La pompe à chaleur au propane atteint un nouveau record d'efficacité

ALLEMAGNE : Des ingénieurs allemands développant un circuit de réfrigération au propane pour pompes à chaleur auraient atteint une capacité de chauffage de 12,8 kW avec seulement 124 g de propane.

Un prototype du circuit, qui fait partie du projet LC150 (Low Charge 150g), est présenté par l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire ISE à l'exposition Chillventa de cette semaine à Nuremberg (Hall 4A/Stand 306).

Alors que le propane a de très bonnes propriétés thermodynamiques et un faible potentiel de réchauffement global, son inflammabilité limite la taille de la charge qui peut être utilisée en toute sécurité. Selon Fraunhofer ISE, les pompes à chaleur actuellement disponibles utilisent environ 60 g de propane par kilowatt.

Fraunhofer ISE et un consortium de fabricants de pompes à chaleur ont construit des prototypes de pompes à chaleur à saumure, assemblant les composants individuels (évaporateur, compresseur, condenseur, échangeur de chaleur et détendeur) dans une variété de constellations différentes. Ces modules sont mesurés sur des bancs d'essai 24 heures sur 24 pendant deux semaines à la fois. Chaque prototype est exécuté entre 30 et 150 points de fonctionnement, et les valeurs mesurées sont enregistrées par 26 capteurs. Dans la recherche de la pompe à chaleur idéale, 26 prototypes ont été construits à ce jour, dont 14 sont déjà passés par la matrice de mesure complète.

L'appareil avec la meilleure constellation de composants a atteint une capacité de chauffage maximale de 12,8 kW et un COP de 4,7 avec seulement 124 grammes de propane. L'obtention de seulement 9,7 g de propane par kW de capacité de chauffage a clairement dépassé l'objectif du projet de réduire la quantité spécifique de réfrigérant entre 15 et 30 g/kW.

"Cela équivaut à peu près à la quantité de propane contenue dans cinq briquets", a expliqué le chef de projet de Fraunhofer ISE, Clemens Dankwerth.

Le circuit frigorifique record n'est pas encore prêt à être lancé sur le marché sous cette forme, car un compresseur automobile semi-hermétique a été utilisé. Cela nécessite moins de réfrigérant à une capacité plus élevée grâce à sa vitesse de rotation élevée et son faible volume d'huile. Jusqu'à présent, les compresseurs automobiles n'ont pas été conçus pour les heures de fonctionnement élevées d'une pompe à chaleur censée durer 20 ans.

"Cependant, le fabricant travaille déjà sur des compresseurs entièrement hermétiques avec une durée de vie plus longue", a déclaré Clemens Dankwerth.

La version finale du circuit de réfrigération record serait mise en œuvre avec un peu plus de réfrigérant et un échangeur de chaleur légèrement plus grand pour obtenir un système plus équilibré, dit-on. L'équipe de recherche insiste sur le fait que les objectifs du projet LC 150 - un circuit frigorifique d'une puissance de 8 à 10 kW et d'une charge maximale de 150 g de réfrigérant - peuvent être atteints dans des conditions de fonctionnement réelles.

Le deuxième meilleur circuit de réfrigération du programme de test jusqu'à présent, utilisant un compresseur conventionnel entièrement hermétique, a également atteint les objectifs du projet, avec une charge de 164 g de propane atteignant une capacité de chauffage de 8,1 kW.

En plus du compresseur, l'équipe de recherche a également réduit le volume interne des échangeurs de chaleur et la quantité d'huile pour réduire la quantité de réfrigérant nécessaire. Les composants supplémentaires tels que les capteurs ont été réduits au minimum et la tuyauterie a été maintenue aussi courte que possible pour réduire les volumes internes.

Le projet LC150 est financé par le ministère fédéral allemand de l'économie et de la protection du climat (BMWK) et se déroule jusqu'en mars 2023.

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