik. Wyd. Ośrodek Informacji „Technika Instalacyjna w Budownictwie”, Warszawa 1999.
• [4] Rubik M.: Sprężarkowe pompy ciepła w Polsce. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2007, nr 12, s. 68-78.
• [5] Królicki Z., Białko B., Zajączkowski B.: Termodynamiczne aspekty doboru obiegu porównawczego. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2010, nr 7, s. 16-20.
• [6] Skonieczna J., Ciesielczyk W.: Analiza pracy pomp ciepła z czynnikiem roboczym R407C. Chemia, Wyd. Politechniki Krakowskiej, 2009, 1– Ch, Z.4, s. 127-139.
• [7] Calm J.M.: The next generation of refrigerants – historical review considerations and Outlook. Int. Journal of Refrigeration 2008, vol. 31, s. 1123-1133.
• [8] Nouman J.: Comparative studies and analysis of working fluids for Organic Rankine Cycles – ORC. KTH School of Industrial Engineering and Management, Stockholm 2012.
• [9] Palm B.: Refrigerants of the future. Proceedings 10th IEA Heat Pump Conference 2011, 16-19 May, 2011, Tokyo, Japan.
• [10] Protokół Montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową z dnia 16 września 1987 r. Ratyfikowany przez Rzeczpospolitą Polską 25.06.1990 r. .Dz. U.92.98. poz. 490.
• [11] Postanowienia Konferencji Narodów Zjednoczonych „Środowisko i Rozwój” – Szczyt Ziemi, Rio de Janeiro (Brazylia), 3-14 czerwca 1992.
• [12] Colorado D., Hernandez J. A., Rivera W.: Comparative study of a cascade cycle for simultaneous refrigeration and heating operating with ammonia, R134a, butane, propane and CO2 as working fluids. Int. Journal of Sustainable Energy 2011, 06.
• [13] Kim D. H., Park H. S., Kim M. S.: Optimal temperature between high and low stage cycles for R134a/R410A cascade heat pump water heater system. Experimental Thermal and Fluid Sci 2013, vol. 47, s. 172-179.
• [14] Schnotale J.: Początek końca R134a. Chłodnictwo i Klimatyzacja 2004, nr 1-2, s. 22-25.
• [15] Skrzypulec W.: F – gazy, tak zwyczajnie po polsku. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2010, nr 12, s. 16-17.
• [16] Rozporządzenie nr 842/2006 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17 maja 2006 r. w sprawie niektórych fluorowanych gazów cieplarnianych. Dz. U. L161 z 14.06.2006.
• [17] Directive 2006/40/EC of the European Parlament and the Council of 17 May 2006 relating to emission from air-conditioning system In motor vehicles and amending council directive 70/156/EC, 2006. Official Journal of the European Union.
• [18] Rozporządzenie nr 517/2014 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 kwietnia 2014 r. w sprawie fluorowanych gazów cieplarnianych i uchylenia rozporządzenia nr 842/2006. Dz. U. Unii Europ. L 150/195, 20.05.2014.
• [19] Gaziński B., Brus K., Gaziński M.: Jaki czynnik chłodniczy na dziś, a jaki na jutro. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej, Poznań, 19-20.11.2014 r., art. Promocyjne.
• [20] Andrzejczyk R., Targański W.: Co dziś wiemy o alternatywnych czynnikach chłodniczych syntetycznych. Warsztaty chłodnicze 2015, PROZON – Fundacja Ochrony Klimatu.
• [21] Białko B., Królicki Z., Zajączkowski B.: Możliwości wykorzystania ziębników naturalnych i ich mieszanin w wysokotemperaturowych sprężarkowych pompach ciepła. Chłodnictwo 2014, nr 6, s. 10-14.
• [22] Matysko R.: Czynniki robocze do wysokotemperaturowych pomp ciepła. Chłodnictwo & Klimatyzacja 2011, nr 7, s. 48-49.
• [23] Raport firmy Bitner. Czynniki chłodnicze. Wydanie 17, 2013.
• [24] Palm B.: Hydrocarbons as refrigerants In small heat pump and refrigeration system – A review. Int. Journal of Refrigeration 2008, vol. 31, s. 552-563.
• [25] PN-EN 378: 2002 Instalacje ziębnicze i pompy ciepła. Wymagania dotyczące bezpieczeństwa HFO-1234yf and HFO-1234ze(E). Proc. International Symposium on Next-generation Air Conditioning and Refrigeration Technology, 17-19 February 2010, Tokyo, Japan.
• [32] Akasaka R.: New fundamental equation of state with a common functional for 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf) and trans – 1, 3, 3, 3 – tetrafluoropropene (R1234ze(E). Int. Journal of Thermophysics 2011, vol. 32, s. 1125-1147.
• [33] Leck T.J.: New high performance Low GWP refrigerants for stationary AC and refrigeration. Proc 13th Int. Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, West Lafayette, 2010.
• [34] Karber K. M., Abdelazis O., Vineyard E. A.: Experimental performance of R1234yf and R1234ze as a drop in replacement for R134a in domestic refrigerators. Int. Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, West Lafayette, 2010, s. 1-10.
• [35] Fukuda S., KOndou C., Takata N., Kovama S.: Low GWP refrigerants R1234zeE and R1234ze(Z) for high temperature heat pump. Int. Journal of Refrigeration 2014, vol. 40, s. 161-173.
• [36] Bertinat M. P.: Fluids for high temperature heat pumps. Int. Journal of Refrigeration 1985, vol. 9, s. 43-50.
• [37] Koyama S., Takata N., Fukuda S.: An experimental study on heat pump cycle Ranking zeotropic binary refrigerant of HFO-1234 ze(E) and HFC-32. Proc. 10th IEA Heat Pump Conference 2011, vol. 29, no. 3, s. 40-49.
• [38] Fujitaka A., Shimizu T., Sato & Kawabe Y.: Application of low global warming potential refrigerants for room air conditioner. Proc. Int. Symposium on Next-generation Air Conditioning and Refrigeration Technology, 2010, Tokyo.
• [39] Low GWP refrigerants for high temperature heat pump. Proc. Int. Refrigeration and Air Conditioning Conference, Purdue 2014.
• [40] R1336mzz-Z new generation nonflammable low GWP refrigerant. Int. Refrigeration and Air Conditioning Conference, Purdue 2014.
• [41] Kontomaris K.: HFO-1336mzz: High temperature Chemical Stability and Use as a working fluid in Organic Rankine Cycles. Proc 15th Int. Refrigeration and Air Conditioning Conference, Purdue 2014.

Uwagi

PL

Pracę wykonano w ramach realizacji Programu Badań Stosowanych NCBR nr PBS3/B9/38/2015 pt.: Badania i opracowanie optymalnego typoszeregu wysokoefektywnych powietrznych pomp ciepła dużych mocy wraz z innowacyjnym inteligentnym systemem sterowania – ścieżka B – ID 246502 – projekt realizowany przez konsorcjum: Budopekx S.A. S.K.A (lider), Sytherm Danuta Gazińska Sp.J., Politechnika Koszalińska, 2014 – 2016.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).