SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

En presentation över ämnet: "SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut"— Presentationens avskrift:

1 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

2 Utveckling av effektiva indirekta värmepumpar
P05 - Effsys Expand Forskardagar Utveckling av effektiva indirekta värmepumpar

3 Finansiärer och deltagande företag
Huvudfinansiär: Energimyndigheten Medfinansiärer och deltagande företag Airec Danfoss värmepumpar Projektledare SP: Ola Gustafsson

4 Disposition Bakgrund Syfte och mål med projektet
Genomgång av projektets olika delar Preliminära resultat

5 Indirekt värmepump Uteenhet Inneenhet
Värme- system Uteluft Expansionsventil Filter Värmebärare/köldmedium värmeväxlare Kompressor Inneenhet Uteenhet Köldbärarkrets Tank för värmebärare till avfrostning Uteluft-värmeväxlare

6 Bakgrund Indirekta värmepumpar har flera fördelar kontra direktexpanderande, men också nackdelar Mindre utomhusbuller Mera driftsäkra vid strömavbrott Behöver ett extra värmeöverföringssteg Val av värmeväxlare bestäms i stort av pris och ”energiprestanda”. I dagsläget används konventionella värmeväxlare med runda tuber som inte till fullo utnyttjar potentialen. Indirekt värmepump medför enfasflöde och potential för vx med laminärströmning  låga tryckfall. Värmeväxlaren i en uteenhet hos en värmepump bestämmer i stort driften för fläkten och därmed också ljudnivån.

7 Bakgrund Indirekta värmepumpar har flera fördelar kontra direktexpanderande, men också nackdelar Mindre utomhusbuller Mera driftsäkra vid strömavbrott Behöver ett extra värmeöverföringssteg Val av värmeväxlare bestäms i stort av pris och ”energiprestanda”. I dagsläget används konventionella värmeväxlare med runda tuber som inte till fullo utnyttjar potentialen. Indirekt värmepump medför enfasflöde och potential för laminärströmning  låga tryckfall. Värmeväxlaren i en uteenhet hos en värmepump bestämmer i stort driften för fläkten och därmed också ljudnivån.

8 Bakgrund Indirekta värmepumpar har flera fördelar kontra direktexpanderande, men också nackdelar Mindre utomhusbuller Mera driftsäkra vid strömavbrott Behöver ett extra värmeöverföringssteg Val av värmeväxlare bestäms i stort av pris och ”energiprestanda”. I dagsläget används konventionella värmeväxlare med runda tuber som inte till fullo utnyttjar potentialen. Indirekt värmepump medför enfasflöde och potential för laminärströmning  låga tryckfall. Värmeväxlaren i en uteenhet hos en värmepump bestämmer i stort driften för fläkten och därmed också ljudnivån.

9 Bakgrund Indirekta värmepumpar har flera fördelar kontra direktexpanderande, men också nackdelar Mindre utomhusbuller Mera driftsäkra vid strömavbrott Behöver ett extra värmeöverföringssteg Val av värmeväxlare bestäms i stort av pris och ”energiprestanda”. I dagsläget används konventionella värmeväxlare med runda tuber som inte till fullo utnyttjar potentialen. Indirekt värmepump medför enfasflöde och potential för laminärströmning  låga tryckfall. Värmeväxlaren i en uteenhet hos en värmepump bestämmer i stort driften för fläkten och därmed också ljudnivån.

10 Syfte Det övergripande syftet med projektet är att hitta och utvärdera en design på en värmeväxlare som möjliggör en energieffektiv och tyst indirekt värmepump vilken värmepumpstillverkare kan vidareutveckla för hemma- och exportmarknaden.

11 Mål Framtagande av en pålitlig modell för utedelen hos indirekta värmepumpar som kan användas i projektet samt vid vidare undersökningar och vid design av värmepumpssystem. Bestämning av en väl fungerande geometri hos en värmeväxlare som gör ett indirekt värmepumpssystem konkurrenskraftigt på marknaden. Framtagande av en energieffektiv avfrostningsstrategi för den valda värmeväxlaren.

12 Mål Framtagande av en pålitlig modell för utedelen hos indirekta värmepumpar som kan användas i projektet samt vid vidare undersökningar och vid design av värmepumpssystem. Bestämning av en väl fungerande geometri hos en värmeväxlare som gör ett indirekt värmepumpssystem konkurrenskraftigt på marknaden. Framtagande av en energieffektiv avfrostningsstrategi för den valda värmeväxlaren.

13 Mål Framtagande av en pålitlig modell för utedelen hos indirekta värmepumpar som kan användas i projektet samt vid vidare undersökningar och vid design av värmepumpssystem. Bestämning av en väl fungerande geometri hos en värmeväxlare som gör ett indirekt värmepumpssystem konkurrenskraftigt på marknaden. Framtagande av en energieffektiv avfrostningsstrategi för den valda värmeväxlaren.

14 Genomförande Arbetspaket 1 – modellering
Arbetspaket 2 – prototyp och mätningar Arbetspaket 3 – modellvalidering samt optimering Slutrapportering: Kommentar till projektstatus

15 Genomförande Arbetspaket 1 – modellering – 2015/2016
Utvärdera flera värmeväxlartyper med hjälp av en modell baserad på empiriska korrelationer samt värmeväxlarteori. Kravspecifikation samt optimeringsvillkor har tagits fram tillsammans med de deltagande företagen. Värmeväxlare med platta tuber samt plattvärmeväxlare med vätska i vartannat mellanrum och luft i vartannat jämförs mot konventionella värmeväxlare med runda tuber. CFD modellering används av ett av de deltagande företagen i de fall det är nödvändigt för att undersöka egenskaper hos värmeväxlarna. Energieffektivitet samt bullernivåer utvärderas. Leverabler: Modell för utvärdering av värmeväxlare. Resultat i form av en eller flera värmeväxlare med goda egenskaper som ska utvärderas vidare.

16 Genomförande Arbetspaket 1 – modellering – 2015/2016
Utvärdera flera värmeväxlartyper med hjälp av en modell baserad på empiriska korrelationer samt värmeväxlarteori. Kravspecifikation samt optimeringsvillkor har tagits fram tillsammans med de deltagande företagen. Värmeväxlare med platta tuber samt plattvärmeväxlare med vätska i vartannat mellanrum och luft i vartannat jämförs mot konventionella värmeväxlare med runda tuber. CFD modellering används av ett av de deltagande företagen i de fall det är nödvändigt för att undersöka egenskaper hos värmeväxlarna. Energieffektivitet samt bullernivåer utvärderas. Leverabler: Modell för utvärdering av värmeväxlare. Resultat i form av en eller flera värmeväxlare med goda egenskaper som ska utvärderas vidare.

17 Genomförande Arbetspaket 1 – modellering – 2015/2016
Utvärdera flera värmeväxlartyper med hjälp av en modell baserad på empiriska korrelationer samt värmeväxlarteori. Kravspecifikation samt optimeringsvillkor har tagits fram tillsammans med de deltagande företagen. Värmeväxlare med platta tuber samt plattvärmeväxlare med vätska i vartannat mellanrum och luft i vartannat jämförs mot konventionella värmeväxlare med runda tuber. CFD modellering används av ett av de deltagande företagen i de fall det är nödvändigt för att undersöka egenskaper hos värmeväxlarna. Energieffektivitet samt bullernivåer utvärderas. Leverabler: Modell för utvärdering av värmeväxlare. Resultat i form av en eller flera värmeväxlare med goda egenskaper som ska utvärderas vidare.

18 Modellering – olika värmeväxlartyper
Tp,t Tp,l b D Krav på geometri och effekt

19 Modellering – olika värmeväxlartyper
Tp,t Tp,l b D Utvärderar nödvändigt deltaT (påverkar behov av avfrostning) samt bullernivå (ASHRAE): 𝐿 𝑊 = 𝐾 𝑊 +10 𝑙𝑜𝑔 𝑉 𝑎 +20 𝑙𝑜𝑔∆𝑝

20 Designparametrar som utvärderas
Maximum number of parallel circuits Number of parallel circuits divided by 2 Number of parallel circuits divided by 3 4 6 Brineflöde Värmeväxlardjup Matning av brineflöde

21 Beroende av designparametrar
Brineflöde

22 Beroende av designparametrar
4 6 Krav: 7kW

23 Genomförande Arbetspaket 2 – experiment - 2016
Utvärdering av de värmeväxlare som valdes i arbetspaket 1 experimentellt. Bygga prototypvärmepumpar för att utvärdera värmeväxlarna. Experimentell utvärdering kommer att ske i SPs regi i samverkan med de deltagande företagen. Energieffektivitet, bullernivå, påfrysning samt avfrostningsegenskaper kommer att studeras. Leverabler: Mätresultat för de valda värmeväxlarna i värmepumpsapplikation.

24 Genomförande Arbetspaket 3 – modellvalidering samt optimering – 2017
Jämförelse mellan mätresultat och modell. Anpassning av modell samt undersökning av några ytterligare design- och/eller driftsparametrar med hjälp av den uppdaterade modellen. Eventuellt test med uppdaterad vx-prototyp. En energieffektiv avfrostningsstrategi kommer att tas fram vilken baseras på resultat från mätningarna och modelleringen. Leverabler: En modell som är validerad mot mätresultat, föreslagen design på värmeväxlare samt avfrostningsstrategi.

25

26 Tidigare relaterade projekt
Doktorandprojekt Ola Gustafsson – indirekta värmepumpar Design av vx för att minimera buller Undersökning av olika vx-geometrier Doktorandprojekt Caroline Haglund Stignor – Vx för kyldiskar Optimal design på vx för kyldiskar Utvärdering av ny vx-design i kyldisk med Airec