De koelprestaties van airconditioners op koolstofdioxide zijn over het algemeen lager dan die van systemen met gangbare koelmiddelen onder dezelfde bedrijfsomstandigheden, en het verschil is aanzienlijk. Of verwarming daadwerkelijk efficiënter kan zijn, is twijfelachtig. Ik heb deze bewering op veel plaatsen gezien, maar ik denk niet dat er consensus over bestaat en ik heb geen echt overtuigende vergelijking gezien. Ik zie niemand systemen en componenten gebruiken die zo veel mogelijk op elkaar lijken om CO2 te vergelijken met gangbare koelmiddelen. Als je simpelweg de efficiëntieresultaten van verschillende onderzoeksgroepen vergelijkt zonder te kijken of de specifieke systeem- en componentkeuze wel echt vergelijkbaar is, dan zijn de vergelijkingsresultaten niet erg betekenisvol.
Verwarming is qua efficiëntie dichter bij gangbare koelmiddelen dan koeling, en bij lage temperaturen presteren ze beter dan gangbare koelmiddelen, of kunnen ze hogere temperaturen bereiken. Ik denk dat deze beweringen relatief betrouwbaarder zijn.
Voordelen van koolstofdioxide als werkmedium voor airconditioners/warmtepompen:
1. Dankzij de hoge druk en hoge dichtheid kan het koolstofdioxidesysteem compacter en lichter zijn (geschikt voor voertuigen) met behoud van dezelfde koel- en verwarmingscapaciteit.
2. Lage viscositeitscoëfficiënt en gering stromingsverlies.
3. Goede warmteoverdrachtsprestaties.
4. Onder dezelfde bedrijfsomstandigheden is de compressieverhouding van de compressor lager en het rendement van de compressor hoger; dit kan voordelen opleveren bij lage bedrijfstemperaturen van de warmtepomp.
5. De hoge temperatuur aan de uitgang van de compressor (die hoger kan zijn dan 100 graden, wat in de meeste gevallen niet wenselijk is) kan worden gebruikt voor bepaalde toepassingen die niet mogelijk zijn met conventionele koelmiddelcycli. Denk bijvoorbeeld aan sneller ontdooien, of het nu gaat om autoruiten of de warmtewisselaar. Voordelen zijn ook te vinden in toepassingen waar hoge temperaturen vereist zijn (zoals waterverwarmers).
6. Bij extreem lage temperaturen is de verzadigingsdruk aan de lagedrukzijde van gangbare koelmiddelen lager dan de atmosferische druk, waardoor lucht wel het systeem kan binnendringen, maar koolstofdioxide niet vanwege de hoge druk; dit is ook een mogelijk voordeel bij warmtepomptoepassingen.
7. Door gebruik te maken van een interne warmtewisselaar (IHX) en een ejector om de expansie-energie terug te winnen, kan het rendement verder worden verbeterd. Een IHX is wellicht niet duur, maar een ejector wel.
8. De temperatuurschommeling aan de hogedrukzijde van de transkritische koolstofdioxidecyclus is op zich niet gunstig, maar voor toepassingen die grote temperatuurveranderingen vereisen (zoals waterverwarmers), is het, in vergelijking met conventionele koelmiddelen, inherent onmogelijk om de efficiëntie te evenaren. Het efficiëntieverlies als gevolg van de vermeden temperatuurschommeling is relatief klein, en dit kan er in specifieke toepassingen toe bijdragen dat de efficiëntie van koolstofdioxide-warmtepompen die van conventionele koelmiddelen benadert of zelfs overtreft.
Geplaatst op: 3 maart 2023
