Publicerad: 2025-12-22
Valet av smörjmedel spelar en avgörande roll för hur hållbara och effektiva framtidens högtemperaturvärmepumpar blir. Tester visar att vid höga temperaturer kan kemiska reaktioner leda till att köldmediet och smörjmedlet i värmepumpen bryts ner och kan förkorta värmepumpens livslängd, enligt en ny rapport från KTH. Det gäller till exempel industriella värmepumpar och klimatanläggningar i bilar.
– Våra resultat visar att valet av smörjmedel är avgörande för värmepumpens livslängd och miljöpåverkan. Dagens oljor med hög viskositet har ofta visat sig vara de mest kemiskt instabila när de exponeras mot vissa miljövänliga köldmedier. Det krävs nya typer av sådana här smörjmedel för att möta framtidens krav på hållbarhet och säkerhet, säger Monika Ignatowicz, doktorand vid KTH och huvudförfattare till rapporten.
I takt med att EU skärper reglerna kring klimatpåverkande ämnen, ökar intresset för köldmedier med låg växthuseffekt, GWP. Forskarna vid KTH har visat hur flera av dessa köldmedier kan brytas ner kemiskt – särskilt i kombination med vissa syntetiska smörjmedel och fukt, läs mer under fördjupning nedan.
Studien från KTH visar att många av de konventionella smörjmedlen är olämpliga i kombination med vissa köldmedier vid högtemperaturdrift.
I tester där köldmedierna utsattes för höga temperaturer under tre veckor, bröts vissa ämnen ner kraftigt. Vattenhalten i köldmediet ökade upp till 26 gånger, och smörjmedlens viskositet minskade med upp till 84 procent. I flera fall bildades även geléliknande eller plastliknande ämnen – ett tecken på att kemisk polymerisering av köldmediet skett.
– Min slutsats är därför att värmepumpsbranschen står vid ett vägskäl. Antingen bör man återgå till mineraloljebaserade lösningar, vilket skulle kräva ändrad systemdesign, eller ta fram en ny generation syntetiska oljor som tål fukt och värme bättre, säger Monika Ignatowicz.
Särskilt instabila var köldmedierna R1233zd(E), R1234ze(E) och R1224yd(Z), medan R1234yf visade bäst stabilitet med vissa smörjmedel. Det senare gällde särskilt för vissa smörjmedel med låg viskositet och lägre andel av så kallade dipentaestrar. Smörjmedlens kemiska sammansättning, särskilt andelen dipentaestrar, påverkar nedbrytningen. Dessutom bröts köldmediet R1234ze(E) ner till vatten.
– De kemiska reaktionerna kan leda till att kompressorn i värmepumpen skadas, vilket i sin tur kan orsaka driftstopp och ökade underhållskostnader, säger Rahmatollah Khodabandeh, medförfattare till rapporten.
Studien pekar på att mineraloljor, som tidigare använts i äldre system, kan vara mer stabila i kombination med vissa köldmedier. Om det inte går att få fram en ny generation syntetiska oljor bedömer forskarna att mineraloljor bör övervägas som alternativ i framtida högtemperaturvärmepumpsystem.
För att säkerställa att systemen fungerar i praktiken, föreslår forskarna långvariga fälttester under verkliga förhållanden. De vill också se utveckling av nya tillsatser som motverkar nedbrytning av köldmedier samt uppdaterade internationella teststandarder från branschorganisationen Air-Conditioning, Heating, and Refrigeration Institute, AHRI, respektive den internationella organisationen American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE.
De smörjmedel forskarna undersökt är polyolester-smörjmedel, eller POE-smörjmedel. De är ofta baserade på förgrenade dipentaestrar, för att klara vissa mekaniska krav vid höga temperaturer. Men dessa smörjmedel har visat sig vara de mest kemiskt instabila när de exponeras mot miljövänliga köldmedier av typen hydrofluorolefiner, HFO, och hydroklorfluorolefiner, HCFO.
Projektet heter ”Miljövänliga smörjmedel för högtemperaturvärmepumpar med låg-GWP-köldmedier”. Det har genomförts av Rahmatollah Khodabandeh och Monika Ignatowicz från KTH tillsammans med Amir Farzaneh från Perstorp. Energimyndigheten har finansierat projektet inom ramen för Termo Innovation.
Den här texten är framtagen med generativ AI och baserad på rapporten ” Miljövänliga smörjmedel för högtemperaturvärmepumpar med låg-GWP-köldmedier”. Texten är faktagranskad och redigerad av Energiforsk.
Pågående
Projektet Prema Heaps ska utveckla metoder för maskininlärning för att kunna förutsäga underhållsbehovet i värmepumpar, och därmed öka effektiviteten. Ett mål är att få fram algoritmer som är praktiskt användbara för värmepumpsproducenter och fjärrvärmeföretag.
Pågående
Ecopack 1 satte världsrekord i utvunnen effekt från mängd köldmedium. Nu i Ecopack 3 är frågan: Hur konstruerar man en värmepump som innehåller max 150 gram naturligt köldmedium, så att den är effektiv i ett lågtempererat termiskt nät?
Pågående
Projektet "Uthållig geotermisk energi för framtiden" ska utveckla maskininlärningsmodeller för akvifär termisk lagring, ATES. Målsättningen är att förbättra drift och styrning av geotermisk energi.
Pågående
I december inleds ett nytt Termoprojekt för att optimera industriella värmepumpar med naturliga köldmedier. Forskare från KTH ska ta fram värmeväxlare som minimerar köldmediefyllningen – och samtidigt bibehåller hög termisk prestanda. Projektledaren Jens Fridh hoppas att projektet kan få stor betydelse för att få bort fossila bränslen inom Europas fjärrvärmesektor.
Pågående
Projektet ska öka förståelsen för tvåfasströmning vid förångning och kondensation i platta kanalgeometrier, av liknande typ som som är vanliga i plattvärmeväxlare. Ett av de konkreta målen är att visa upp kanaler som kan öka värmefaktorn med minst 10 procent.
Avslutad
Projektet studerar hur förväntat kylbehov kommer att utvecklas hos nya och framtida stadsdelar bestående av Nära Noll Energi-Byggnader (NNEB) då den termiska prestandan hos klimatskärmen kommer att förbättras.
Avslutad
Projektet projekt fokuserar på energianvändning och energieffektiva lösningar för ett typiskt skol/campusområde i den besökta regionen i Kina. Som referensfall användes värme- och varmvattensystemet i ett studenthem på ett campusområde beläget i staden Guiyang.
Pågående
Projektets syfte är att utveckla och förbättra den kunskap som krävs för säker användning av brandfarliga köldmedier i kyl- och värmepumpsystem.
Avslutad
Projektet avser att experimentellt verifiera metoder med syfte att få hög systemeffektivitet hos CO2-baserade kyl- och värmepumpssystem då dessa system förväntas att öka de kommande åren som följd av implementering av F-gasförordningen.
Avslutad
Projektet avser att studera ett värmepumpssystem och effektivisera den ur både energi- och eleffektsynpunkt. Detta kommer att ske bl a genom att utveckla en ventilationsåtervinningsvärmeväxlare och utvärdera systemets funktionalitet och effektivitet experimentellt, samtidigt som teoretiska modeller för dess funktion utvecklas.
Värmepumpar kan bli en nyckel för att göra svensk industri mer energieffektiv och klimatsmart. Genom att ersätta traditionella torksystem med värmepumpar kan energianvändningen minska med upp till 70 procent – samtidigt som koldioxidutsläppen sjunker kraftigt. Det visar en rapport från Rise, KTH och Chalmers finansierad av Termo.
Forskare från KTH visar att traditionella metoder ofta underskattar hur mycket närliggande bergvärmesystem påverkar varandra. De tagit fram ett nytt och fritt tillgängligt beräkningsverktyg som visar hur mycket bergvärmesystem påverkar varandra – och hur det går att minska energiförluster.
I framtidens energisystem kan små, effektiva värmepumpar spela en avgörande roll då de minskar transmissionsförluster, möjliggör användandet av spillvärme och ökar värmefaktorn för värmepumpen tack vare det låga temperaturlyftet. Projektet Ecopack 2 har utvecklat värmepumpsystem med naturliga köldmedier som möjliggör energieffektiva termiska nät.
Energimyndigheten har beviljat stöd till det svenska exportnätverket Sweheat & Cooling för ett innovationskluster, som nu startar och kommer drivas i 2,5 år. Klustret ska hjälpa svenska teknik- och fjärrvärmeföretag att träffa europeiska energiföretag för ökad export till den europeiska fjärrvärmemarknaden.
Genom att optimera flödet i borrhålskretsen kan bergvärmepumpar prestera upp till 40 procent bättre. Ett Termoprojekt undersöker hur faktorer som borrhålsdjup och temperaturvariationer påverkar det optimala flödet. Resultaten kan leda till betydande kapacitetsbesparingar i elnätet och ge värdefull kunskap för värmepumpstillverkare, konsulter, installatörer och fastighetsförvaltare som vill optimera framtida eller befintliga installationer.
Termoprogrammets nya etapp 2 gick som en röd tråd genom konferensen Värme- och kyladagen som arrangerades i Stockholm den 13 november. Den öppnades av Energimyndigheten, som påminde om värme och kylas viktiga roll i energiomställningen. Omkring 120 personer var på plats, klart fler än Termoprogrammets tidigare konferenser.
Energimyndigheten vill påskynda omställningen till ett hållbart och robust energisystem. Myndigheten har utlyst 45 miljoner kronor för etablering av innovationskluster.
– 3D-printing är en fantastisk tillverkningsmetod, den öppnar för geometrier som inte varit möjliga att skapa på ett vettigt sätt tidigare. Det säger professor Björn Palm på KTH, som är mitt uppe i ett Termoprojekt för att utveckla kompakta och effektivare värmeväxlare.
Kemi och materialstruktur på nanometernivå minskar frostbildningen och ökar effektiviteten i luftvärmepumpar, enligt ett Termoprojekt från Rise. Resultatet öppnar för att luftvärmepumpar kan användas i kalla klimat i större utsträckning.
Termo välkomnar dig till ett webbinarium om utvecklingen av innovativa värmepumpsystem och hur optimering kan förbättra energieffektiviteten markant. Viktor Ölén från Svenska kyl- och värmepumpföreningen och Willem Mazzotti Pallard från Bengt Dahlgren delar med sig av insikter från sina pågående projekt och hur resultaten kan bidra till hållbara energilösningar.
Termo välkomnar till ett webbinarium med smakprov på vad som sker inom Internationella energirådets program för värmepumpsteknologier, IEA HPT. Caroline Haglund Stignor och Metkel Yebiyo, bägge från Rise, och Björn Palm från KTH kommer presentera.
Den 13 november arrangerar forskningsprogrammet Termo en heldagskonferens om värme och kylas roll i energiomställningen i Stockholm. Under dagen kommer resultat från forskningsprojekt både inom och utom Termo att presenteras, liksom nya projekt från Termos programförlängning varvat med externa talare. Anmälan är nu stängd.
Ta del av resultat från projekt som utvecklar luftvärmepumpstekniken genom att minska frostuppbyggnaden och utnyttja 3D-utskrift för att skapa innovativa värmeväxlare.
Den 19 oktober kommer Termodagen 2023. Forskare inom värme och kyla har stor betydelse för att sprida kunskap till politiska beslutsfattare och samhället i stort. Kunskapen som kommer fram inom Termo ska bidra till att utforma framtidens energisystem. Under den här dagen vill vi öka engagemanget och möjligheten till samverkan.
Digital workshop där Energimyndigheten informerar om sina tankar kring strategin för framtidens värme och kyla.
Ett webbinarium som presenterar värme, kyla och flexibilitet som en del av framtidens energisystem.
Flera av Termoprogrammets projekt anknyter till teknologier som främjar sektorkoppling och flexibilitet i systemet – till exempel värmepumpar. Det belystes under det här webbinariet.
