| dc.description.abstract | Masteroppgaven er en videreføring av et fordypningsprosjekt gjennomført av studenten høsten 2012. Masteroppgaven ble gjennomført ved Norges Tekniske og Naturvitenskapelige Universitet, institutt for energi- og prosessteknikk, våren 2013. Målsettingen for oppgaven var å effektivisere prosess og komponenter for en tappevannsvarmepumpe med CO2 som arbeidsmedium på Tine Meieriet Tunga. I samarbeid med Cadio AS ble det valgt å fokusere på størrelsen på systemtanken, gasskjølerytelsen ved forskjellig trykk og turtall, og om oljeretursystemet virker i tilfredsstillende grad. I fordypningsprosjektet ble systemtanken i anlegget vurdert til å være av utilstrekkelig størrelse til å ivareta tappevannsvariasjoner på meieriet. Det ble av den grunn utviklet et regneark for å beregne optimal størrelse på systemtanken. I regnearket beregnes elektrisitets- og fjernvarmeforbruk ved målt tappevannsforbruk og en valgt størrelse på varmepumpe og systemtank. Systemtankens volum kan endres, og nytt fjernvarme- og elektrisitetsbehov beregnes. Tappevannsbehovet ble logget over en driftsuke og det ble antatt at hver driftsuke er lik over året, noe som stemmer godt for meieriet. Det ble gjort beregninger for systemtankvolum mellom 1000 og 5000 liter. For å sammenligne de ulike alternativene ble det produsert et regneark hvor nåverdikvotienten og inntjeningstid for hvert alternativ beregnes. Optimalt systemtankvolum ble beregnet til 3000 liter med en inntjeningstid på 4,3 år. Årlig besparelse for investeringen er i underkant av 14.000 kr. Det forventes at anlegget vil få høyere effektfaktor dersom det investeres i en større systemtank, da varmepumpen vil få mer kontinuerlig drift. Gasskjølerytelsen ble i fordypningsprosjektet målt og beregnet til å ligge lavere enn den prosjekterte ytelsen. Det ble antatt at årsaken til den lave gasskjølerytelsen var at kompressoren gikk med 50 Hz og ikke 60 Hz som var designverdien. Den var av denne grunn ønskelig å vurdere gasskjølerytelsen ved forskjellig turtall på kompressoren. Gasskjølerytelsen ble vurdert ved 30, 50 og 60 Hz ved gasskjølertrykk mellom 95 og 115 bar. Beregninger viste at et pinch-punkt vil oppstå inne i gasskjøleren ved trykk lavere enn 110 bar. Pinch-punktet bør ligge i utløpet av gasskjøleren for ikke å begrense varmeoverføringen. Optimalt gasskjølertrykk ble beregnet til 105 bar. Gasskjølerytelsen ved 105 bar er i følge beregningene 88 og 146 kW for henholdsvis 30 og 50 Hz. Beregnet effektfaktor var 3,5 for 30 Hz og 3,6 for 50 Hz. Ved 60 Hz og 115 bar som er designverdiene til varmepumpen ble gasskjølerytelsen beregnet til 182 kW, noe som tilsvarer den prosjekterte ytelsen. Dette kan bekrefte teorien om at den lave gasskjølerytelsen skyldes at kompressoren kjøres på 50 Hz. Ved 60 Hz har varmepumpen en effektfaktor på 3,5 ved gasskjølertrykk mellom 95 og 115 bar. Oljeretursystemet i varmepumpen er et enkelt system basert på ejektorprinsippet hvor tørrmettet CO2 strømmer gjennom en dyse slik at trykket reduseres. Drivkreftene for oljeretur er trykkforskjell mellom væskeutskiller og dysen, og væskesøylen som bygger seg opp i væskeutskilleren. Det har ikke blitt gjennomført detaljerte beregninger på oljeretursystemet ved tidligere anledninger, og det ble av den grunn valgt å regne gjennom systemet ved 30 og 50 Hz. Av beregningene så man at oljeretursystemet på tappevannsvarmepumpen på Tine er følsomt for ytelsesendringer, men at oljeretursystemet fungerer ved både 30 og 50 Hz. Ved 30 Hz er beregnet høyde på væskesjiktet i tanken 49 cm (høydedifferanse mellom væskesjikt og dyse 11 cm), og ved 50 Hz er tanken tilnærmet tom (høydedifferanse 68 cm). Det økte væskenivået i væskeutskillerne vil føre til at oljenivået i kompressorhuset synker noe. | nb_NO |
