R-410A-kylmäaineen korvaaminen vedenjäähdytyskoneissa

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin kahden R-410A-kylmäainetta korvaavan kylmäaineen vaikutuksia vedenjäähdytyskoneen pääkomponenttien mitoitukseen sekä ylläpitokuluihin. Kiristyvä lainsäädäntö rajoittaa kylmäaineiden käyttöä tulevaisuudessa, minkä takia olemassa oleville kylmäaineille on kehitetty korvaavia kylmäaineita.

Tutkimus toteutettiin teoreettisesti laskennallisin mitoitusmenetelmin. Korvaavien kylmäaineiden ominaisuuksien vaikutusta vertailtiin vakioidun kylmätehon perusteella muihin pääkomponentteihin. Ominaisuuksien eroavaisuuksia tarkasteltiin lisäksi vakioidun massavirran avulla, jonka perusteella kylmäaineiden kylmätehon tuottokykyä ja muiden pääkomponenttien mitoitustehoa vertailtiin keskenään. Viimeisessä kappaleessa tarkasteltiin R-410A ja R-454B-kylmäaineiden kannattavuutta taloudellisesta näkökulmasta toistuvan nykyarvomenetelmän ja herkkyystarkastelun avulla. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kylmäainevaihdoksen kannattavuus taloudellisesti sekä kylmäaineiden ominaisuuksien vaikutukset järjestelmän pääkomponenttien toiminnallisuudessa. Työn toimeksiantajana oli Granlund Oy.

Ideaalisen prosessin tarkastelussa havaittiin, että olemassa olevaan järjestelmään ei mitoitusteknisesti aiheudu merkittäviä muutostarpeita kylmäaineen vaihdoksen osalta. Taloudellisesta näkökulmasta tarkasteltuna kylmäaineen vaihdoksella on merkittävä säästöpotentiaali ylläpitokustannusten osalta vedenjäähdytyskoneen käyttöiän aikana. Kylmäaineiden ominaisuuksien vertailussa havaittiin, että korvaavan kylmäaineen kylmätuottokyky on huomattavasti korkeampi kuin R-410A-kylmäaineella.

Tulevaisuudessa korvaavien kylmäaineiden käyttö järjestelmissä lisääntyy. Materiaali- ja energiakustannukset ovat nousussa, minkä vuoksi korvaavien kylmäaineiden potentiaalin kartoitus laajentaa jäähdytysjärjestelmien kustannustehokkaiden korjaustarveratkaisujen mahdollisuuksia.

The purpose of this thesis the effects of R-410A and two new refrigerants on the sizing and life cycle expenses of the main components of a water cooling system. The European legislation sets tightening restrictions on the use of refrigerants with high global warming potential in the future, which is why replacing refrigerants has been developed for existing ones.

In this study, the efficiency of the main components of a water chiller system was compared between each refrigerant using computational methods. The effect on cooling efficiency was investigated using a standardized mass flow rate and cooling capacity. In addition to the comparison of cooling capacities, the life cycle expenses were compared from an economic standpoint. The profitability of the old and replacement refrigerants was evaluated computationally with the discounted cash flow method.

In comparing refrigerant properties, it was found that the cooling capacity of the replacement refrigerants was significantly higher than that of the R-410A refrigerant. On the basis of the study, it can be considered that R-454B and R-452B refrigerants can be used in old water cooler chillers without major changes. In addition, according to the results, new refrigerants have significant potential for expense savings.