Integration of R744 and R290 Heat Pumps for Two-family Houses
Abstract
Forbruk av varmt tappevann og romoppvarming er store energiposter, og st˚ar for detmeste av energien som leveres til boliger i kalde klima. Varmepumpesystemer utnytterenergi i omgivelsene for ˚a redusere bruk av elektrisk strøm til oppvarming. I dag erbruken av varmepumper for oppvarming av varmt tappevann utilstrekkelig, mye grunnetbegrensninger i de konvensjonelle varmepumpene p˚a markedet. ˚A standardisere fremtidsrettede varmepumper med naturlige kjølemedier, for boliger, kapable til ˚a dekke behovetfor varmt tappevann og romoppvarming kan derfor sterkt redusere behovet for elektriskenergi i kaldere klima, og med det redusere CO2 utslipp.Denne rapporten beskriver metodene for ˚a lage en digital replika av et varmepumpesystemi Dymola for ˚a kunne simulere og analysere effekter av endringer i grensebetingelser ellerimplementering av ny maskinvare og programvare. Varmepumpesystemet dekker behov tilrom- og tappevannsoppvarmingmed naturlige kjølemedier, en karbondioksid (R744/CO2)varmepumpe som varmer tappevann og gulvvarme, og en propan (R290) varmepumpesom løfter temperaturen p˚a tur-vannet ved behov. Kartlegging av ytelsen til disse oppvarmingssystemene kan bruker til ˚a videre utvilke standardiserte varmepumper for romog varmtvannsoppvarming i boligbygg. Domestic hot water (DHW) and space heating are significant energy demands consumingmost of the energy delivered to residential buildings in colder climates. Heat pumpingsystems utilise surrounding energy to reduce the use of electrical power. Today the utilisation of heat pumps for DHW and space heating is limited, largely due to limitations inconventional heat pumps and accessibility. Standardising contemporary heat pumps withnatural refrigerants, capable of also heating DHW for use in residential buildings, can,therefore, significantly reduce the electrical power consumption in colder climates and, inturn, reduce CO2 emissions.This report describes the methods of creating a digital heat pump system replica in Dymolato simulate and analyse the effects of changes to boundary conditions or the implementation of new hardware and software. The heat pumping system covers DHW and spaceheating demands with natural working fluids, a carbon dioxide (R744/CO2) heat pumpheating both hydronic and domestic hot water and a propane (R290) heat pump reheating hydronic supply water. Documenting the performance of these systems can be usedto further develop standardised heat pumps for space and DHW heating in residentialbuildings.