Miljøprojekt, 1074 – Kombineret brugsvands- og rumvarmepumpe med CO2 som kølemiddel

Kombineret brugsvands- og rumvarmepumpe med CO₂ som kølemiddel

Sammenfatning og konklusioner

Nærværende projektrapport beskriver gennemførelsen af projektet "Kombineret brugsvands- og rumvarmepumpe med CO₂som kølemiddel". I projektet er der udviklet en kombineret brugsvandsvarmepumpe til opvarmning af brugsvand og til rumvarmeproduktion.

Projektet viser, at CO₂har fremragende egenskaber i systemer, hvor der ønskes en høj temperatur på gaskølersiden, samt at det er muligt at kombinere brugsvandsproduktion med rumvarmeproduktion.

Der er i projektet gennemført en række analyser af forskellige systemløsninger, og der er afslutningsvis opbygget en prototype, der er testet i laboratorium efter en gældende hollandsk standard for brugsvandsvarmepumper. Den opbyggede prototype er konstrueret uden rumvarmedelen, som alene er analyseret ud fra beregninger. Baggrunden for denne beslutning er, at der p.t. ikke foreligger anvendelige europæiske standarder for test af kombinerede systemer, og da systemets samlede effektivitet primært afhænger af temperaturen ud af gaskøleren, blev det besluttet ikke at ofre kræfter på opbygningen af det kombinerede system i prototypeudgaven af apparatet. Der er i stedet givet en række forslag til, hvorledes systemet med rumvarmedel kan opbygges.

Hovedkomponenterne anvendt i prototypen (kompressor, vekslere, ventil, styring og beholder) er alle delvist kommercielt tilgængelige, hvilket betyder, at fokus har været rettet mod systemopbygningen. Der er i projektet gennemført en række CFD-beregninger på gaskøleren i varmtvandsbeholderen, og disse resultater viser vigtigheden af den rette udformning og placering af gaskøleren.

Den gennemførte laboratorieprøvning af apparatet viser, at varmepumpeanlæggets COP ved tapning af brugsvand, i henhold til hollandsk standard, ligger på 1,4-1,5, hvilket ikke umiddelbart er tilfredsstillende. Men taget i betragtning, at apparatet er en prototypevarmepumpe, hvor der efterfølgende bør gennemføres en produktmodning / optimering, må resultatet betragtes som værende relativt fornuftigt.

Forbedringsforslag:

Varmetab fra kompressor bør reduceres – varmetabet er relativt stort og går principielt til spilde i processen.
Forbedring af gaskøler, således at der opnås en lavere afgangstemperatur fra gaskøleren. Netop afgangstemperaturen er alfa og omega i bestræbelserne på at optimere processen.
Optimeret fyldningsbestemmelse, som passer til den aktuelle afgangstemperatur fra gaskøleren. Den gennemførte fyldningsbestemmelse er foretaget ved afgangstemperatur for gaskøleren = 36 °C
Trykrør burde løbe ind i toppen af beholderen og ikke i bunden, således at den varme trykgas afgiver sin varme (ved høj temperatur) netop i den zone af beholderen, hvor der er behov for høj temperatur.

Ved anvendelse af den resterende varme fra gaskøleren til opvarmningsformål vil den reelle afgangstemperatur fra gaskøleren kunne sænkes væsentligt (ned til omkring 30 °C), hvilket vil forbedre den samlede proces med op mod 70%.

En samlet opsummering på projektets resultater:

Det er i projektet lykkes at konstruere en prototypevarmepumpe med CO₂som kølemiddel, der, såfremt de kommercielle forudsætninger er til stede, med visse tekniske justeringer kan sættes i en egentlig serieproduktion.