プロパンヒートポンプが効率新記録を達成

ドイツ：ヒートポンプ用のプロパンベースの冷凍回路を開発中のドイツの技術者は、わずか124gのプロパンで12.8kWの暖房能力を達成したと言われている。

プロジェクト LC150 (低充電 150g) の一部である回路のプロトタイプは、今週ニュルンベルクで開催される Chillventa 展示会 (ホール 4A/スタンド 306) でフラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所 ISE によって展示されます。

プロパンは非常に優れた熱力学特性と低い地球温暖化係数を備えていますが、その可燃性により、安全に使用できる装入量が制限されます。 フラウンホーファー ISE によると、現在利用可能なヒートポンプは 1 キロワットあたり約 60g のプロパンを使用します。

フラウンホーファー ISE とヒート ポンプ メーカーのコンソーシアムは、ブライン ヒート ポンプのプロトタイプを構築し、さまざまな構成で個々のコンポーネント (蒸発器、圧縮機、凝縮器、熱交換器、膨張弁) を組み立てています。 これらのモジュールは、テストスタンドで 1 日 24 時間、一度に 2 週間測定されます。 各プロトタイプは 30 ～ 150 の動作点で実行され、測定値は 26 個のセンサーによって記録されます。 理想的なヒートポンプの探索において、これまでに 26 個のプロトタイプが作成され、そのうち 14 個はすでに完全な測定マトリックスを通過しています。

最高のコンポーネント構成を備えたこの装置は、わずか 124 グラムのプロパンで最大加熱能力 12.8kW と COP 4.7 を達成しました。 暖房能力 kW あたりわずか 9.7g のプロパンしか達成できませんでしたが、冷媒の比量を 15 ～ 30g/kW に削減するというプロジェクトの目標を明らかに上回りました。

「これは、ライター 5 個分のプロパンの量にほぼ相当します」とフラウンホーファー ISE のプロジェクト マネージャー、クレメンス ダンクワース氏は説明しました。

半密閉型自動車用コンプレッサーが使用されていたため、この記録破りの冷凍回路は、この形式ではまだ市場に投入する準備ができていません。 回転速度が高く、オイル量が少ないため、必要な冷媒量が多くなり、必要な冷媒が少なくなります。 これまでのところ、自動車用コンプレッサーは、20 年間の使用が想定されているヒートポンプの長時間運転に耐えるように設計されていません。

「しかし、メーカーはすでに耐用年数の長い完全密閉型コンプレッサーの開発に取り組んでいます」とクレメンス・ダンクワース氏は述べた。

記録的な冷凍回路の最終バージョンでは、よりバランスの取れたシステムを実現するために、冷媒量をわずかに増やし、熱交換器をわずかに大きくする予定だという。 研究チームは、LC 150プロジェクトの目標（出力8～10kW、最大150gの冷媒充填量の冷凍回路）は、実際の動作条件下で達成できると主張している。

従来の完全密閉型コンプレッサーを使用したこれまでのテストプログラムで2番目に優れた冷凍回路も、164gのプロパンの充填で8.1kWの加熱能力を達成し、プロジェクトの目標を達成した。

研究チームは、コンプレッサーに加えて、必要な冷媒の量を減らすために、熱交換器の内容積とオイルの量も削減しました。 センサーなどの追加コンポーネントを最小限に抑え、配管を可能な限り短くして内容積を削減しました。

LC150プロジェクトはドイツ連邦経済・気候保護省（BMWK）の資金提供を受けており、2023年3月まで実施される。

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