High Temperature Heat Pump Compressor

Pars Makina Ltd

Eylül 2025’te HTHP Annex68’de yayınlandı.
Daha ayrıntılı bilgi için:
https://heatpumpingtechnologies.org/project68/task1/

Figure 1: HTHP Equipped with High Precision Double Hinged Arc Vane Compressor

Summary of technology

  • At the heart of the HTHP, there is a novel double hinged arc vane compressor (Fig.1) driven by a vertically placed electrical motor. Main features are listed below.
  • Closed loop HTHP is equipped with oil-to-refrigerant evaporator and condenser (Fig.2);
  • Compressor eccentric shaft (5mm) allows for low torque arm and as such, ensures the lowest input shaft power in its class,
  • Double hinges of the arc vane compressor fully eliminate sliding frictions that are inherently present in swing-vane type and other spring-vane type commercial rolling piston compressors;
  • HTHP part load capabilities range from 20% up to 100% thanks to electrical inverter motor;
  • The HTHP cycle is charging a high temperature thermal energy storage tank for commercial applications;
  • We provide low-cost decarbonization solution for revalorization of low-grade heat from:
    • Air heat source (-10°C to 100°C)
    • Geothermal heat sources (10°C to 130°C),
  • Each HTHP has a maximum installed thermal power of 1 MW. Each rack is combining standard compressors in series, each contributing to a rated heat pump power of 25kWth, 75kWth, and 125kWth;
  • Lubrication oil is PAG68 and oil quantity is 0.75 Lt;
  • No oil pump is needed;
  • Development status has now reached TRL6 at the factory test bench;
  • The Heat Transfer Fluid (HTF) on the sink and source sides is mineral-based Renotherm 320. Refrigerant-to-HTF heat transfer in the evaporator and condenser are achieved through 13.05 m2 of heat transfer surfaces and 29 m of finned copper piping. Hot oil circulation pumps move 100 liters of HTF within the condenser to the Thermal Energy Storage (TES).

Figure 2: Operational HTHP+TES prototype configuration

Table 1: Measured performance on factory test bench.

All information were provided by the supplier without
third-party validation. The information was provided as
an indicative basis and may be different in final
installations depending on application specific
parameters.

Project example

InnoSolPower project has been supported under the umbrella of CSP-ERA.NET (Cofound ERA-NET Action, G.A. N° 838311). The project is now completed. This technology is highly flexible for different industrial operations and heat needs. Pars Makina Ltd (PML) has designed, developed, manufactured and tested a double hinged arc vane compressor for a high temperature heat pump (HTHP) with a discharge temperature well over 130°C. Closed volume compression allows the pumping of a nominal mass flow rate around 0.14 kg/s of R1233zd(E) with very high volumetric efficiencies.

Main thermodynamic performance indicators are:

Volumetric efficiency: the smaller the internal leakage, the more the volumetric efficiency increases. Volumetric efficiency is over 90%,

Compressor pressure ratio: 1.58 for R1233zd(E),

Compressor volume ratio: 1.72 for R1233zd(E),

Compressor discharge pressure: 19.55Bar for R1233zd(E),

Volumetric flow rate: 2.9Lt/s for R1233zd(E),

Reliability & Operating Life Expectancy: roll-cake topology of hinged-vane rolling piston compressor and oil film prevent direct contact with the internal surface of the cylindrical housing. The compressor can operate for over 100,000 hours (2 to 3 times that of rotary screw compressors) without wear.

Main economic performance indicator: to provide low cost and very efficient high temperature industrial heat pump compressors. Our potential customers are heat pump manufacturers, heat pump installers and repair shops,

HTHP technology extensions: supercritical CO2 (R744) compressors and expanders.

Installation and test start date: January 2024

FACTS ABOUT THE TECHNOLOGY

Heat supply capacity: Modules of 25 kW-75 kW- 125 kW, combined units up to 1 MW

Supply Temperature, max: 150 °C

Temperature lift, max: Maximum temperature lift is 50°C. Maximum temperature glide at the source is 20°C and at the sink is 40°C.

Working fluid: R1233zd(E)

Heat carrier: Mineral-based heat transfer oil

Compressor technology: Patented rotary doubled hinged arc vane rolling piston

Specific investment cost for installed system without integration: 570€/kW (HTHP), 200€/kW (compressor)

TRL level: TRL6

Operational hours achieved: 2400 hours

Expected lifetime: 25 years with regular yearly maintenance

Size: HTHP 125 kWth compressor alone: weight about 250 kg and with a footprint less than 1 m2. HTHP + TES: weight 2500 kg and footprint 8 m2

Contact information
Dr. Sinan Akmandor, Pars Makina Ltd

Kompresör-Pompa

Eylül 2023’te HTHP Annex58’de yayınlandı.
Daha ayrıntılı bilgi için:
https://heatpumpingtechnologies.org/annex58/task1/

Geliştirme Aşamasındaki Yeni CO2 Kompresörü

Sol: Pars Makina çift menteşeli ark kanadı: kompakt, sızıntı yok, sürtünme yok, emiş: mavi, deşarj: kırmızı

Orta: Yaylı kanat: sızıntı ve sürtünme,

Sağ: Salıncak kanadı: sızıntı yok ama kanat-salıncak kanat sürtünmesi

  • Yarı hermetik mimari.
  • Elektrik motorunun genleştirici çıkış sıcaklığında (35°C) ve basınçta (40,7bar) çalışıyor olması,

Doğrudan bağlantı, kompresör-genişletici hizalamasını kolaylaştırır

Tüm Yönleri İle Pars Makina

Çevre Dostu

Gerçekleştirdiğimiz projelerde, yenilenebilir enerji kaynaklarını ve özellikle geri dönüştürülebilir materyallerle çalışmaya gayret ediyoruz.

Etik Çalışma

Sürekli geliştirme çabalarımıza motivasyonumuzu ve etik değerlerimizi ekliyor, sayısız simülasyon ve testten gelen geri bildirimleride dikkate alan ve sürekli gelişen bir tasarımla projelerimizi gerçekleştiriyoruz.

Güvenlik

Güvenliği her zaman önceliğimizdir. Her türlü saha çalışmasında veya atölyemizde yürüttüğümüz üretim, montaj ve testlerde işçi sağlığını sürekli ön planda tutmaktayız.

Toplumsal Sorumluluk

Yüksek ve yenilikçi teknolojilerin gelişmesiyle, ülkemizin ve tüm dünya varlıklarının sağlıklı gelişimi ile ilgili görevimizi yerine getiriyoruz.

İleri Teknoloji

Uzmanlık alanlarımızdaki son teknolojik gelişmeleri takip eden Ar-Ge ve üretim ekibimizle her zaman dünya standartlarında mühendislik ve üretim hizmetleri vermekteyiz.

Müşteri Odaklılık

Sorumlu ve olumlu düşünen tutumumuzdan kaynaklanan verimli ve güvenilir ürünler sunuyor ve müşteri memnuniyetini sağlıyoruz.

Bizi Yakından Tanıyın

Pars Makina sürdürdüğü Ar-Ge çalışmaları sonucu ortaya çıkan özgün katma değer ve teknolojik ürünlerini dünyada rekabet edebilecek bir seviyeye çıkartan ulusal ve uluslararası patentler ile desteklemektedir. Kabiliyetlerini ortaya koymak, rekabet gücünü arttırmak, yüksek teknoloji içeren yenilikçi ve özgün çözümler üretmek amacıyla, Türkiye’de ve Avrupada ulusal ve uluslararası akademik kurumlar ve konusunda lider büyük şirketler ile yakın işbirliği içerisinde çalışmalarını sürdürmektedir.

Pars Makina

Ulaştırma, Savunma, Havacılık, Uzay Mühendisliği ve Temiz Enerji alanlarında güvenilir, ekonomik, yüksek güç ve verimliliğe sahip yenilikçi çözümler sunuyoruz.