Return to search

Heat Pump Data Performance Analysis of Large Scale Ground Source Heat Pump Systems

This study aimed at refining and improving current methodology concerning large-scale heat pump performance. This study was performed on two large-scale ground source heat pumps located in Solna (Stockholm). These were connected to an aquifer thermal energy storage system which provided heating and cooling for two office buildings. The heat pumps had been equipped with preliminary sensors from the BMS (Building management system) and been in operation since 2016. In 2019, additional detailed measurement equipment from ClimaCheck was installed to collect comprehensive data from the heat pumps to allow a more comprehensive performance evaluation. This study was primarily performed by data pre-processing of the BMS-data and the ClimaCheck-data. Once this was done, the ClimaCheck parameters were backtracked and recalculated. Subsequently new models for system evaluation was implemented. The most desired parameter to replace in the ClimaCheck model was the mass flow rate, which they obtain though an energy balance over the compressors. The latter part of the study was to see whether the BMS had sufficient data to provide the same information as ClimaCheck. This was done by implementing a regression of the BMS-data, where the heating and cooling capacities from ClimaCheck were used as targets. The results from the study showed that implementing a mass flow rate based upon compressor efficiency instead of an assumed heat loss was difficult and only reliable for higher loads. When evaluating the ClimaCheck parameters, interesting results were found concerning their calculations for the heating capacity, which might not be calculated the way they express in their formulas. The regression from the BMS-data was proven difficult because of the insufficient and lacking data for some instances. Five different models were produced and compared, some models showed accuracy up to 95% depending on the desired metric. It can be concluded that it is possible to estimate the key performance indicators using the BMS-data. It yields good results for the COP’s and very accurate results for the SPF’s over a year. This makes it possible to evaluate the heat pump performance for years prior to the installation of the ClimaCheck system. / I den här studien analyseras metodiken för att bestämma prestandan hos industriella värmepumpar. Studien utfördes i Solna utanför Stockholm på ett värmepumpsystem som är kopplat till en grundvattenkälla. Systemet tillförde uppvärmning och kylning till tv˚a kontorsbyggnader. Systemet har varit i drift sedan 2016 och i samband med installation s˚a sattes sensorer upp f¨or att kontrollera systemet. Dessa sensorer ¨ar kopplade till bygnadernas BMS, som är utvecklat av Siemens. I början av 2019 anlitades företaget ClimaCheck för att installera ytterligare ett mätsystem, så att värmepumparnas prestanda kunde analyseras. Denna studie utfördes endast på värmepumparna som bara utgjorde en liten del av hela systemet. Till en början fokuserade studien på analys och databehandling av all data, både på datan från Siemens och ClimaCheck. Med hjålp av den uppmätta ClimaCheck-datan verifierades sedan ClimaChecks metod, genom att implementera ClimaChecks beräkningar i python. Detta gjordes primärt för att både kunna verifiera och sedan kunna implementera en möjlig förbättring i massflödet som ClimaCheck använder i sin modell. Sedan gjordes flera regressionsmodeller med BMS variabler, där targetvariablen sattes till antingen ClimaChecks beräknade värmeeffekt eller kyleffekt, beroende på vilken av dem som analyserades. Anledningen till detta var att BMS-datan inte innehåller de mätpunkter som krävs för att teoretiskt bestämma kapaciteterna. När det nya mass flödet introducerades blev resultatet inte önskvärt och den nya modellen var bara tillämpbar då värmepumparna gick på max effekt. När ClimaChecks beräkningar och parametrar återskapades hittades intressanta resultat angående värmekapaciteten. Den gick inte att återskapa med deras enthalpiberäkningar, utan den hittades istället med en annan metod. Regressionen som gjordes gav goda resultat om man bortser från vissa antaganden som gjorts. Regressionen kunde beroende på vilken parameter som efterfrågades ha en noggrannhet på upp till 95%. Studien visar att ClimaCheck har en bra och fungerande modell men den kan förbättras. Den tar även upp hur viktigt det är med data för att ordentligt och effektivt kunna utvärdera system. Slutligen kommer studien åskådliggöra en god metodik för hur data kan hanteras och tillämpas. Systemutvärdering är av yttersta vikt för att reducera energikostnader och många system skulle behöva utvärderas.

Identiferoai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-276072
Date January 2020
CreatorsNorrman, Marcus, Monthan, Felix
PublisherKTH, Energiteknik, KTH, Energiteknik
Source SetsDiVA Archive at Upsalla University
LanguageEnglish
Detected LanguageSwedish
TypeStudent thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text
Formatapplication/pdf
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
RelationTRITA-ITM-EX ; 2020:224

Page generated in 0.0449 seconds