Direkte kontaktvarmeveksler med isgenerering (DCHI)
Koldt vand ved ca. 0-1°C (isvand) anvendes i stor stil til køleformål på især mejerier. Køleanlæg til fremstilling isvand samt varmepumper baseret på kolde kilder som f.eks. hav-, grund- eller spildevand er udfordret af risikoen for isdannelse, når fordampningstemperaturen nærmer sig frysepunktet. I et traditionel køle- og varmepumpeanlæg vil isdannelse føre til nedlukning af anlægget, eller, forudsat fordamperen er designet til det, fald i anlæggets sugetryk (fordampningstemperatur) med betydelig forringelse af både effektivitet (COP) og ydelse til følge.
Dette projekt vil udvikle en kompakt, effektiv og billig direkte-kontaktvarmeveksler til vanddampkøleanlæg, der tillader isgenerering. En unik, konkurrencedygtig og energieffektiv vanddampkompressor er under kommercialisering indenfor chiller-området. Med den udviklede varmeveksler vil denne kompressor kunne anvendes meget effektiv isvandsproduktion og varmepumpedrift på hav-, ferskvand samt lav-temperatur kølevand. Vanddamp suges direkte fra overflade af vandet og isen vil dannes som små iskrystaller direkte i vandet, uden at kompressorens COP og ydelse påvirkes negativt, idet sugetrykket ikke falder. Isdannelsen vendes dermed til noget positiv. Ud over energieffektiv produktion af isvand og is ved 0°C vil direkte-kontaktvarmevekslere kunne anvendes til køling af / varmegenvinding fra f.eks. spildevand (hvor belægninger af overfladerne i traditionellen varmevekslere er et stort problem) til energieffektiv isfremstilling samt frysekoncentrering og lavtemperaturinddampning.
Projektets formål var at videreudvikle vanddampteknologien til at omfatte muligheden for at producere is ved vands trippelpunkt – ca. 6 mbar absolut tryk. Metoden omtales derfor ofte som vakuumisproduktion.
Den kommercielle prototype af en vanddampchiller beregnet til afkøling af vand er udgangspunktet for udviklingen af en direkte kontaktvarmeveksler med mulighed for isgenerering. Denne chillerprototype var oprindeligt forventet frigivet til produktion i løbet af 2014, men fieldtesten af enheden er blevet en del forsinket, så frigivelsen er først sket her i starten af 2018.
På grund af det nære slægtskab med chilleren, var forudsætningen, at de geometriske størrelser af fordamperen (højde og diameter) skulle være identiske med chillerfordamperen, så der kunne designes en standardenhed med udskiftelig fordamper afhængigt af anvendelse.
Konsekvensen af disse krav har været en væsentligt større energitæthed end i tidligere anlæg baseret på centrifugalkompressorer – f.eks. det tidligere Augustenborg-anlæg. Det har naturligt givet større udfordringer med hensyn til at holde vand/is-blandingen tilstrækkeligt homogent mikset, så den kunne pumpes ud fra beholderen, samt at skabe en tilstrækkelig fri overflade til at danne iskrystaller ved den givne kapacitet.
Det har desværre ikke været muligt inden for projektets rammer at teste forskellige overfladebehandlinger som oprindeligt planlagt, da der har været forøget fokus på at etablere en tilstrækkelig opblanding og en fri overflade.
Formidlingen af projektet og dets resultater er bl.a. sket på Energiens Topmøde 2015, under ELFORSK’s stand, hvor den fælles stand med JCI og Teknologisk Institut havde mange interesserede besøgende i løbet af dagen. Desuden bevidnede ca. 40 deltagere på Teknologisk Instituts temadag ’Avanceret Energilagring’ en testkørsel med isfremstilling. JCI har haft sælgerintroduktion og -møde for knap tyve af deres sælgere.
Projektet fortsætter, uden for projektets rammer, nogle forsøgsrækker for at modne teknologien sammen med Johnson Controls. Der er planlagt tolv anlæg af denne type til Aarhus Affald Varme til Århus Ø (jvnf. presseomtale), hvoraf der foreløbigt er skrevet kontrakt og startet ordreafvikling på de første to. Desuden planlægges yderligere demonstration af anlægget for interesserede potentielle brugere/kunder.
Key figures
Kategori
Deltagere
| Partner | Tilskud | Eget bidrag |
|---|---|---|
| JOHNSON CONTROLS DENMARK ApS | ||
| ARLA FOODS AMBA | ||
| Augustenborg Fjernvarme a.m.b.a. | ||
| SPX FLOW TECHNOLOGY DANMARK A/S |
