Overview of Commercialized R290 Technology

Overview of Commercialized  R290 Technology Shanghai Hitachi Electrical Appliances CO.,LTD Feb 29 2016 Highly Group ZHOU Yi Content  1. Overview of...
Author: Dale Moore
0 downloads 3 Views 2MB Size
Overview of Commercialized  R290 Technology Shanghai Hitachi Electrical Appliances CO.,LTD Feb 29 2016 Highly Group ZHOU Yi

Content 

1. Overview of R290 refrigerant  2. R290 applied in room air conditioners 3. R290 applied in heat pump water heater 4. R290 applied in refrigeration equipment 5. R290 applied in other applications 6. R290 compressors developed in SHEC

1. Overview of R290 refrigerant  (1)R290 is natural refrigerant 3rd Stage 1990‐ 2040

2nd Stage 1930‐ 1990

1st

Stage 1830‐ 1930

Global Warming  Potential Ozone Depression  Potential

Safety and toxicity Working feasibility SO2、HCS、CO2、 NH3

Refrigerant Environment  impact factors

4th Stage 2000‐

z CFC、HCFC R11、R12、R22

z HFC(ODP=0) R410A、R407C R134a

z ODP=0,  Lower GWP HFC、 HFO、

Natural Refrigerant

R22

R134a

R404A

R290

ODP

0.055

0

0

0

GWP

1500

1430

3850

3

1. Overview of R290 refrigerant  (2)Basic thermodynamic property of R290

Refrigerant

R22

R134a

R404A

R290

Molecular weight

86.47

102.03

97.6

44.1

Normal boiling point(℃)

‐40.81

‐26.07

‐46.10

‐42.09

Critical pressure (MPa)

4.99

4.0593

3.735

4.248

Critical temperature (℃)

96.15

101.06

72.14

96.7

Basic  thermodynamic  property

R290 has lower normal boiling point as R22 and R404A, and has higher critical  temperature as R22 and R134a.

1. Overview of R290 refrigerant  (3)Basic cycle characteristic of R290 Refrigerants

R22

R134a

R404A

R290

Evaporating temperature ℃

7.2 

7.2 

7.2 

7.2 

Suction temperature ℃

35.0 

35.0 

35.0 

35.0

Condensing temperature ℃

54.4 

54.4 

54.4 

54.4 

Temperature before expansion valve ℃

46.1 

46.1 

46.1 

46.1 

Suction pressure  MPa

0.625 

0.377 

0.755

0.588 

Discharge pressure  MPa

2.146 

1.470 

2.538

1.883 

Theoretical discharge temperature ℃

101.8 

84.9 

84.1

84.2

Volumetric refrigeration capacity  kJ/m3

3944.8 

2630.2 

4147.3

3434.9

Theoretical COP

4.805 

4.993 

4.539

4.908

R290 has higher theoretical COP as R134a and lower discharge temperature as R134a  and R404A.

1. Overview of R290 refrigerant  (4)R290 has better transport properties

From:Hydrocarbons as refrigerants in small heat pump and refrigeration systems – A review International journal of refrigeration 31 (2008) 552–563

1. Overview of R290 refrigerant 

Degradation of cooling capacity

(5)Degradation of cooling capacity of R290 1.0 0.8

R22 R134a

0.6

R404A 0.4

R290

0.2 ‐25

‐20

‐15

‐10

‐5

0

Evaporating Temp(℃)

5

10

1. Overview of R290 refrigerant 

As a natural refrigerant, R290 has excellent properties, it can be  used as an alternative in those applications that use R22,R134a or  R404A as refrigerant.

2. R290 applied in room air conditioners

As we mentioned above, R290 has excellent properties, when it is used in  room air conditioners to replace R22, it can get a higher efficiency.

Refrigerant

R22

Test Type

R290

R290

Drop in test

Reduce  Condenser pipe  diameter

Condenser pipe diameter (mm)

Ø7

Ø7

Ø5

Cooling Capacity (W)

2664

2295

2354

Power Input (W)

817

701

691

Energy Efficiency Ratio (W/W)

3.26

3.27

3.41

Refrigerant Charge amount (g)

850

360

275

2. R290 applied in room air conditioners z Appliance & Electronics World Expo 2015, Main Chinese air conditioner makers   shown their highly efficiency R290 air conditioners.  z After an official purchase agreement at the end of June, 243 new air conditioners  using refrigerant R290 settled in their new home at Shenzhen University. Shenzhen is the first city in China to use R290 air conditioners.

2. R290 applied in room air conditioners In 2012, Godrej Launched its first HC‐290 split air conditioners in India. Since  then more than 200,000  air conditioners have been placed on the market.  Different R290 products MODEL

Cooling capacity

COP(EER)

Star rating(2013)

Charge size

GSC 12 FG 7

3375W

3.72

7‐star

0.31kg

GSC 18 FG 7

5000W

3.72

7‐star

0.36kg

GSC 18 FG 5

5000W

3.45

5‐star

0.36kg

Competing products Brand

Model

Cooling capacity

COP(EER)

Refrigerant

Brand#1

Model A

5050W

3.51

HCFC‐22

Brand#2

Model B

5300W

3.58

HCFC‐22

Brand#2

Model C

5200W

3.55

R‐410A

Brand#3

Model D

5275W

3.60

R‐410A

Brand#4

Model E

5200W

3.60

HFC‐32

3. R290 applied in heat pump water heater ¾ For small‐sized heat pump water heater(e.g. heat pump dishwasher),it  could meet the limit of refrigerant capacity 150g by system optimization. ¾ For large scale heat pump water heater system, the water heater system placed  indoors and the refrigerant circulation system placed outdoors, thus it could evade the legal limit charge of R290.

3. R290 applied in heat pump water heater R290 as a working fluid for heat pump has been used for many years in Europe. 

Exhaust air HPWH R290 amount 300~490g

Air to water HPWH The capacities go up to about 19kW. Charge is from 1to 2.5kg.

Water to water HPWH Use about 600g of R290 for A capacity of around 10kW.

3. R290 applied in heat pump water heater

NxtHPG project:Next Generation of Heat Pumps working with natural fluids The general objective of NxtHPG is the development of a set of safe, reliable,  high efficiency and high capacity heat pumps (>40 kW) .

3. R290 applied in heat pump water heater Highly Solution for HPWH

Technical features: ‹ ‹ ‹ ‹ ‹

Super surface finishment to increase efficiency. Strengthen Pump  Structure 10 years of design life time. water temperature above 65 ℃. Special oil supply system.

Capacity range: ‹ Displacement  4.6~13.5cc, rated heating capacity 800~2600W

The first R290 compressor for HPWH in the world.

4. R290 applied in refrigeration equipment R1234yf

R404A

R600a

R290

Boiling point at 1.013 bar(℃)

‐29.45

‐46.6

‐11.75

‐42.11

ODP

4

0

0

0

GWP(100y)

4

3943

4

3

Inflammable grade

A2L

A1

A3

A3

120% W/cc

volume refrigerating capacity 

250

7.2 ℃/54.4 ℃ ‐23.3 ℃/54.4 ℃

200

R404A R290 R12 R1234yf R600a

100% 80%

150 60%

40.58%

100

40.64%

40% 50

37.35%

37.04%

34.46%

20%

0 R404A

R290

R12

R1234yf

R600a

0%

7.2 ℃/54.4 ℃

‐23.3 ℃/54.4 ℃

The performance of R290 is close to R404A and capacity reduces less at low temperature. In small‐sized refrigerating application, the refrigerant charge can be accord with the legal limit. Different from R600a,there is no sub atmosphere pressure at low evaporation temperature for R290,  so it can resist air enter the refrigeration system. 

5. R290 applied in other applications Dehumidifier Due to the small R290 charge amount, R290 dehumidifiers have been put into  mass production. 

5. R290 applied in other applications Heat pump clothes dryer is another attractive application for R290.  Highly Solution for HPD

Compatible : Frame size is 88mm, the smallest in the market Low allowable amount of  refrigerant  charge

High efficiency: Suitable for A++ & A+++ HPD system.

New motor: The flat performance curve of new motor is suitable for  HPD condition. New motor now gains 4% higher efficiency with the  same cost as old one.

6. R290 compressors developed in SHEC Dehumidifier  Heat pump Capacity(kW) 220~240V 1Ф/50Hz

0.5

1.0

2.72/4.6/5.86/7.25/8.04

208~230V 1Ф/60Hz

4.6          7.25

1.5

Air conditioner 

2.0

10.4                 13.5

2.5

3.0

15.1              18.4

3.5

4

21.1                                                      30.7

8.4                        12.2

DC INV 5.86                                               10.2         

16.2

∙ Stability structure design ∙ Strengthen Pump  Structure ∙ Long life test for reliability ∙ Design life over 10 years

Simulation crankshaft  supply oil system

CFD Performance simulation