Evaluation of a reversible NH3 heat pump unit

Abstract

Denne rapporten er laget for å evaluere en reversibel NH3 varmepumpe som GK har installert i sitt kontorbygg i Folke Bernadottes Vei 40 i Bergen. Rapporten tar for seg teoretisk bakgrunnsmateriale relevant for NH3-systemer, beskriver varmepumpen og viser resultatene av simuleringer av varmepumpen ved ulike driftsmoduser.

Modellene er laget i simuleringsverktøyet Modelica. Hovedfokuset har vært å lage modeller som simulerer de faktiske forholdene ved anlegget for å vurdere om varmepumpen fungerer som den skal, og å simulere to-stegs kompresjon for å finne potensiell energibesparelse ved å bruke to-stegs kompresjon mer enn tilfellet er i dag. For å finne COP-verdien, også kalt effektfaktoren, har simuleringer blitt gjort for å finne kjøle- og varmebidraget fra varmepumpen, massestrømmen til kjølemediet gjennom systemet og entalpiverdier ved ulike stadier i syklusen.

Resultatene som er presentert i rapporten gir en klar indikasjon på at det å bruke to-stegs kompresjon ved andre tilfeller enn kun når utetemperaturen er lavere enn -10 grader C, som er innstillingen som brukes i dag, vil spare energibruken til kompressorene. Den potensielle energibesparelsen funnet fra simuleringene er dog ikke stor nok til å rettferdigjøre å bruke ressurser på å endre systemet.

This report examines a NH3 heat pump unit that is installed at GK's offices at Folke Bernadottes Vei 40 in Bergen, Norway. The report seeks to present relevant information about the heat pump to better understand the system, and subsequently make models to simulate the system to evaluate its performance.

The models that have been employed as the basis for the simulations have been designed in Modelica, a simulation program with specialized heat pump applications. The models of the system are simplified versions of the real heat pump, and does not take into account all of the different components of the real system. The simulations primarily seek to establish the performance of the system in single-stage compression, and to find what the performance would be if it instead was using two-stage compression with different configurations and ambient conditions.

The results found in this report indicate that the performance of the system could be improved slightly by changing the settings of when the heat pump should use two-stage rather than single-stage compression. The level of potential energy- and economical savings indicated by these findings, however, appear too slim to warrant spending resources on making the necessary changes to the system.