Ämne: Konvertera gammal r502 DX jordvärme

[xxargs]

Om du kör coolpack vid säg -10 grader på evaporatorn och +45 grader kondenseringstemperatur samt 0.65 i isentropisk verkningsgrad så ser man att hetgastemperaturen ur kompressorn skiljer sig mycket, 71.6 grader C för R502 och 97.6 grader C för R22 (som alla vill ha ur COP hänseende och det är ca 0.2 i skillnad i kyl-cop) - hög temperatur på kompressorn är samma sak som kortare livslängd enligt de vanliga modellerna.

När R502 förbjöds så kom R404A istället i anläggningar som går kallt på evaporatorsidan (läs frysdiskar) med ännu lite sämre kyl-COP (ca 0.4 lägre gentemot R22) då att köra med R22 skulle ge över 120 grader i hetgastemperatur.

Hetgastemperaturerna ur kompressorn tillsammans hur kallt det går på evaporatorsidan och hur varmt det går på evaporatorsidan  är några av parametrarna som bestämmer vilken köldmedie man väljer och ett tag var även R404A inte ovanliga i jord och bergvärmepumpar.

Idag med R32 som enda framtida alternativet förutom HC-lösningar och eventuellt några HFOxxx blandningar så blir hetgasen väldigt varm vilket kommer framtvinga olika mer komplexa lösningar på kompressorsidan med liquid injektion, tvåstegskompression etc. förmodligen nu patenterade lösningar på LLVP (då de kan gå väldigt kallt periodvis < -20 grader C och därmed väldigt hett på hetgassidan om inte gasen är sval typ som propan)  för att försöka hålla hetgastemperaturen nere och då går man ifrån lite KISS-principen och vi kommer inte se maskiner som fungerar i 30 år längre utan köparna får nog vara glada om det håller garantitiden ut och efter i princip 10  år i praktiken måste bytas ut.

R410A så hade man 50% R125 som värmeballast tillsammans med R32 för att hålla nere hetgastemperaturen samt minska R32:s eldfängdhet - dvs fungera som bransläcksmedel men blandningen har då hög GWP-värde.

Propan med 50% R134a räknat på vikt kommer att ha samma verkan även den inte blir helt obrännbar så vart fall tämligen brandtrögt, volymmässigt i kondensat så kommer det vara typ 2 delar propan på 1 del R134a. och en sådan blandning skulle nog klara sig under GWP 750 som är högsta tillåtna nivån idag i nya produkter.
 
Propan har hög termisk kapacitet och går ca 3 grader svalare än R502 och i kyl/frys sammanhang finns det inget att anmärka, det är ett excellent köldmedie om man bortser från att den är brännbar.

I bergvärmepumpar har R407C etablerat sig som standard då man kanske inte kör mer än max -10 grader på evaporatorsidan (-5 - -7 grader på KB ut) och det är olämpligt att tex köra med R410A då hetgastemperaturen blir hög samt att man arbetar lite för nära gasblandningens kritiska temperatur vilket drar ned möjlig COP

[Carl_I]

Om du kör coolpack vid säg -10 grader på evaporatorn och +45 grader kondenseringstemperatur samt 0.65 i isentropisk verkningsgrad så ser man att hetgastemperaturen ur kompressorn skiljer sig mycket, 71.6 grader C för R502 och 97.6 grader C för R22 (som alla vill ha ur COP hänseende och det är ca 0.2 i skillnad i kyl-cop) - hög temperatur på kompressorn är samma sak som kortare livslängd enligt de vanliga modellerna.

Om jag nu som övning i coolpack ger mig på att bekräfta detta, hur gör jag då? Startar coolpack men väljer sedan vad? Cycle analysis: One-stage cycle with DX evaporator? Eller något annat? Annars, vad fyller jag i i alla de andra dialogerna?

[Carl_I]

Tror jag ska kunna bena ut det nu, hittade ett riktigt bra inlägg av PerJ:

http://www.varmepumpsforum.com/vpforum/index.php?topic=3680.msg35229#msg35229

[frederic]

Bra att du hittade den tråden, jag minns hur allt klarnade efter att ha läst den tråden. Sen kommer man på resten på vägen 

[Carl_I]

Kompressorn är en Maneroup MT-50HK4 tillverkad av Danfoss enligt lite snabbt googlande.

En produkt-pdf som jag hittat:
http://www.google.se/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=0CCwQFjACOAo&url=http%3A%2F%2Fwww.indubel.com.ar%2Fpdf%2Fbiblioteca%2Fdanfoss%2Fcatalogos%2Fmaneurop%2Fcompresores-hermeticos%2Fmt-mtz-catalogo-frccpc004a1-02.pdf&ei=pNDPVPSFHuX-ywOq5IHgDQ&usg=AFQjCNGiAjk5XZwCnQf-clkatWo8Xb0R1Q&sig2=YH3QzZ9yLzL0Y3S6Xdc6rQ&bvm=bv.85076809,d.bGQ&cad=rja

Danfoss anger för r22 där att för förångningstemp -10, kondensationstemp 45, överhettning 10 K och underkylning 0 K, ska kylkapacitet bli 5.81 kW, förbrukad effekt 2.95 kW, och kylcop 1.97.

Jag knappar in det i coolpack (i övrigt coolpacks standardvärden) och får att kompressorns isotropisk verkningsgrad ska vara 0.563. Rimligt? 

Känns lågt i relation vad jag läst här på forumet i övrigt...

[Carl_I]

Jag hittade ett annat danfoss-dokument:

http://www.google.se/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CDcQFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.rathvac.com%2Fwp-content%2Fuploads%2F2014%2F11%2FDanfoss-lubricant-selection.pdf&ei=5-s3VfSpMua8ygOHqoEo&usg=AFQjCNEEoKbLXPdYIv0Yti48WBUr7WSb3Q&sig2=CjGtrVj-on1V5qAGr93tCw&bvm=bv.91427555,d.bGQ&cad=rja

Där anges data för r22 och ett annan fall med förångningstemp 7.2 C, kondenseringstemp 54.4 C, överhettning 11.1 K, underkylning 8.3 K, kyleffekt 12.34 kW, strömförbrukning 4.32 kW. Då ger coolpack, med defaultparametrar i övrigt, en isotropisk verkningsgrad på 0.6. Något bättre, men fortfarande ganska lågt tänker jag.

En annan fundering: DME verkar ju vara ett riktigt bra köldmedia, hur skulle det fungera i en värmepump som min? I sig, eller blandat med, t.ex propan? 

Också det en simuleringsutredningsbar frågeställning som lätt dock blott de med tillgång till refprop eller liknande mjukvara kan reda ut...

Jag kikade lite på CoolProp idag, men det verkade vara mest ett library. Det skulle gå att använda från ett antal olika miljöer, men hur man simulerar ett kylsystem förstod jag inte. Det kanske går att hitta något exempel att modifiera om man letar lite mer måhända.

Om det inte är någon annan som vet hur det funkar och kan ge lite tips?

[xxargs]

tyvärr jobbar man och kan inte sitta och simulerar som man önskar, men att DME är en excellent köldmedie rent termodynamiskt kan jag inte annat än hålla med.

i en bil-AC på 500 gram R134a så skulle man med en rätt dimensionerad anläggning bara behöva nöja sig med 150 - 200 gram laddning i och med nödvändig massflöde blir så mycket lägre för samma kyla. Till detta kan utsläppsnivå vara 1.5 ggr högre än propan/butan innan brännbar nivå. DME och metanol har stora likheter i många avseenden.

Propan och DME ligger inte i samma tryckhärad,  ren DME passar i maskiner som arbetar i R12/R134a-tryckområde - inte propan/propylen/R22/407C/ mm. område och det är stor risk för ganska rejäl glide om man försöker med blandningar.

DME är också polär och blandar sig nog inte så villigt med rena kolväte utan har mer släkt med R134a vilket också ställer krav på oljan att den är en smula polär om det skall lösa sig lagom mycket - smörjningsbiten är nog det som är svårast att bedöma om man inte har tillgång till just DME och kan göra blandningsprov med olika oljor vid olika temperaturer.

---

kompressorer i mindre skala har inte så hög isentropisk verkningsgrad - kyl och frys har typ 0.5 - 0.55 och när det gäller värmepumpar så får man vara nöjd om man kommer över 0.65. 0.7 är så högt att vi pratar om kompressorer bit över 10 kW i värmekapacitet...

Edit kWh till kW...

[Carl_I]

Propan och DME ligger inte i samma tryckhärad,  ren DME passar i maskiner som arbetar i R12/R134a-tryckområde - inte propan/propylen/R22/407C/ mm. område och det är stor risk för ganska rejäl glide om man försöker med blandningar.

Om DME och r134a ligger i ungefär samma tryckområde, hur kommer det sig då att en blandning av propan och r134a ger lite glide medan du tror att på rejäl glide om man skulle blanda med DME istället? Vad avgör om en blandning blir azeotrop eller inte och hur mkt glide den får?

DME är också polär och blandar sig nog inte så villigt med rena kolväte utan har mer släkt med R134a vilket också ställer krav på oljan att den är en smula polär om det skall lösa sig lagom mycket - smörjningsbiten är nog det som är svårast att bedöma om man inte har tillgång till just DME och kan göra blandningsprov med olika oljor vid olika temperaturer.

I en blandning med säg rätt stor halt propan skulle väl propanet lösa oljetransporten enligt tidigare resonemang även i en blandning med DME istället för r134a, eller?

Jag hittade följande AGA-säkerhetsdatablad för DME igår:

http://www.google.se/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCMQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.aga.se%2Finternet.lg.lg.swe%2Fsv%2Fimages%2Fdimetyleter586_121919.pdf&ei=Clw5Vd2DO6aGywOhqYGQCA&usg=AFQjCNG_lr7k3gC3XXMowt6SmjrPEFMU6Q&bvm=bv.91427555,d.bGQ&cad=rja

Nyfiken ringde jag AGA idag och frågade om man kunde köpa DME av dem. Jag vet inte om hon jag pratade med ens visste vad det är, men hon bad hursom att få återkomma...

när det gäller värmepumpar så får man vara nöjd om man kommer över 0.65. 0.7 är så högt att vi pratar om kompressorer bit över 10 kWh i värmekapacitet...

Jag antar att du menade att skriva "en bit över 10 kW i värmekapacitet"?

Nu är väl inte min kompressor särskilt liten, iaf inte i jämförelse med kylskåps och frys dito? Den specificerade värmekapaciteten på min kompressor i de två fallen får jag till 8.76 resp 16.6 kW. Inte pyttelite iaf. Danfoss anger i databladet displacement till 85.64 cm^3/rev resp 14.9 m^3/h at 2900 rpm, motorstyrka 4,16 hästkrafter, 2 cylindrar. Nu spelar det väl roll hur den är byggd också antar jag, och där kanske det har hänt lite iaf sedan 1984...

Jag bifogar en genomskärningsskiss från databladet.

[Carl_I]

Jag hittade ett papper:

"Performance of R432A to Replace HCFC22 in
Residential Air-Conditioners and Heat Pumps", av K. Park:
http://www.google.se/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CCEQFjAA&url=http%3A%2F%2Fdocs.lib.purdue.edu%2Fcgi%2Fviewcontent.cgi%3Farticle%3D1896%26context%3Diracc&ei=4Tw6VfL8K4OWygOY84GQCw&usg=AFQjCNFa729pIXxCdkIK3t46GmDy2h21Ig&sig2=SL7qBjBqAe6bh8WNGt4h3w&bvm=bv.91427555,d.bGQ

R-432A är en blandning av 80% R-1270 och 20% R-E170 (DME), med 1 K i glide (om jag förstår pappret rätt), som enligt pappret ska vara en duglig ersättare till R-22 och funka med mineralolja.

Där nämns också andra blandningar med DME och andra HC som fått R-designatorer. Jag har på wikipedias refrigerant-lista hittat följande:

R-510[A] av R-E170/600a (88±.5/12±.5 (%))
R-511[A] av R-290/E170 (95±1/5±1 (%))

Jag har också där hittat blandningar med HC och R-152A.

R-152A HCF-köldmedia ska ha GWP 140, vilket iaf är ganska lågt.

[xxargs]

Blä - så sitter man och skriver samma typ av misstag som  nybörjare - klart att det skall vara kW - inte kWh... blir sånär man skriver lite fort och inte kollar  igenom texten innan post...

---

Av proportionerna så ser man HC-delen är ofta infört i en mindre procentsats i köldmedieblandningar med stor andel polär köldmedie (tex R134a, RE170 etc.)  och är till mestadelen för oljehantering i maskiner med mineraolja som smörjmedel.

R413A var en klassiskt ersättare för R12 som till det mesta bestod av R134a varav R600a-andelen på några % i detta är till för just oljehanteringen - det finns motsvarande blandningar som ersätter R22 (iceon 59 etc) som också har skvätt R600a just för oljehanteringen.

Däremot 5% inblandning av RE170 (DME) i en övrigt ren HC-blandning så blir man en smula fundersam på vad det har för positiv verkan - det jag kan tänka mig är fukthantering då RE170 kan binda en smula vatten medans HC är väldigt allergiskt mot vatten och det kan gärna frysa i expansionsventiler mm om det inte hålls väldigt torrt - det kan räcka med 25 ppm fukt i tex propan för att man skall få isproblem i en expansionsventil i fryssystem och andra sätt att lösa (som man har sett för blandningar till bil-AC...) är att använda metanol för detta, dock brukar metanol gärna ta plats i torkfilter men trängs ut av fukten när det kommer in allt eftersom genom slangarna mha. diffusion.

Dom flesta blandningar man ser inför mer eller mindre glide i systemet och är inget problem för maskiner som innan har haft zeotropa blandningar (tex R407C) då rörläggningen (fram och bakom varandra relativt mediaströmmen) i kondensor och evaporator är lagt så att det arbetar så bra som möjligt, medans maskiner som har haft nära azeotropa blandningar (tex R410A) eller enkomponents-köldmedie (R22) så är den delen inte genomanalyserat när det gäller kondensor och evaporators slingor - och vid användning med köldmedie med större glide i en sådan maskin avsedd för enkomponents köldmedie  så kan det komma oönskade effekter och lägre effektivitet av detta.

 

[Carl_I]

Men i den första soppan som pappret handlade om var det ju en femtedel DME och då måste den väl ha viss termodynamisk inverkan iaf. Dessutom kan väl propylenen i den blandningen hantera mineralolja på egen hand.

Jag måste försöka lära mig coolprop. Men det förutsätter nog att jag inbringar lite mer allmän termodynamisk förståelse först. Jag hade lite kontakt med en doktorand inom kylteknik härom dan och han höll på att gå över från att använda refprop just till förmån för coolprop.

[xxargs]

Hmm - har provat blandningar DME med propan i refprop - men tydligen inte med propylen, intressant

Nu har jag tittat igenom pappret - ser inte dumt ut alls med 80% R1270 och 20% DME - att DME är med i systemet rent termodynamisk  syns tydligt då att få COP bättre än R22 är förbaskat svårt i R290/R1270/R407C... tryckområdet. DME i sig är i nära klass med R600a när det gäller teoretisk COP - vilket nog får anses som en prestation i sig att behålla COP-värde ända upp till nära R134a-tryckområde.

R432A - 'A' indikerar att det är en blandning med låg glide (A -F och vidare efter siffrorna indikerar glide där 'A' är lägst i blandningsfamiljen)

---

När det gäller kompressors isentropiska effektivitet så är det inte bara elmotorns effektivitet och mekaniska friktionen (med olja och allt) som drar ned det (som kan vara ca 9% vardera), mycket av förlusterna ligger också i form av onödig överhettning (ger tunnare gas),  strömningsförluster, reflektioner av tryckvågor och andra typer av pulsationsförluster när ventiler öppnas och sluts under pumparbetet och inte mins intern läckage - det sista är inte att underskatta och ju högre arbetstryck man har i en kompressor - ju större densitet är det, ju mer läckage räknat i massa är det vid samma passningsmarginaler mm. i kolvtätningar etc.

Har läst papper från mitsubishi med rotary compressor med 10 µm spel att interna läckaget för en R410A kompressor kan vara ca 6.9 % av pumpade volymen (R22-tryckområde 4.8%)  medans i en R600a i princip inget alls.  De har komparerat med verkliga körningar och tydligen kan man inte räkna med oljan som någon extra tätning, utan det är tryckskillnad, densitet, värme och ljudhastighet för gasen samt hur mycket spel det är i tätningarna som bestämmer hur mycket som läcker igenom under pumparbetet. - med detta så inser man att det finns vinst att gå upp i pumpvolym då tätningsytorna bara ökar med kvadraten medans pumpad volym ökar med kubiken när det växer i storlek.


lycka äntligen hitta refprop-modellen på DME som har varit utom synhåll sedan jag gick över till SSD och win-7, djupt begravd i gammal backup.

- och det ser inte alls dumt med en glide under 0.7 grader C och med något lite högre kondensationstryck än R22 för temperaturer under 70 grader.

när det gäller teoretisk COP-beräkning så är det lite jobb för att få fram det - kanske senare i helgen.

coolprop har jag inte knölat med så hur användbart det är kan jag inte bedömma.

Att jag antagit stor glide när man blandar är baserat på tex. blandning mellan R600a och R290 där glide är 7-8 grader.

Men tydligen händer det något intressant när man blandar en opolär gas som isobutan, propan, propylen med en mer eller mindre polär gas så som R134a, DME mfl. och glide blir mindre än antaget då glide är under 1 grad både för blandning med 50% R290 och R134a, och motsvarande med 80% propylen och 20% DME.

Med andra ord har man lärt sig något nytt med denna övning.

Om det går att köpa DME på AGA till rimligt pris så får du säga till, då jag kanske också funderar på saken då ren DME verkar vara besvärligt att hitta i olika produkter - blandning DME med R134a förekommer och har förekommit i tex. tryckluft på burk och de är så tight i tryck att det i princip är omöjligt att destillera isär. Nu börja även den typen av tryckluft på burk i konsumentleden i stort sett göras av uteslutande butan/propanblandning trots att det ansågs total omöjligt bara för några år sedan bland kylmedelsmänniskorna med hänvisning till brandfaran...

[Carl_I]

AGA hörde av sig:

Hej

Det krävs en certifierad kyltekniker / värmepumpstekniker för att byta kölmedia där av säljer vi inte R E170 till privatpersoner.


Med vänlig hälsning
Kundservice
………………………………………………
AGA Gas AB

 

Jag svarade:

Hej!

Trist att ni skriver så.

Hanterandet av f-gaser är reglerat med krav på certifiering etc. Det känner jag till. Men dimetyleter är ingen f-gas. Jag trodde att hanteringen av detta ämne var reglerad ungefär som den av propan eller acetylen t.ex.

Jag känner ej heller till något generellt förbud för privatpersoner att hålla på med kylteknik.

Ni verkar dock vara bättre informerade. Ni får gärna hänvisa mig var jag kan läsa om kravet på certifiering för hantering av R-E170.

Tack på förhand!

Jag väntar med spänning på svar...

[karlmb]

 

[Carl_I]

Intet nytt från AGA än...

Jag ringde dock Air Liquid, och kom i kontakt med en säljare där som kunde erbjuda 7 kg DME för 3800 :- exkl. moms.  Jag antar att en flaska ingår i priset. Det skulle tydligen gå att ordna mindre mängder med, men troligtvis inte mkt billigare...

Jag bad att få återkomma om det skulle bli aktuellt.

Lite stor mängd för mina möjliga ändamål men kilopriset är ju inte markant högre än propylenpriset på Jula iaf.

400 g r1270 för 229 kr blir 572.50 kr/kg
7 kg r-e170 för 3800*1.25 kr blir 678.57 kr/kg
propan kostar väl mindre en tiondel av dessa priser per kilo, även om jag inte är helt säker på hur mkt och var den i så fall bör köpas...

DME-samköp månne om det skulle bli aktuellt?