Laboratoriet for naturlige kuldemedier

SINTEF og NTNU har en lang historie med utvikling av kjølekonsept og energisystem basert på naturlige kuldemedier. Fra ca. 1990 og fram til i dag har vi utviklet blant annet tappevannsvarmepumper, mobile luftkondisjoneringsanlegg, kuldeanlegg for fiskefartøy og kommersielle kjøleanlegg med CO₂ som kuldemedium. SINTEF og NTNU har vært pådrivere og i forskningsfronten for denne utviklingen.

Teknologiutviklingen innen miljøvennlige og energieffektive kjøle- og oppvarmingsløsninger ved bruk av naturlige kuldemedier har skjedd gjennom flere tiår, og faktum er at naturlige kjølemedier som NH₃, propan og CO₂ allerede var i bruk før 1930-tallet. I mellomtiden har syntetiske medier blitt introdusert, i første omgang CFC-12 og HCFC-22. Disse ble bestemt faset ut gjennom Montreal-protokollen (1987) for å beskytte ozonlaget, og 10 år senere ble det også bestemt gjennom Kyoto-protokollen at HFC skulle kontrolleres på grunn av høye GWP -verdier (global warming potential). HFC ble bestemt å fases ut gjennom EU sitt F-gass-direktiv, og i Kigali endringen til Montreal-protokollen noen år senere.

Professor Emeritus Gustav Lorentzen var en nestor innen kuldeteknikk, både i Norge og internasjonalt. Han anses å ha vært instrumentell i gjenoppdagelsen av CO₂ som kuldemedium, og utviklet flere patenter relatert til styring og regulering av CO₂-anlegg for å oppnå konkurransedyktig effektivitet og kostnad for slike anlegg i konkurranse med HFC-teknologien som nå fases ut. Internasjonalt var han også meget anerkjent, blant annet gjennom det Internasjonale Kuldebyrået (IIR). De har også dedikert en konferanse i hans navn; IIR Gustav Lorentzen Conference on Natural Refrigerants, som arrangeres annet hvert år. Den 15. konferansen i serien arrangeres i Trondheim 13. – 15. juni 2022.

Laboratoriefasilitetene i HighEFFLab gir oss muligheter til å videreutvikle og teste ut nye løsninger for industrien. Laboratoriet for naturlige kuldemedier består av følgende installasjoner:

• Klimarom (25 m2)
• R744 compressor test rigg
• JetTest-Rack (multi-ejektor test rigg)
• MultiTest-Rack (multifunksjonell test rigg)
• Hybrid absorpsjon-kompresjon varmepumpe (NH3-H2O)
• R718 Compressor test rigg (Turbo2Steam)
• Propan/butan varmepumpe

I tillegg har NTNU SuperSmartRack som er en fullverdig integrert CO₂-dampkompresjonenhet for supermarked hvor industrien har er mulighet for å leie seg inn.

Prosjekter som har tatt i bruk laboratoriefasilitetene:

HeatJet (Trottling free ejector-based CO₂ heat pump) er et IPN-prosjekt som ledes av det norske selskapet WINNS og som avsluttes i 2022. Målet med prosjektet er å utvikle mer effektive varmepumper med CO₂ som kjølemedium. MultiTest-Rack i HighEFFLab ble brukt i Q4 2021 for å teste forskjellige varmevekslere som kan brukes til utnyttelse av gråvann som varmepumpens varmekilde. På den måten blir varmepumpens virkningsgrad uavhengig av utendørstemperaturen. Videre tester planlegges Q2 2022 i MultiTest-Rack, med en ny ejektor som ble dimensjonert gjennom 2021 med tanke på HeatJet.

DryFiciency (Waste heat recovery in Industrial Drying processes) var finansiert gjennom EU (H2020-programmet) og ble avsluttet høsten 2021. En R718 compressor test rig har i 2021 vært på utlån hos prosjektpartner Scanship i Drammen, som har testet systemet sammen med deres tørkesystem on-site for å kunne utnyttet overskuddsenergi fra tørkeprosessen. Hovedmålet for prosjektet har vært å utnytte overskuddsenergi, gjennom å utvikle ulike varmepumpekonsept for industrielle tørkeprosesser. Dette skal bidra til å øke energieffektivitet og redusere karbonutslipp fra energiintensiv industri.