VRV Preparing for the Future

Transcriptie

1 All Seasons CLIMATE COMFORT Heating VRV Preparing for the Future VRV CO2 natuurlijk koelmiddel Air Conditioning Applied Systems Refrigeration Luc De Smet Product Manager Daikin Belgium

2 Wie is Daikin? Ons moederbedrijf: Daikin Industries Ltd. Hoofdkantoor: Osaka (Japan) Oprichting: # werknemers: 11 Februari 1934 > Ons bedrijf : Daikin Europe N.V. Hoofdkantoor: Oprichting: Omzet (groep): # werknemers (groep): Oostende mio FY2010 FY2015: Mio (incl. fabrieken buiten België) => in België Other 28% Japan 36% AC Sales Result per Region R09 Daikin Europe EMEA (Europe, Middle East, Africa) 27% America 9% 2

3 Daikin Activiteiten Fluorchemicaliën Koelmiddelen Oil hydraulics Medische apparatuur Compressoren Chemicals 8.4% Other 2.9 % (In)Direct expansion 88.7% verwarmingstoepassingen residentiële toepassingen Sales per business unit R09 commerciële toepassingen Industriële toepassingen Toepassingen voor lage temperatuur koeling 3

4 Daikin warmtepompen (> 50 jaar) Bron :lucht/grond/water Afgifte : lucht of water warmte 4 kwh verwarming 1 kwh 4

5 MILIEU Wetgeving - nieuwe - snellere introductie Energie impact Directe impact Seasonal efficiency (products) EPB (buildings) Recyclage Keuring Koelmiddel Certificering 5

6 Future energy label 2013 European Parliament autumn 2011 Label for boilers; Warmte pompen 55 C Seasonal efficiency (products) Lucht/lucht Warmte pompen 35 C All boilers, even used on low temperature 55 C A % A++ 114% A+ 98% A 90% B 82% C 75% D 67% E 59% 155% 139% 123% 115% 107% 100% 92% 84% 35 C A+++ A++ A+ A Primary energy efficiency B C D E 204% 184% 160% 136% 124% 112% 100% 88% 76% A+++ A++ Energy label is based on Seasonnal performance from eco design (SEER & SCOP), taking into account primary energy efficiency A+ A B C D E F

7 Ozon laag Opwarming aarde Koelmiddel ODP = ozon depletion factor = factor die bepaalt hoeveel een gas bijdraagt aan de afbraak van de ozon laag GWP = global warming potential = bijdrage van een gas, losgelaten in de atmosfeer, aan het serre effect gedurende een periode Deze factor wordt weergegeven in vergelijk met het equivalent in kg CO 2. Europese wetgeving % minder gebruik van primaire energie 20% minder CO 2 uitstoot 20% gebruik van hernieuwbare energie Kyoto protocol 7

8 Daikin approach TEWI = indirect emissions + direct emissions 20% = = WHAT Impact van fossiele brandstof gebruikt om elektriciteit te produceren die de warmtepomp aandrijft WHAT Impact van het warmtetransportmiddel wanneer het in de atmosfeer terecht komt 80% Direct effect indirect effect DAIKIN APPROACH Focus op energie efficiënte producten met inverter sturing en nieuwe technologie 4,00 3,50 3,00 2,50 EER 10 HP Heat Pump + 159% 3,10 3,77 DAIKIN APPROACH Lekdetectie en lekdichte systemen Onderzoek naar nieuwe warmtetransportmiddelen VRV met CO2 : GWP R-22 = 1810 GWP R-410A = ,00 1,50 2,37 R-22 R-407C R-410A GWP R-744 (CO2) = 1 8

9 Warmtetransportmiddel (koelmiddel) Welke zijn de alternatieven voor de toekomst? Overzichtstabel van alternatieven met hun eigenschappen vergeleken met R 22 HFC Non-HFC Cond.Press. MPa ODP Refrigerant physical properties GWP (IPCC4) Life Year Flamm -ability Toxicity R22 Single No Low R410A Azeotrope No Low R407C Zeotrope No Low R32 Single Low*1 Low HFO1234ze Single days Low*1 Low*3 HFO1234yf Single days Low*1 Low*3 HFO mixture Under investigation Low Propane (R290) Single <3 Some days High Low CO2(R744 ) Single No Low*2 Ammonia (R717) Single Low High *1 According to ISO817 draft *2 Practical limit is 0.1 kg/m³ according to EN378 *3 Based on latest data proposed for ASHRAE34 R410A = 50% R % R125 HFO1234 = replacement R134A in car industry 9

10 Warmtetransportmiddel (koelmiddel) Welke zijn de alternatieven voor de toekomst? Overzichtstabel van alternatieven met hun eigenschappen vergeleken met R 22 HFC Non-HFC Cond.Press. MPa ODP Refrigerant physical properties GWP (IPCC4) Life Year Flamm -ability Toxicity R22 Single No Low R410A Azeotrope No Low R407C Zeotrope No Low R32 Single Low*1 Low HFO1234ze Single days Low*1 Low*3 HFO1234yf Single days Low*1 Low*3 HFO mixture Under investigation Low Propane (R290) Single <3 Some days High Low CO2(R744 ) Single No Low*2 Ammonia (R717) Single Low High *1 According to ISO817 draft *2 Practical limit is 0.1 kg/m³ according to EN378 *3 Based on latest data proposed for ASHRAE34 R410A = 50% R % R125 HFO1234 = replacement R134A in car industry 10

11 Warmtetransportmiddel (koelmiddel) Welke zijn de alternatieven voor de toekomst? Overzichtstabel van alternatieven met hun eigenschappen vergeleken met R 22 HFC Non-HFC Cond.Press. MPa ODP Refrigerant physical properties GWP (IPCC4) Life Year Flamm -ability Toxicity R22 Single No Low R410A Azeotrope No Low R407C Zeotrope No Low R32 Single Low*1 Low HFO1234ze Single days Low*1 Low*3 HFO1234yf Single days Low*1 Low*3 HFO mixture Under investigation Low Propane (R290) Single <3 Some days High Low CO2(R744 ) Single No Low*2 Ammonia (R717) Single Low High *1 According to ISO817 draft *2 Practical limit is 0.1 kg/m³ according to EN378 *3 Based on latest data proposed for ASHRAE34 R410A = 50% R % R125 HFO1234 = replacement R134A in car industry 11

12 Toxicity? : concentratie CO2 <> O2 For hotels (concentratie R410 A geeft minde restricties) Level EN378:2008 ISO5149:DRAFT [ ] Ground Level > 48.5 m² ALLOWED > 64 m² ALLOWED Upper level or below ground For offices Level EN378:2008 ISO5149:DRAFT [ ] Ground Level > 48.5 m² ALLOWED > 64 m² ALLOWED Upper level or below ground < 48.5 m² NOT ALLOWED < 64 m² NOT ALLOWED > 48.5 m² ALLOWED > 64 m² ALLOWED < 48.5 m² NOT ALLOWED < 64 m² NOT ALLOWED < 48.5 m² ALLOWED < 64 m² DOUBTFUL > 48.5 m² ALLOWED > 64 m² ALLOWED < 48.5 m² ALLOWED with emergency exits [ ] : Mark that ISO5149 will be published half 2012 Limits given for VRV with CO2 in building. < 64 m² NOT ALLOWED 12

13 Warmtetransportmiddel (koelmiddel) Welke zijn de alternatieven voor de toekomst? SEER Comparison (cooling mode) HPs (Reversible)- 3.5kW-Room AC in Europe Peak power comparison (R410A ratio) under cooling condition Outside 35 C, room 27 CDB/19 CWB R22 (1.14kg) HFO1234yf (1.32 kg) *2 22 2) R32 (0.84kg) *1 *1) Propane (0.37kg) *3 CO2 (0.84Kg) *4 R410A (1.2kg) 3) If disregard IEC, the charge volume is 0.58kg, and *4) SEER could be same as R22 0A Efficiency ratio Power ratio Consideration: In terms of SEER, CO2 is the worst, and the rest of candidates are equivalent to R410A. *4 All To Seasons Improve CLIMATE efficiency: COMFORT Outdoor unit HX x 1.1 Consideration: A big difference exists in the peak power under cooling condition. HFO and CO2 will cause the peak power problem in large cities. (Precondition for Calculation) Note: HX= Heat Exchanger *1 Taking low pressure loss into consideration, used narrower heat exchanger to reduce charge volume. *2 To improve efficiency, changed sizes: Indoor HX x 1,1 + Path x 2, Outdoor HX x 1.2, and connecting pipe => 5/8 *3 To meet IEC requirements, charge volume was reduced: Indoor HX x 0.8, Outdoor HX x 0.5, and used narrower piping. 13

14 Warmtetransportmiddel (koelmiddel) Welke zijn de alternatieven voor de toekomst? Energie verbruik Warmtepomp met CO 2 heeft een minder hoge efficiëntie dan dezelfde warmtepomp met R-410A. => meer elektriciteit nodig => gebruik groene energie Direct effect van warmtetransportmiddel bij loslating in atmosfeer LCCP value in kg CO 2 Direct effect or refrigerant Indirect effect of heating Indirect effect of cooling Oceanic climate (London) Semi cold climate (Frankfurt) Warm Area (Madrid) LCCP: Life cycle climate performance: sum of direct (refrigerant) and indirect (energy use) emissions of air conditioning technologies expressed in kg of CO 2 emissions. 14

15 Nieuwe technologie nodig voor natuurlijke koelmiddelen Welke zijn de alternatieven voor de toekomst? Overzichtstabel van alternatieven met hun eigenschappen vergeleken met R 22 HFC Non-HFC Cond.Press. MPa ODP Refrigerant physical properties GWP (IPCC4) Life Year Flamm -ability Toxicity R22 Single No Low R410A Azeotrope No Low R407C Zeotrope No Low R32 Single Low*1 Low HFO1234ze Single days Low*1 Low*3 HFO1234yf Single days Low*1 Low*3 HFO mixture Under investigation Low Propane (R290) Single <3 Some days High Low CO2(R744 ) Single No Low*2 Ammonia (R717) Single Low High *1 According to ISO817 draft *2 Practical limit is 0.1 kg/m³ according to EN378 *3 Based on latest data proposed for ASHRAE34 15

16 CO 2 - VRV systeem geïnstalleerd in KHlim BEVN boxes 1.680mm 930 mm 765 mm 330 kg Outdoor unit 10 HP Heat Pump Specifications CO2 VRV Nominal capacity heating [kw] 31,5 Nominal capacity cooling [kw] 28 COP 3 EER 2 Refrigerant R-744 Refrigerant charge [kg] 7,2 Piping connections liquid [mm] 9,52 Piping connections gas [mm] 15,9 Indoor units Duct class 16

17 Nieuwe technologie nodig voor CO2 Daikin Compressor VRV met CO 2 heeft 2 compressoren van het swing type. Deze compressor werd ontwikkeld voor het Eco Cute programma in Japan en wordt tevens gebruikt in R-410A toestellen. discharge Suction Concentrated winding motor rotary swing Swing compressor mechanism ( Two Cylinder ) Cross section of the CO 2 -VRV swing compressor 17

18 Nieuwe technologie nodig voor CO2 Nieuwe controle van warmtetransportmiddel CO2 heeft trans kritische cyclus => vloeistof en gas bestaan te samen Accumulatie van vloeistof in de receiver is niet mogelijk Dual Stage Intercooler werd hiervoor ontwikkeld Subcritical refrigeration cycle After condenser liquid surplus refrigerant in receiver Transcritical refrigeration cycle After Gas cooler super critical region surplus refrigerant cannot be accumulated in receiver. receiver condenser receiver Gas cooler Pressure Pressure Saturated liquid line critical point Saturated gas line Enthalpy Enthalpy 1 The intercooler ensures that the decompression is below the critical point 2Pre-decompression to a saturated liquid line. critical point Pressure 3Sub-cooling by the second inter-cooler. Saturated liquid line Saturated gas line Enthalpy 18

19 Nieuwe technologie nodig voor CO2 Nieuwe warmte wisselaar met 3 rijen en nieuwe vormgeving werd ontwikkeld voor optimale warmte uitwisseling benodigd voor een trans kritische cyclus. Nieuw expansie ventiel & 4-weg ventiel werd ontwikkeld om de hogere drukken van CO 2 VRV te kunnen weerstaan (max : 12,3 Mpa) Het olie huishouding circuit werd geoptimaliseerd voor CO 2 Andere leidingdiktes & diameters dan met R-410A 19

20 Warmtetransportmiddel (koelmiddel) Conclusies : 1. Transport middel keuze op basis van natuurlijk of niet is niet het enige criteria. 2. Global warming potential (GWP) bij terechtkomen in atmosfeer is belangrijk. 3. Andere elementen spelen een rol zoals : - Energie efficiëntie - Toepassingsgebied - Drukken in het systeem - Veiligheid gebruiker (brandbaarheid toxiciteit - ontploffingsgevaar) Totale evaluatie over levenscyclus van de installatie is nodig 4. Warmtepompen hebben het meeste potentieel - om hernieuwbare energie te gebruiken - gebruik van primaire energie van verwarmingssystemen te verlagen - vermindering van CO2 uitstoot voor energie verbruik 5. Onderzoek naar alternatieven richt zich op momenteel op CO2 & R 32 20

21 Dank u voor uw aandacht! 21