Köldbärare - Från forskning till praktik!

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Köldbärare - Från forskning till praktik!"

Björn Gustafsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Köldbärare - Från forskning till praktik! Monika Ignatowicz, doktorand KTH, Inst Energiteknik monikai@kth.se

Bakgrund Köldbärare är oftast vattenbaserade lösningar av organiska eller oorganiska ämnen (fryspunktsnedsättande tillsatser) och har använts länge i olika indirekta kylsystem och

2 Bakgrund Köldbärare är oftast vattenbaserade lösningar av organiska eller oorganiska ämnen (fryspunktsnedsättande tillsatser) och har använts länge i olika indirekta kylsystem och bergvärmepumpar. F-gas förordning 517/2014 om fluorerade växthusgaser => nya krav på köldbärare: icke brännbara, mer miljövänliga, mer energieffektiva (goda strömnings- och värmeöverföringsegenskaper) 2

3 Typer av köldbärare Vatten Glykoler etylenglykol (EG) propylenglykol (PG) Alkoholer etanol metanol Salter kaliumacetat kaliumformiat kalciumklorid kalciumkarbonat Ammoniak 3

4 Nuvarande trender inom BVP USA and Kanada: propylenglykol, metanol och etanol Europa: etanol, salter eller propylenglykol Nordiska länder: etanol (Sverige: 75% av alla BVP) Finland: etanol, propylenglykol och salter (klimat) Västeuropa: propylenglykol (strikt reglering) Nya trender: nya BVP installationer med etanol (Schweiz, Holland) första sol-assisterade BVP med propylenglykol i Sverige 4

5 Nuvarande trender inom livsmedelindustri USA and Kanada: propylenglykol, salter (kaliumacetat, kaliumformiat) Europa: etanol, salter (kaliumacetat, kaliumformiat, kalciumklorid) eller propylenglykol Trender: CO2 kylsystem Propan kylsystem Konvertering av gamla indirekta system 5

6 Nuvarande trender inom andra indirekta system USA and Kanada: propylenglykol, salter (kaliumacetat, kaliumformiat) Europa: etanol, salter (kaliumacetat, kaliumformiat, kalciumklorid) eller propylenglykol Trender: CO2 kylsystem Konvertering av gamla indirekta system med kalciumklorid Stor come back av ammoniak-vatten (ishallar) Propylenglykol och salter mer populära 6

7 Propylenglykol FÖRDELAR: Låg toxicitet Icke brandfarlig Etylenglykol ersättare Mindre korrosivt jämfört med salter och etanol NACKDELAR: Dåliga termofysikaliska egenskaper, Hög pumpeffekt och dålig värmeöverföringsegenskaper, Lång nedbrytningstid vid läckaget (upp till 80 dagar), 7

8 Formiat och acetat salter FÖRDELAR: Miljövänliga Icke brandfarliga Bästa termofysikaliska egenskaper, NACKDELAR: Korrosion Material: Rostfritt stål Låg ytspänning - tätningsproblem och läckage 8

9 Etanol FÖRDELAR: Miljövänlig, Kort nedbrytningstid (upp till 28 dagar), Bra termofysikaliska egenskaper (lägre pumpeffekt och högre värmeövergångstal jämfört med propylenglykol), Vattenskadat område (BVP) NACKDELAR: Hög brännbarhet (begränsning: 30 vikt-% => T f = - 20ºC, brand klass 2B Denatureringsmedel (bioetanol): alkoholer (metanol, isopropanol, n-butanol), ketoner (metylisobutylketon, metyletylketon) tallolja (Kanada) 9

Bioetanol produkter Sverige Finland Schweiz USA 10 vikt-%

2vikt-% BA) 4.5 vol-% (1.8 vol-% MEK + 2.7 vol-% MIBK) 2.

5 vol-% MIBK) 3-10 vikt-% (2 vikt-% MA) Kanada 0.

10 Bioetanol produkter Sverige Finland Schweiz USA 10 vikt-% (7-8vikt-% IPA + 2vikt-%BA ) 12 vikt-% (10vikt-% IPA + 2vikt-% BA) 4.5 vol-% (1.8 vol-% MEK vol-% MIBK) 2.5 vol-% (2 vol-% MEK vol-% MIBK) 3-10 vikt-% (2 vikt-% MA) Kanada 0.5 vikt-% tallolja EA etanol IPA isopropanol BA butanol MEK - metyletylketon MIBK metylisobutylketon MA - metanol 10

11 Flampunkt Ren sprit / etanol flampunkt: 14 C Denatureringsmedel: metanol (11-12 C), isopropanol (11 C) och n-butanol (35 C), ketoner: metyletylketon (-9 C) och metylisobutylketon (14 C) alfa-terpineoler t.ex. tallolja (> 54 C); EA koncentration (vikt-%) Fryspunkt ( C) -2,09-4,47-10,92-20,47-29,3-37,7-44,9 Flampunkt ( C)

12 Senaste trender inom KB 1. Utveckling av nya acetatbaserade köldbärare för BVP i Europa. 2. Utveckling av grönare propylenglykol produkter (restprodukt från biomassa). 12

13 Senaste forskningstrender Termo projekt: Framtida köldbärare 1. Utveckling av grönare och hög flampunkt bioetanol produkter 2. Utveckling av nya mindre korrosiva saltbaserade köldbärare, 3. Nya additiver och korrosionsinhibitörer för ammoniak-vatten, 4. Konverteringsprocedurer (fokus: köldbärare) 5. Utveckling av grönare propylenglykol produkter, USA: Utveckling av nya additiver och bitterämne för att minska toxicitet av etylenglykol. 13

14 Allmänna råd -val av köldbärare Hög volymetrisk värmekapacitet för att transportera så mycket energi som möjligt per volymsenhet. Goda värmeöverföringsegenskaper, Tillsatskoncentration/fryspunkt borde vara max 10K lägre än den längsta temperaturen i förångare, Möjlig att pumpa till låga energikostnader (låg viskositet), God materialkompatibilitet, Miljövänlig och ofarlig att hantera, Prisvärd. 14

15 Rekommendationer vid konvertering Rengöra systemet med varmt vatten (max 30 C), Låt inte systemet stå vätskefritt eller delvis fyllt (korrosion) Blanda inte olika produkter Använd färdigt blandade produkter Påfylla systemet med KB vid högre temperatur (bubblor), Avlufta systemet Kontrollera köldbärarkvalitén (ph, koncentration, färgen/utseendet) 15

16 Tack för uppmärksamhet! Kontakt:

17 REFERENSER: 1. Ignatowicz M., Melinder Å., Palm B., Different ethyl alcohol secondary fluids used for GSHP in Europe. 12th IEA Heat Pump Conference, Rotterdam, the Netherlands. 2. Ignatowicz M., Melinder Å., Palm B., Properties of different ethyl alcohol based secondary fluids used for GSHP in Europe and USA. IGSHPA Technical/Research Conference and Expo, Denver, USA. 3. Handbok om indirekta kyl- och värmepumpssystem, Melinder Å. Svenska Kyltekniska Föreningen 4. SGU, Sveriges Geologiska Undersökning: 2017 NORMBRUNN 16.

Relevanta dokument

ETANOLBASERADE KÖLDBÄRARE FÖR BERGVÄRMEPUMPAR I EUROPA OCH USA

Projekt: P03 Alternativa köldbärare för indirekta kylsystem ETANOLBASERADE KÖLDBÄRARE FÖR BERGVÄRMEPUMPAR I EUROPA OCH USA Monika Ignatowicz, doktorand KTH, Inst. för Energiteknik monikai@kth.se 2017-10-09