The global demand for heat as the primary source of final energy underscores the urgency of decarbonizing the heating sector to foster sustainability. Heat pumps are crucial in achieving sustainability, particularly in district heating applications, offering efficient centralized heating solutions. However, certain refrigerants used in heat pumps have environmental implications, prompting the European Union to introduce the F-Gas Regulation and PFAS Ban proposal to phase out harmful options. This study focuses on performance analyses of natural and synthetic refrigerant options applicable to heat pump systems with a heating capacity of 10 MW and above in district heating applications. Comparative evaluations were conducted under five distinct boundary conditions, using R134a as the current refrigerant. Moreover, to understand performance variations caused by seasonal temperature changes, additional general boundary conditions were introduced for further comparison. The research demonstrates that R717(Ammonia) performs best among the tested refrigerants, followed by R600a and R152a, with commendable results. However, performance alone is insufficient for refrigerant selection. Safety analysis revealed that despite its high performance, ammonia may not be a suitable choice due to its toxic nature. Thus, when considering performance, technological compatibility, and safety aspects, R152 or R600a refrigerants emerge as more appropriate options for these applications. The study highlights the importance of identifying environmentally friendly and efficient refrigerants for heat pump systems in district heating applications. By considering various performance scenarios and safety considerations, decision-makers can make informed choices to decarbonize the heating sector effectively, contributing to a more sustainable and eco-friendly world. / Den globala efterfrågan på värme som den primära källan till slutlig energi understryker vikten av att ta bort koldioxid från värmesektorn för att främja hållbarhet. Värmepumpar är avgörande för att uppnå hållbarhet, särskilt i fjärrvärmeapplikationer, och erbjuder effektiva centraliserade värmelösningar. Vissa köldmedier som används i värmepumpar har dock miljökonsekvenser, vilket får EU att införa F-gasförordningen och PFAS-förbudsförslaget för att fasa ut skadliga alternativ. Denna studie fokuserar på prestandaanalyser av naturliga och syntetiska köldmediealternativ som är tillämpliga på värmepumpsystem med en värmekapacitet på 10 MW och mer i fjärrvärmeapplikationer. Jämförande utvärderingar utfördes under fem distinkta gränsförhållanden, med användning av R134a som aktuellt köldmedium. Dessutom, för att förstå prestandavariationer orsakade av säsongsbetonade temperaturförändringar, introducerades ytterligare allmänna randvillkor för ytterligare jämförelse. Forskningen visar att R717 (Ammoniak) presterar bäst bland de testade köldmedierna, följt av R600a och R152a, med lovvärda resultat. Enbart prestanda är dock otillräcklig för val av köldmedium. Säkerhetsanalys visade att trots dess höga prestanda kanske ammoniak inte är ett lämpligt val på grund av dess giftiga natur. Sålunda, när man överväger prestanda, teknisk kompatibilitet och säkerhetsaspekter, framstår R152 eller R600a som mer lämpliga alternativ för dessa applikationer. Studien belyser vikten av att identifiera miljövänliga och effektiva köldmedier för värmepumpsystem i fjärrvärmeapplikationer. Genom att överväga olika prestationsscenarier och säkerhetsöverväganden kan beslutsfattare göra välgrundade val för att minska koldioxidutsläppen från värmesektorn på ett effektivt sätt, vilket bidrar till en mer hållbar och miljövänlig värld.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-339306 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Balyaligil, Görkem |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:585 |
Page generated in 0.0132 seconds