SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Eksperimentell studie av varmepumpedrift av et prototyp CO 2 klimaanlegg for biler A. Hafner SINTEF Energiforskning Klima- og Kuldetekknik, N-7465 Trondheim Norge 28 August 2001

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Stiftelsen for industriell og teknisk forskning ved NTH organisasjon 8 forskningsinstitutter og 4 forskningsaksjeselskaper ca ansatte visjon lokalisering forretningsidéen SINTEF-gruppen skal i samarbeid med NTNU og UiO selge forskningsbasert kunnskap og tilknyttede tjenester til norske og internasjonale kunder. Vi skal bidra til å utvikle ny nærings- virksomhet og eksisterende næringer med potensial for vekst Trondheim og Oslo partner Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, NTNU Universitetet i Oslo, UiO Trondheim Teknologi for et bedre samfunn Felles bruk av laboratorier og utstyr Felles bruk av laboratorier og utstyr SINTEF ansatte underviser ved NTNU SINTEF ansatte underviser ved NTNU NTNU-personell arbeider på SINTEF-prosjekter NTNU-personell arbeider på SINTEF-prosjekter

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Innhold Måleutstyr Komponenter Testbetingelser Resultater Konklusjon

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Måleutstyr Forsøksrom med vindtunneler Interior test chamberExterior test chamber -30 °C  + 65 °C Temperatur område -30 °C  + 65 °C 60 m 3 /h  550 m 3 /h Volumstrøm luft 200 m 3 /h  6000 m 3 /h

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Interior Varmeveksler: mikrokanal hx to rad enhet rør bredde 41 mm cross counter-current flow deler er ekstrudert av Hydro Aluminium 18 mm Prinsippskisse: CO 2 system for biler Kompressor Slagvolum: 20.7 cm 3 Sugegassvarmeveksler: ekstrudert aluminum profil lengde = 1.5 m ekstrudert av Hydro Aluminium Exterior varmeveksler: mikrokanal varmeveksler rørbredde 16.5 mm ekstrudert av Hydro Aluminium Akkumulator: modifisiert seglass Volum 1 dm 3

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Testbetingelser 1 / 6 5 / 10 2 / 7 4 / 9 3 / 8 Air inlet temperature: +5 °C / -5 °C relativ fuktighet av innløpsluft: 80 % høytrykk styrt etter optimal COP maksimal trykkrørstemperatur: 140 °C

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Resultater Prosessverdier for ‘driving operation’ (test 3) i ett log p, h-diagram og ett T,s-diagram

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Innløpstemperatur luft: +5 °C Resultater test 3, t air +5 °C, 2400 rpm

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Resultater Varmeytelse & COP Ved tomgangskjøring: 2 kW varmeytelse COP  2 Ved kjøring: 6 kW varmeytelse COP  2

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Resultater Ytelse & COP Konstant kompressor rpm: 1600 min -1 Økt COP & Q h ved høyre luftvolumstrømmer COP->1 ved lave luftvolumstrømmer

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Resultater Luftens utløpstemperatur fra interior HX Komp. rpm:  90 °C luft utløpstemperatur ved medium kompressor rpm og redusert luftstrøm gjennom interior HX Lufttemperaturer i området °C er oppnåelig

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Resultater “Temperature approach” interior HX Definisjon “Temperature approach” Varmevekslere er opprinnelig kun dimensjonert for kjøledrift av systemet. Det er grunnen til at de målte ”temperature approaches” er ganske høy. Lav ”temperature approach” trenger man for å øke systemvirkningsgraden.

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte Resultater test 2, t air +5 °C, 1600 rpm

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte  Et prototyp CO 2 -system med varmevekslere opprinnelig designet for AC-drift ble testet i varmepumpemodus. Testene ble gjennomført ved tomgang, mellomliggende og vanlige kjøreforhold, og ved omgivelsestemperaturer på +5  C og -5  C.  Ved kontroll av fordampertrykket, kan tiden før ’exterior’ varmeveksleren blir blokkert på grunn av rimdannelse, bli forsinket inntil det er tilstrekkelig varme tilgjengelig fra kjøretøyets motor. KONKLUSJON

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte  Arrangementer som forsinker is-/rimdannelse på den ytre varmeveksleren må undersøkes.  Mer designarbeid må gjøres på ’interior’ varmeveksleren, om den skal fungere som en effektiv fordamper så vel som en god gasskjøler med mindre pinch problemer.  Det reverserte AC-systemet kan være et effektivt supplerende varmesystem for å redusere oppvarmingstiden i passasjerkupéen og øke trafikksikkerheten i kaldt vær. KONKLUSJON

SINTEF Energy Research 16. Nordiske Kjølemøte TAKK for oppmerksomheten ! Ha en fin dag! Spørsmål er velkommen! (ICE and REFRIGERATION, 1922, vol. 63)