프로판 히트펌프 효율 신기록 달성

독일: 히트펌프용 프로판 기반 냉동 회로를 개발하는 독일 엔지니어들은 단 124g의 프로판으로 12.8kW의 난방 용량을 달성했다고 합니다.

프로젝트 LC150(낮은 충전 150g)의 일부인 회로의 프로토타입이 이번 주 뉘른베르크에서 열리는 Chillventa 전시회(홀 4A/스탠드 306)에서 Fraunhofer 태양 에너지 시스템 ISE 연구소에 의해 전시되었습니다.

프로판은 열역학적 특성이 매우 우수하고 지구 온난화 가능성이 낮지만, 가연성으로 인해 안전하게 사용할 수 있는 충전 크기가 제한됩니다. Fraunhofer ISE에 따르면 현재 사용 가능한 히트펌프는 킬로와트당 약 60g의 프로판을 사용합니다.

Fraunhofer ISE와 히트펌프 제조업체 컨소시엄은 염수 히트펌프용 프로토타입을 구축하고 다양한 구성에서 개별 구성요소(증발기, 압축기, 응축기, 열교환기 및 팽창 밸브)를 조립해 왔습니다. 이러한 모듈은 한 번에 2주 동안 하루 24시간 테스트 스탠드에서 측정됩니다. 각 프로토타입은 30~150개의 작동 지점에서 실행되며 측정된 값은 26개의 센서에 의해 기록됩니다. 이상적인 열 펌프를 찾기 위해 지금까지 26개의 프로토타입이 제작되었으며 그 중 14개는 이미 전체 측정 매트릭스를 통과했습니다.

최고의 구성 요소를 갖춘 장치는 단 124g의 프로판으로 최대 가열 용량 12.8kW와 COP 4.7을 달성했습니다. 난방 용량 kW당 프로판 9.7g만을 달성한 것은 특정 냉매량을 15~30g/kW로 줄이려는 프로젝트의 목표를 분명히 초과한 것입니다.

Fraunhofer ISE의 ​​프로젝트 매니저인 Clemens Dankwerth는 "이것은 담배 라이터 5개에 들어 있는 프로판의 양과 거의 같습니다."라고 설명했습니다.

기록적인 냉동 회로는 반밀폐형 자동차 압축기가 사용되었기 때문에 아직 이 형태로 시장에 출시될 준비가 되어 있지 않습니다. 회전 속도가 빠르고 오일량이 적기 때문에 더 높은 용량에서 더 적은 냉매가 필요합니다. 지금까지 자동차 압축기는 20년 동안 지속되는 히트펌프의 긴 작동 시간을 위해 설계되지 않았습니다.

"그러나 제조업체는 이미 서비스 수명이 더 긴 완전 밀폐형 압축기를 개발하고 있습니다"라고 Clemens Dankwerth는 말했습니다.

레코드 냉동 회로의 최종 버전은 보다 균형 잡힌 시스템을 달성하기 위해 약간 더 많은 냉매와 약간 더 큰 열 교환기를 사용하여 구현될 것이라고 합니다. 연구팀은 8~10kW의 출력과 150g의 냉매 충전량을 갖춘 냉동 회로인 LC 150 프로젝트의 목표가 실제 작동 조건에서 달성될 수 있다고 주장합니다.

기존의 완전 밀폐형 압축기를 사용하는 지금까지 테스트 프로그램에서 두 번째로 우수한 냉동 회로도 164g의 프로판 충전으로 8.1kW의 가열 용량을 달성하여 프로젝트 목표를 충족했습니다.

연구진은 압축기 외에도 열교환기의 내부 용적과 오일 ​​사용량을 줄여 필요한 냉매량도 줄였다. 센서 등 추가 부품을 최소화하고 배관도 최대한 짧게 하여 내부 용적을 줄였습니다.

LC150 프로젝트는 독일 연방경제기후보호부(BMWK)의 자금 지원을 받으며 2023년 3월까지 진행된다.

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