Свободнопоршневой детандер снижает энергопотребление CO2-систем на 18%

Свободнопоршневой детандер Freeex, разработанный итальянской компанией Turboalgor, может снизить энергопотребление транскритической холодильной системы на CO2 (R744) на 18%, об этом рассказал Маурицио Аскани, менеджер по инновационным технологиям компании.

Аскани рассказал о технологии и результатах лабораторных и полевых испытаний во время презентации на выставке Chillventa 2024.

«Детандер со свободным поршнем восстанавливает энергию, которая в противном случае теряется на расширительном клапане в транскритической системе CO2. С его помощью мы можем поднять давление между выходом из испарителя и входом основного компрессора на 5 бар [72,5 фунтов на квадратный дюйм]»,

— пояснил Аскани.

Итальянская компания Epta заключила партнерское соглашение с Turboalgor, чтобы продемонстрировать осуществимость и жизнеспособность этой технологии.

В 2023 году Turboalgor получила грант в размере почти 1,8 млн. евро (2 млн. долларов США) от программы LIFE Европейской комиссии на разработку/тестирование расширительного клапана для систем на CO2. Программа LIFE, запущенная в 1992 году, служит механизмом финансирования мероприятий по охране окружающей среды и изменению климата.

Технология

Согласно данным Turboalgor, технология Freeex защищена двумя патентами: на свободнопоршневой детандер и на связанный с ним блок управления жидкостью.

«Газ под давлением поступает во вращающийся клапан, который непрерывно меняет направление движения газа, чтобы привести в движение поршень, — сказал Аскани. — Таким образом, мы получаем эффект поршневого компрессора, использующего энергию газа под давлением».

Аскани отметил, что при частоте колебаний 15 переключений в секунду свободный детандер обеспечивает скорость, аналогичную скорости поршневого компрессора с электроприводом.

Вращающийся клапан приводится в действие электродвигателем мощностью 100 Вт, который обеспечивает регулирование расхода жидкости. «Это дополнительное устройство, а не основное, потребляет незначительное количество электроэнергии», — сказал Аскани.

В брошюре о продукции Turboalgor указано, что технология работает как с новыми, так и со старыми системами CO2, что позволяет использовать ее для модернизации.

Результаты испытаний

По словам Аскани, экономия энергии и возможность создания дополнительного давления для разгрузки основного компрессора зависят от области применения.

При температуре на выходе из газкулера 30 °C устройство сокращает потребление энергии системой CO2 на 15%, сказал Аскани. При 40 °C экономия энергии достигает 18%. Согласно веб-сайту компании, устройство также может увеличить холодопроизводительность CO2-системы более чем на 40%.

В ходе одного из внешних испытаний технология свободнопоршневого детандера продемонстрировала увеличение давления газа перед главным компрессором на 3,5 бар. В другом испытании этот показатель достиг 4,5 бар.

«Мы работаем над созданием производственной линейки из трех моделей, которые можно использовать отдельно или параллельно, чтобы удовлетворить потребности систем разного размера»,

— сказал Аскани.

Похожие разработки

Другие устройства на рынке также предлагают «свободное сжатие» для транскритических систем на CO2.

Так, рекуператор высокого давления PX G1300 компании Energy Recovery из США может повысить энергоэффективность холодильных систем CO2 до 25% при температуре окружающей среды около 37 °C по сравнению со стандартной бустерной системой, согласно данным компании.

Рикардо Фрейтас, вице-президент и генеральный менеджер по CO2 компании Energy Recovery, сообщил NaturalRefrigerants.com на выставке Chillventa 2024, что компания ожидает, что холодильные установки со встроенными PX G1300 производства Epta, Fieuw Koeltechnik и Kysor Warren появятся на рынке в ближайшие месяцы.

Датский производитель компонентов Danfoss предлагает комбинированный эжектор CO2, использующий эффект Вентури. По словам менеджера по работе с ключевыми клиентами Стива Ренца, устройство использует свободное сжатие для повышения эффективности системы подачи CO2. В экспериментальном магазине в Пенсильвании было отмечено снижение годового потребления энергии в среднем на 14 %.