Numerical simulation of an integrated CO2 heat pump/chiller and thermal storage system for a hotel in tropical weather conditions

Abstract

Oppgaven undersøker numerisk ytelsen til en CO2 varmepumpe kjøleenhet integrert med en ejektor for å dekke behovet for kjøling og varmtvann (DHW) til et hotell i India. Systemet er komplett med fem lagdelte lagringstanker for termisk energi i serien og et kjøletårn. Basert på varme- og kjølebehov, bestemmer det avanserte kontrollsystemet systemets driftsmodus; enten samtidig oppvarming og kjøling, kun kjøling eller kun oppvarming. I tillegg veksler den mellom å implementere kjøletårnet som kjøleribbe eller kilde for systemet. Simulerings- og kontrollsystemet gjøres i Modelica med implementering av TIL- og MBL-bibliotekene. Det simulerte systemet har en gjennomsnittlig COP på 6 for varmebelastninger på 50kW med samtidige kjølebelastninger på 35kW.

The thesis investigates numerically the performance of a CO2 heat pump chiller unit integrated with an ejector to provide for the cooling and Domestic Hot Water (DHW) demands of a hotel in India. The system is complete with five in-series stratified heating thermal energy storage tanks and a cooling tower. Based on heating and cooling demands, the advanced control system decides the system operating mode; either simultaneous heating and cooling, cooling only, or heating only. In addition, it switches between implementing the cooling tower as a heat sink or source for the system. The simulation and control system are done in Modelica with implementation of the TIL and MBL libraries. The simulated system has an average COP of 6 for heating loads of 50kW with simultaneous cooling loads of 35kW.