Plastanvendelse til ekspressorteknologi (PLET)

Køle- og Varmepumpeteknik
Projektet bygger på en ny ide, som gør det muligt at anvende plast til en ekspansionsmaskine for udnyttelse af ekspansionsenergien. 10-20 % af energiforbruget til køling kan spares ved at udnytte ekspansionsenergien,. Brug af plast betyder lavere investeringsomkostninger og dermed bredere anvendelsesmuligheder med store besparelser til følge.
Projektets primære ide bygger på at udvikle en fleksibel løber i plast, som indbygget i et tryktæt hus vil kunne erstatte ekspansionsventilen i et køleanlæg.
Projektbeskrivelse
Projektet skal afklare de tekniske muligheder for et nyt design af en kombineret ekspander og kompressor. Ekspandere producerer energi ved at erstatte en drøvleventil i køleanlægget. Hvis denne energi benyttes til kompression af kølemidlet kaldes den samlede enhed for en ekspressor.  Det vil i nærværende projekt blive undersøgt, ved hjælp af rapid prototyping, hvordan plast kan anvendes i ekspressoren. Derved opnås muligheden for at producere enheden billigere end kendte konstruktioner. Designet bygger på et nytænkt koncept som forudsætter at den roterende del er fleksibel. Konstruktionen giver mulighed for at anvende oversvømmede fordampere og derved at spare energi ved at hæve fordampningstemperaturen. Potentialet for ekspressoren er særlig stort for køleanlæg med CO2 og fokus er i første omgang supermarkedsanlæg i kapacitetsområdet 20 til 100 kW. Verificering foretages ved udvalgte tryk og temperaturer i et driftsområde betinget af de plastmaterialer, der er økonomisk tilgængelige. En samlet virkningsgrad af ekspressoren på 35 % vil afhængig af udetemperaturen give forbedringer på anlæggets COP fra 10 % til 20 % og 20 % til 35 % hvis effekten af oversvømmede fordampere medregnes. Da anlæg med CO2 i Danmark er næsten enerådende for nye supermarkedsanlæg og andelen på eksportmarkedet er stigende, er potentialet for energibesparelser meget stort.
Resultater

Projektets primære ide bygger på at udvikle en fleksibel løber i plast, som indbygget i et tryktæt hus vil kunne erstatte ekspansionsventilen i et køleanlæg. Konstruktionen virker som en kombination af en ekspander og en kompressor – deraf betegnelsen ekspressor. I stedet for at realisere et tab ved tryksænkningen i ekspansionsventilen kan der høstes nyttig energi, som hæver virkningsgraden i køleanlægget.

Løberens udformning er blevet undersøgt i et løsningsrum defineret af:

  1. Funktionskrav
  2. Trykindeslutningen (udformning af huset)
  3. Teknologier til rådighed for ’rapid prototyping’ i plast.

I projektet er der gennemført ca. halvdelen af de planlagte arbejdspakker, og det var nødvendigt at lukke projektet uden at opfylde formålet og nå de ønskede mål.

Dette skyldes især udfordringerne med at få omsat den funktionelle ide til en brugbar geometrisk udformning for ’rapid prototyping’ i plast samt udfordringer med at opnå en høj nok kvalitet af det printede element.

Da selve ideen fortsat ønskes beskyttet, beskrives i denne rapport kort baggrunden for projektet og udfordringerne med at løse opgaven. Selve konstruktionen beskrives ikke.

Projektet har været lærerigt på den måde, at nok giver plast-printeteknologien i form af forskellige maskiner til ’rapid prototyping’ mange fantastiske muligheder, men teknologi-erne har også deres begrænsninger.

Kombinationen af ekspander og kompressor i en samlet enhed med variabel geometri er stadig en attraktiv ide, men da løsningen af opgaven er væsentligt mere kompleks end først antaget, vil det være naturligt at undersøge muligheden for at optimere designpro-cessen med andre og mere avancerede softwarebaserede værktøjer – f.eks. i samarbejde med et universitet. Prototypefremstillingen ved hjælp af plast-printeprocessen vil da have et bedre udgangspunkt og gøre det mere realistisk at nå frem til ’proof of concept’.

Igennem projektet blev det også belyst, at en simplere version af princippet var brugbar – særligt i forbindelse med cirkulering af væske i oversvømmede fordampere. En anden vej er derfor at arbejde videre med dette formål, som udmærker sig ved, at kravene til effek-tivitet og styrke er væsentligt lavere.

Key figures

Periode:
2015 - 2019
Bevillingsår:
2015
Egen finansiering:
1,26 mio.
Støttebeløb:
0,90 mio.
Støtteprocent:
42 %
Projektbudget:
2,16 mio.

Kategori

Oprindelig title
Plastanvendelse til ekspressorteknologi (PLET)
Program
ELFORSK
Fælles overordnet teknologiområde
Energieffektivitet
Journalnummer
ELFORSK 347-039

Deltagere

Teknologisk Institut (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
ADVANSOR A/S
Danfoss A/S
SUPER KØL A/S

Energiforskning.dk - en fælles informationsportal for energiteknologiske forsknings- og udviklingsprogrammer.

Logo innovationsfonden
Logo for EUDP
Logo for elforsk