Has Daikin finally cracked CO2 VRF?

VRFシステムは、日本では“ビル用マルチエアコンディショナー”として商品化されている。ビル用マルチエアコンに現在使用されている主なフロン類はR410Aであるが、2020年4月1日に施行された改正フロン排出抑制法の“指定製品制度”で、新設及び冷媒配管一式の更新を伴うものについて、GWP目標値750、目標年度2025年度として指定製品化を進めることとされた。このため、現在、製造業者において低GWP微燃性冷媒（R32など）への冷媒転換にむけた製品開発が進められている。

R32はGWPが675であり指定製品の目標値である750をクリアするが、ASHRAE（米国暖房冷凍空調学会）の安全性分類ではA2Lに区分され微燃性を有する。R32を用いた機器を安全に運用するため、微燃性冷媒を高圧ガス保安法冷凍保安規則で不活性ガスに掲名し、さらに日本冷凍空調工業会発行のガイドラインJRA GL-20（特定不活性ガスを使用した冷媒設備の冷媒ガスが漏えいしたときの燃焼を防止するための適切な措置）が、冷凍保安規則関係例示基準に追加された。

 

低GWPが使われる将来においてVRF空調技術を実現するための実行可能な解決策として、ダイキン工業は来年3月開催のISH (International Sanitary and Heating)^※1でCO₂ VRFをプレビューする。ダイキン・ヨーロッパはCO₂ VRFシステムについてこれ以上の詳細を明らかにしていないが、この空調機メーカーがCO₂を用いたVRFシステムの開発に関与したのはこれが初めてではない。VRF（可変冷媒流量）空調システムはダイキン工業が1982年に日本で開発し、1987年にダイキン・ヨーロッパが導入した。のちにダイキンがVRV（可変冷媒量）として商標登録した。これらのエネルギー効率に優れ柔軟性のあるシステムには長年高GWP冷媒であるR410Aが用いられてきた。キガリ改正に沿って世界中で反映されている、高GWP冷媒を排除する要件である欧州Fガス規制は、R410Aを使い続けることはできないことを意味している。ダイキンのVRVシステムのような大規模な商業用途に対しては法律によってより長い移行期間が認められている。それによって冷凍空調メーカーはますますR32冷媒を用いたVRFシステムを発売し、少なくとも2033年までは新規の機器を消費者に提供しつづける。しかしながら、A2L冷媒であるR32の可燃性により、大規模なVRFシステムや一部の欧州加盟国では引き続き使われることが制限される。

 

長期間の選択肢

今回のチルベンタ展示会でのプレゼンにおいて、ダイキン・ヨーロッパは間近に迫った段階的削減や割当量の制限によってより低いGWPの開発が必要になることを認めた。同社は、中規模及び大型商業システムにとってCO₂を“有望な長期的選択”であり、VRVシステムにとって“次の当然の流れ”であると強調した。「これは、次世代の直接膨張システムの発売を目指して、HVAC市場のすべての関係者、すなわち部品と冷凍空調機器メーカー及びそのエンジニアリングと据付協力業者が注目するに値する解決策である。」とダイキンは述べている。

CO₂ VRV システムは、2008 年にドイツで開催された Chillventa 見本市で初めて公開され、その後 2009 年初頭にいくつかの展示会で展示された。この機器は、ダイキンのスイングコンプレッサー（2段圧縮）、2段中間冷却器回路、3列熱交換器、4方向電子膨張弁を搭載していた。公称冷房能力は28 kW、暖房能力は31.5 kWで、重量は330 kgであった。この当時、ダイキンは、この新しい CO₂ VRV システムは新しい環境技術の実証と調査を目的としていると主張していたが、この初期設計は生産されることはなかった。

4段圧縮機

2016年、ダイキンは米国のパデュー大学カンファレンスにおいてCO₂冷媒VRF空調システムのプロトタイプに関する研究成果を発表した。この冷却能力14 kWのユニットは、4段圧縮機と膨張器、及びオールアルミニウムのマイクロチャネル熱交換器を採用していた。熱交換器の寸法は、同様のR410Aユニットに合わせるよう約150%大きくされた。これに必要な追加構成部品と組み合わせると、R410Aで稼働するユニットと比較して、室外機の推定重量が約250％増加した。3つの内部熱交換器を含む追加部品により、R410Aユニットと比較して、筐体幅が300 mm増加し、内容積が146％増加した。ダイキンは、CO₂ VRFが商業部門に広く普及する前に、製品の重量とサイズをさらに削減するための画期的な技術進歩が必要であることを認識していた。同社は最新バージョンに関しては現時点では口を閉ざしており、いつ市場に投入されるのか、あるいは投入されるのかどうかについても言及していないが、今後数週間以内にさらなる情報を発表すると約束している。

 

Has Daikin finally cracked CO₂ VRF?
8th November 2024

BELGIUM: As a possible solution to the viability of VRF air conditioning technology in a low-GWP future, Daikin will preview a CO₂ VRF system at the ISH show in March.Daikin Europe has revealed no further details of its CO₂ VRV system, but it is not the first time the air conditioning manufacturer has been linked to the development of VRF systems using CO₂. VRF (variable refrigerant flow) air conditioning was pioneered by Daikin Industries in Japan in 1982 and introduced by Daikin Europe in 1987. Later trademarked by Daikin as VRV (variable refrigerant volume), these energy efficient and flexible systems have for many years used high GWP refrigerant R 410A. The European F-gas regulation, a requirement to eliminate high GWP refrigerants which, in line with the Kigali Amendment, is being mirrored worldwide, means R 410A is no longer sustainable. For large commercial applications, such as Daikin’s VRV systems, the legislation allows for a longer transition time. Increasingly, HVAC manufacturers are launching VRF systems using R32 and providing customers with a solution for new installations at least until 2033. However, the flammability of R32, an A2L refrigerant, continues to restrict its application in larger VRF systems and in applications in some European member states.

 

Long-term option

During presentations at the recent Chillventa exhibition, Daikin Europe acknowledged that the forthcoming phase-down and quota restrictions required lower GWP solutions to be developed. The company highlighted CO₂ as “a promising long-term option” for medium and large commercial systems and “the next logical step” for VRV systems. “It is a solution that deserves the full attention of all stakeholders in the HVAC market: component and HVAC manufacturers, as well as their engineering and installer partners, with the aim of launching the next generation of direct expansion systems,” Daikin said.

A CO₂ VRV system was first previewed at the Chillventa trade fair in Germany way back in 2008 and was subsequently exhibited at a number of exhibitions in early 2009. That unit featured a Daikin swing compressor with dual compression, a two-stage intercooler circuit, three-row heat exchanger and four-way electronic expansion valve. It boasted a nominal cooling capacity of 28 kW and heating capacity of 31.5 kW. It weighed 330 kg. At the time, Daikin insisted that the new CO₂ VRV system was intended more to demonstrate and investigate the new environmental technology but this early design never went into production.

 

Four-stage compressor

In 2016, Daikin presented a paper at the Purdue Conference in the US referencing its work with a prototype CO₂ refrigerant VRF air conditioning system. This 14 kW cooling capacity unit used a four-stage compressor and expander and an all-aluminium microchannel heat exchanger. The size of the heat exchanger was increased by about 150 % to match a similar R 410A unit. This combined with the necessary extra componentry increased the estimated weight of the outdoor unit by about 250 % compared to a unit running on R 410A. The extra componentry, including the three internal heat exchangers, resulted in a 300 mm increase in casing width and a 146 % larger internal volume, compared to an R 410A unit. Daikin recognised that breakthrough technical advances were needed to further reduce product weight and size before CO₂ VRF would spread widely into the commercial sector. The company remains tight-lipped at the moment regarding its latest version, and has not indicated when, or whether, it will find its way to market but has promised further information in the coming weeks.

※1 ISH：バス・トイレ・ビルディング・冷暖房・空調・再生可能エネルギー国際専門見本市

出典：https://www.coolingpost.com/world