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Refroidisseurs au CO2: un «grand potentiel» pour les applications combo refroidissement/chauffage

Source: R744.com Read it in English

Le fabricant italien de compresseurs Dorin a testé un refroidisseur de processus au CO2 (R744) dans plusieurs zones climatiques d'Amérique du Nord et a découvert qu'il avait un « grand potentiel » dans les applications combinées de refroidissement et de chauffage.


Giacomo Pisano de Dorin parle des refroidisseurs à CO2 lors d'ATMO America.
Giacomo Pisano de Dorin parle des refroidisseurs à CO2 lors d'ATMO America.

Cette conclusion a été partagée par Giacomo Pisano, Directeur du développement des affaires pour les compresseurs au CO2 chez Dorin , qui a pris la parole lors de la conférence ATMO America , qui s'est tenue à Alexandria, en Virginie, les 7 et 8 juin dernier. La conférence était organisée par ATMOsphere, l'éditeur de R744.com.


Dorin a testé le refroidisseur au CO2 dans quatre profils climatiques nord-américains différents : New York, Montréal, Houston et Los Angeles. Avec un système au R513a comme référence de comparaison, Dorin a constaté qu'un système au CO2 de base a une pénalité d'efficacité dans les climats plus chauds, mais que l'ajout d'un refroidissement adiabatique en améliore l'efficacité. L'ajout d'éjecteurs améliore d'avantage l'efficacité.


Capture d'écran de la présentation ATMO Aerica de Pisano.
Capture d'écran de la présentation ATMO America de Pisano.

Le refroidisseur CO2 présenté par Pisano est supposé fonctionner toute l'année, ce qui signifie qu'il dépend fortement des températures ambiantes. Il est conçu pour fournir de l'eau à 40 °F (5 °C). Jusqu'à présent, la récupération de chaleur n'est pas incluse. Les refroidisseurs au CO2 ont récemment été introduits sur le marché nord-américain. Plus tôt cette année, Denali Brewing and Spirits , basée en Alaska, a installé un refroidisseur au CO2 de Pro Refrigeration , un fabricant basé à Auburn, Washington, pour refroidir les cocktails prêts à boire de la microbrasserie.


En Europe, les refroidisseurs au CO2 sont disponibles depuis 2017, et ils deviennent de plus en plus populaires, selon Pisano.


Technologies améliorant l'efficacité

Puisqu'il n'y a pas de restrictions de charge pour le CO2 , les systèmes n'ont pas besoin d'être conçus en tant qu'à détente directe (DX). Les huiles utilisées pour les compresseurs à CO2 sont en partie miscibles et peuvent donc facilement être vidangées par le bas de n'importe quel réservoir. Cela signifie que la suralimentation des évaporateurs est une possibilité, a déclaré Pisano, notant que cela se fait normalement par gravité. Les évaporateurs alimentés par gravité sont aujourd'hui la norme pour les refroidisseurs à CO2, a-t-il ajouté.


L'ajout d'éjecteurs pour augmenter la pression d'aspiration du compresseur est également une option, ce qui peut donner une amélioration "très forte" du COP, selon Pisano.


L'efficacité peut également être améliorée en ajoutant un refroidisseur de gaz adiabatique, qui peut abaisser la pression de refoulement. "De toute évidence, le refroidissement adiabatique est bénéfique pour toute technologie", a déclaré Pisano, après avoir partagé les mesures d'une installation en Chine.


En ce qui concerne le coût du capital du système, Pisano a partagé des chiffres généraux pour un système de 70TR (246,2 kW) que Dorin a recueillis auprès d'équipementiers européens, concluant qu'un refroidisseur au CO2 coûte environ 60 % de plus qu'un système HFO. Puisqu'ils sont collectés auprès d'entreprises européennes, les chiffres pourraient ne pas être entièrement applicables au marché américain, a-t-il souligné.


Autres refroidisseurs à réfrigérant naturel

Au cours de son discours, Pisano a également mentionné les refroidisseurs d'ammoniac/NH 3 (R717) et d'hydrocarbures, tous deux disponibles depuis longtemps sur le marché. Les refroidisseurs à ammoniac peuvent être contraints par des limitations de la charge de réfrigérant, mais la nouvelle technologie à faible charge signifie que ce n'est plus un problème dans de nombreux cas. En conséquence, Pisano a déclaré : "L'ammoniac est certainement une excellente technologie à prendre en compte pour le DX pour les refroidisseurs." Les refroidisseurs au propane (R290) deviennent également de plus en plus populaires, en particulier en Europe, et sont disponibles dans toutes les tailles, a-t-il noté.


Dorin est un pionnier dans la fabrication de compresseurs à réfrigérant naturel, ayant lancé son premier compresseur à CO2 en 1991 . En 2019, Dorin est entré sur le marché nord-américain et l'entreprise met actuellement la touche finale à une nouvelle usine à Tecumseh, dans le Michigan. En 2021, l'entreprise a produit plus de 77 000 compresseurs au total.

"De toute évidence, le refroidissement adiabatique est bénéfique pour toute technologie." Giacomo Pisano, Dorin

 

ATMO America: CO2 Chillers Have ‘Great Potential’ for Combined Cooling and Heating Applications


Italian compressor manufacturer Dorin has tested a process-cooling CO2 (R744) chiller in several North American climate zones and found that they have “great potential” in combined cooling and heating applications. Lire l'article en français

Source: R744.com

Dorin's Giacomo Pisano speaking about CO2 chillers during ATMO America.
Dorin's Giacomo Pisano speaking about CO2 chillers during ATMO America.

This conclusion was shared by Giacomo Pisano, Business Development Manager for CO2 Compressors at Dorin, who spoke during the ATMO America conference, which took place in Alexandria, Virginia, on June 7–8. The conference was organized by ATMOsphere, the publisher of R744.com.


Dorin tested the CO2 chiller in four different North American climate profiles: New York, Montreal, Houston and Los Angeles. With an R513a system as a comparison reference, Dorin found that a basic CO2 system has an efficiency penalty in the warmer climates, but adding adiabatic cooling improves the efficiency. Adding ejectors improves the efficiency even further.


Screenshot from Pisano’s ATMO America presentation.
Screenshot from Pisano’s ATMO America presentation.

The CO2 chiller presented by Pisano is assumed to be operating year round, meaning it has a strong dependence on ambient temperatures. It is designed to deliver 40°F (5°C) water. So far, heat recovery is not included.


CO2 chillers have recently been introduced on the North American market. Earlier this year, Alaska-based Denali Brewing and Spirits installed a CO2 chiller from Pro Refrigeration, a manufacturer based in Auburn, Washington, to cool the microbrewery’s ready-to-drink cocktails.


In Europe CO2 chillers have been available since 2017, and they are becoming more and more popular, according to Pisano.


Efficiency-improving technologies

Because there are no charge restrictions for CO2, systems do not have to be designed as dry expansion (DX). The oils used for CO2 compressors are partly miscible and can therefore easily be drained from the bottom of any receiver. This means that overfeeding the evaporators is a possibility, Pisano said, noting that this is normally done by gravity. The gravity-overfed evaporators are standard for CO2 chillers nowadays, he added.


Adding ejectors to lift the suction pressure of the compressor is also an option, which can give a “very strong” COP improvement, according to Pisano. The efficiency can also be improved by adding an adiabatic gas cooler, which can lower the discharge pressure. “Clearly, adiabatic cooling is beneficial to any technology,” Pisano said, after sharing measurements from an installation in China.


Looking at capital system cost, Pisano shared general figures for a system of 70TR (246.2kW) that Dorin has gathered from European OEMs, concluding that a CO2 chiller costs around 60% more than an HFO system. Since they are collected from European companies, the figures might not be entirely applicable for the U.S. market, he stressed.


Other natural refrigerant chillers

During his talk, Pisano also mentioned ammonia/NH3 (R717) and hydrocarbon chillers, both long available in the market. Ammonia chillers can be restricted by limitations to the refrigerant charge, but new low-charge technology means this is no longer an issue in many cases. Accordingly, Pisano said, “Definitely ammonia is a great technology to be considered for DX for chillers.” Propane (R290) chillers are also becoming more and more popular, especially in Europe, and are available in all sizes, he noted.


Dorin is a pioneer in manufacturing natural refrigerant compressors, having launched its first CO2 compressor in 1991. In 2019, Dorin entered the North American market, and the company is currently putting the finishing touches on a new factory in Tecumseh, Michigan. In 2021, the company produced more than 77,000 compressors in total.


“Clearly, adiabatic cooling is beneficial to any technology.” Giacomo Pisano, Dorin