I denne rapporten er det blitt gjort en detaljert analyse av varmepumpeanlegget på Skøyen Vest i Oslo. Anlegget er verdens største varmepumpeanlegg som benytter grovrenset kloakk som varmekilde. Varmepumpeanlegget består av to varmepumpeaggregater, VP1 og VP2 som til sammen har en ytelse på 27,6 MW. Varmepumpene er likt bygd opp og benytter R-134a som arbeidsmedium i en to trinns varmepumpeprosess med 40 bars, to - trinns turbokompressor. Det høye driftstrykket gjør at varmepumpene kan levere fjernvarmevann med en turtemperatur på 90oC. Varmepumpene benytter underkjølingsvarmevekslere i tillegg til kondensatorer. Varmepumpene opererer normalt i serie, det vil si at returvannet først forvarmes i underkjølerne, før det varmes opp til 90oC i kondensatorene. I en slik sammenkobling er underkjølerne parallellkoblet og kondensatorene seriekoblet i forhold til returvannet. Dette for å utnytte varmepumpenes ulike kapasitet og øke varmepumpeanleggets totale COP. Varmepumpene er også utstyrt med hver sin 4-veis ventil som alternerer strømningsretningen på kloakken gjennom fordamperne en gang i timen. Dette for å hindre akkumulasjon av masse fra kloakken i fordamperen. Rapporten viser at anlegget fungerer meget godt. Med kondenseringstemperatur på 90oC opererer varmepumpene nære kritisk punkt for R-134a. I dette området er strupningstapet stort og dette utnyttes i underkjølerne som står for ca 20 % av total varmeytelse for anlegget. I rapporten er det blitt sett på om naturlige arbeidsmedier som CO2 og ammoniakk kan erstatte R-134a i store varmepumpeanlegg. R-134a har en GWP på 1300 og er derfor svært miljøskadelig. Teoretiske beregninger i denne rapporten viser også at ammoniakk oppnår en COP som er ca. 6 % høyere enn R-134a i en to - trinns varmepumpeprosess med kondenserings og fordampningstemperatur på henholdsvis 90oC og 2,5oC, underkjøling på 15 K og ellers like driftsbetingelser. Ammoniakk har gode varmeoverføringsegenskaper. Dersom disse blir tatt med i beregningene, slik at kondenserings og fordampningstemperatur endres til 88oC og 4oC blir økningen i COP ca 11 % i forhold til R-134a. I rapporten er det også sett på enkle tiltak som kan øke anleggets COP. Dersom turtemperaturen senkes vil dette føre til en lavere kondenseringstempertur som vil gi an høyere COP for anlegget. Teoretiske beregninger gjort i denne rapporten viser at både COP og varmeytelsen øker tilnærmet lineært med synkende kondenseringstemperatur. Dersom en slik senkning av turtemperaturen gir en øking i spisslasten vil tiltaket virke mot sin hensikt da varmepumpene alltid vil være mer energieffektive enn elektro- og oljekjeler. En reduksjon av returtemperaturen i fjernvarmenettet ville også være positivt for varmeleveransen fra varmepumpene. Teoretiske beregninger viser at jo høyere returtemperaturen er, desto mindre blir varmeleveransen fra varmepumpene når turtemperaturen er fastsatt til 90oC og volumstrømmen gjennom kondensatoren holdes konstant. I rapporten er det også sett på hvordan beleggdannelse i VP1s fordamper påvirkes av den regelmessige endringen av strømningsretningen på kloakkvannet. Data fra fordamperen ble hentet ut fra varmepumpenes driftsdatabase for vinteren 2008. De utleste verdiene ble sammenlignet med verdiene for et identisk, rent fordamperrør. På denne måten ble det beregnet en foulingfaktor Rf for fordamperrørene. Trykktapet i fordamperen ble også analysert ved å lese ut effektbehov til kloakkpumpen fra driftsdatabasen. Resultatene viser at strømningsendringen i fordamperen har minimalt og si for varmeovergangen mellom kloakkvannet og arbeidsmediet, men den har en betydelig effekt på trykktapet i fordamperen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ntnu-10457 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Sveinall, Olav |
| Publisher | Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for energi- og prosessteknikk, Institutt for energi- og prosessteknikk |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Norwegian |
| Detected Language | Norwegian |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0017 seconds