Kølemiddelapplikationer og kølemiddeltyper

Når vi taler om kølemidler generelt kan man sige, at chillere er opdelt i to kategorier: lavt/medium (L/M) og medium/højt (M/H) tryk. L/M tryk-chillere kan drage fordel af anvendelsen af rene HFO'er (R1233zd og R1234ze), hvilket resulterer i et GWP tæt på nul. Boden i form af brændbarhed er meget lav og overskuelig, især for systemer der er installeret udendørs eller i maskinrum. Vi kan forvente, at på kort til mellemlangt sigt vil denne slags systemer kunne anvende kølemidler med ultralavt GWP. Den øvre GWP-grænse for store L/M-chillere kan nå 630, hvilket svarer til et GWP for HFO-blanding R513A, som anført af EPA-SNAP-lovgivningen i juli 2015, mens R134a vil blive fjernet fra begyndelsen af 2024.

Til M/H-trykkølere har de mellemste GWP-alternativer et GWP på mellem 125-750 GWP, men brugere skal acceptere en A2L-brændbarhedsklassifikation. Dette burde også være acceptabelt for systemer, der er installeret udendørs eller i maskinrum. Markedet vil sandsynligvis overgå til de GWP-alternativer, som giver det bedste forhold mellem omkostninger og ydeevne. Vi forudser, at valget vil falde på kølemidler med høj densitet/højt tryk med et GWP på omkring 500-750.

Mere om Danfoss' løsninger til chillere

VRF-systemer anvender relativt store kølemiddelmængder pr. enhed i forhold til kanalsystemer på grund af deres decentraliserede fordampere og efterfølgende rørledninger. Det kræver kølemidler med middelhøj til høj densitet at minimere rørstørrelsen, hvor de eneste alternativer til R410A er A2L-kølemidler som f.eks. R32 eller DR55.

Brugen af A2L-kølemidler er tæt forbundet med sikkerhedsstandarder som f.eks. EN378 og ISO5149, hvor den tilladelige værdi for A2L-kølemiddel er blevet øget betydeligt i de seneste udgaver. ASHRAE15-arbejdsgruppen ser også på det fremtidige behov for kølemidler med lavt GWP. Men selvom disse sikkerhedsstandarder er en nødvendighed, er de ikke nok i sig selv. Mange lokale brandforskrifter har givet alvorlige hindringer mod anvendelse af A2L-kølemidler. Innovative, alternative væsker til cirkulation er under konstant udvikling. Vand er et indlysende valg til cirkulation, og der er endda blevet foreslået CO2. Den seneste HFC-nedfasning ifølge Montrealprotokollen har vist nødvendigheden af at afdække de muligheder og risici, der er forbundet med brugen af A2L-kølemidler. De kommende år vil sandsynligvis vise en tydeligere retning for valg af kølemidler til VRF-systemer.

• Mere om Danfoss' løsninger til VRF

Ved første øjekast ser industrikøling (IR) ud til at være en let sektor, hvad angår kølemidler med lavt GWP, men vi ser stadig mulige risici samt muligheder for innovation. NH3 (ammoniak) har været det foretrukne kølemiddel i IR pga. dets fremragende effektivitet, og det bliver fortsat brugt, da kravene om bæredygtige kølemidler stiger. Sikkerhedsbekymringer kan dog potentielt begrænse succesen af NH3, da det er giftigt. Der har været nogle alvorlige ulykker inden for de seneste ti år, hvor vi som branche har gjort os nogle vigtige erfaringer som f.eks. at undgå store fyldninger og omhyggeligt planlægge placeringen af større anlæg. Det har betydet, at IR har fundet nye og innovative måder til at reducere fyldningsmængderne. Én måde at reducere fyldningsmængderne på, samtidig med at effektiviteten øges, er at kombinere NH3 med CO2: CO2 fungerer som varmebærer og cirkuleres i de større opbevaringsanlæg.

• Mere om Danfoss' løsninger til industrikøling

Kommercielle køle- og food retail-applikationer er meget forskellige i forhold til systemtyper og anvendte kølemidler. Det omfatter kølerum, kølemontre, udstillingshylder og gondoler, enten centraliserede eller tilkoblede – hermetiske eller autonome – kølekredsløb med kondenseringsaggregater. 

Kommercielle køle- og food retail-applikationer er grupperet i tre hovedkategorier. 

Hermetisk forseglede applikationer er velegnede til brug af kølemidler med lavt GWP, som er sikre på grund af deres lave fyldningsmængder. Mange af disse systemer bruger allerede kulbrinter såsom R600a og R290, og EU-nedfasningen har krævet GWP-værdier på under 150 siden 2016.

Kondenseringsaggregater har en kølemiddelfyldning, der typisk er mellem 5 og 20 kg, og sikkerheden for brændbarhed er afgørende, da mange af disse systemer kan tilgås af offentligheden.

Kølemidler med højt GWP, som f.eks. R404A, er blevet brugt i mange år, men nye, alternative A1-klassificerede HFC'er har en GWP-værdi på mindre end 60 % af R404A. Ikke desto mindre bringer effekten af højere afgangskompressortemperaturer på driftsområdet og effekten af kølemiddelglidning på køleydeevnen nye udfordringer. Vi tror, at markedet hurtigt vil overgå til et gennemsnitligt GWP-niveau på ca. 1.500, før der langsomt søges efter andre, lavere løsninger som f.eks. CO2, R290 (kulbrinter) eller HFO-blandinger.

Centraliserede DX-systemer er langt de mest kølemiddelforbrugende applikationer pga. deres store fyldningsmængder og høje antal af lækager. I EU-udfasningen skønnes de at bruge mere end 40 % af basislinjeværdien for den kølemiddelmængde, der anbefales af udfasningen. I løbet af de sidste ti år er CO2 blevet et rentabelt kølemiddel, og det kan bruges i forskellige systemopsætninger:

• Transkritiske systemer, hvor der anvendes CO2 i alle kredsløb (MT og LT). Transkritiske CO2-systemer har også være drivkraften bag udviklingen af integrerede varme- og køleanlæg, hvorved valget af kølemidler knyttes til anlægstypen.
• Indirekte systemer, hvor et chiller-lignende rack, der bruger HFC'er, HC'er eller NH3, afkøler CO2 i en modtagertank, som derefter cirkuleres i MT-kredsløbet, hvorved MT-kredsløbet afkøles. LT dækkes også af CO2 og kondenserer enten direkte til chilleren øverst eller CO2 MT-kredsløbet. 
• Kaskadesystemer, hvor CO2 kun bruges i LT-kredsløbet og strømmer ind i MT-kredsløbet, der bruger HFC. Denne type system anvender stadig ca. 80 % af det HFC-kølemiddel, der anvendes i et konventionelt system

Geografisk placering påvirker energieffektiviteten i ethvert system på grund af den udendørs omgivelsestemperatur. Transkritiske CO2-systemer er kendt for at være særligt følsomme overfor udendørstemperaturer. Den seneste udvikling med indsprøjtningsteknologier har dog i betydelig grad forhøjet effektiviteten af CO2-systemet selv i meget varme klimaer, og vi forventer at se et markedsgennembrud i løbet af de næste år.

• Mere om Danfoss' løsninger til kommerciel køling
• Mere om Danfoss' løsninger til food retail