Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Field measurements evaluation and modeling of CO2 heat pump for residential building (Gamen 12)
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Carbon dioxide, as a natural refrigerant, is safe and environment-friendly. It is also an economic refrigerant which can be utilized in residential heat pumps. Analysis has been done to evaluate the performance of the CO2 heat pump in Gamen 12 (Skrapan) in the Sodermalm area, owned by Vasakronan; which is a real estate company. The building satisfies its heating needs through connecting to the district heating network.

Furthermore, the CO2 heat pump was installed to recover the available high- potential- waste energy from the building. The evaluation starts with one year of field measurements of an existing system (May 2017 to May 2018). Additionally, quality control and a revision of the data are essential to have the most accurate values. The use of necessary equations is then followed to estimate and establish the critical parameters to the heat pump's performance. For instance, some of the essential parameters include temperature and pressure.

In this study, a numerical model was used to present four different scenarios which handle the parameters that impact the performance of the heat pump. These scenarios also aim to improve the system for future installations. The results show that the performance of the heat pump can be improved by 16% and 14% respectively when the outlet gas-cooler temperature and the evaporation temperature are optimized. The best performance of the system is achieved when the outlet gas-cooler temperature decreased, and the evaporation temperature increased simultaneously. This change yielded to the best optimal value, which is up to 30% higher than the previous performance. Another scenario was created for future installations. In this scenario, it was assumed that the heat pump consists of three gas coolers, two of which were utilized for heating domestic water while the third one was used for space heating. Results showed that the new installed scenarios were economically promising and yielded in better performance of the system. Finally, an economic assessment was adopted in this study which showed cost-saving effect at a specific running capacity of the system; 8% of the total cost which equal to 168 000 SEK was saved annually when the heat pump runs at average capacity 54%. After applying the suggested improvements, the savings will be higher and would reach 218 000 SEK annually and the capacity of the heat pump reaches 70%, which is equal to 11% of the total cost of providing heating to the building.

Abstract [sv]

Koldioxid, som ett naturligt kylmedel är säkert och miljövänligt. Det är också ett ekonomiskt kylmedel som kan användas i bostadsvärmepumpar. Analys har gjorts för att utvärdera uppförandet av CO2-värmepumpen i Gamen 12 (Skrapan) i Södermalmområdet, och vasakronan äger denna byggnad; vilket är ett fastighetsbolag. Byggnaden uppfyller sina värmebehov genom att ansluta till fjärrvärme .

Vidare installerades CO2-värmepumpen för att återvinna den tillgängliga högspänningsavfallsenergin från byggnaden. Utvärderingen börjar med ett år av fältmätningar från maj 2017 till maj 2018 av ett befintligt system. Dessutom är kvalitetskontroll och revision av data väsentliga för att få de mest exakta värdena. Därefter följs användningen av nödvändiga ekvationer för att uppskatta och fastställa parametrar som är kritiska för värmepumpens prestanda. Exempelvis inkluderar några av de väsentliga parametrarna temperatur och tryck.

Vidare användes i en studie en numerisk modell för att presentera fyra olika scenarier som hanterar de parametrar som påverkar värmepumpens prestanda. Scenarierna syftar också till att förbättra systemet för framtida eller liknande installationer. Resultaten visar att värmepumpens prestanda kan förbättras med 16% respektive 14% när utloppsgaskylstemperaturen och indunstningstemperaturen optimeras. Systemets bästa prestanda uppnås när utloppsgaskylstemperaturen sjönk och förångningstemperaturen ökade samtidigt. Denna förändring gav det bästa optimala värdet, vilket är upp till 30% högre än tidigare prestanda. Ett annat scenario skapades för den framtida installation. I detta scenario antogs att värmepumpen består av tre gaskylare, varav två kommer att användas för uppvärmning av hushållsvatten medan den andra används för rymmeuppvärmning. Resultaten visade att den nya installationen lovar ekonomiska resultat och ger bättre prestanda i systemet. Slutligen antogs en ekonomisk bedömning i den här studien och det genomförde resultatet av kostnadsbesparingar med en specifik Kapacitet hos systemet som är 168000 SEK / år och motsvarar 8% av den totala kostnaden som resultaten visade. Efter att ha tillämpat de föreslagna förbättringarna kommer besparingarna att bli högre och uppgå till 218000 SEK / år vilket motsvarar 11% av den totala kostnaden för uppvärmning till byggnaden.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 76
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:486
Keywords [sv]
Koldioxidtrans-kritisk värmepump, Fältmätningar, Gamen 12 (Skrapan), Vasakronan, Bostadshus, Kostnadsbesparingar.
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-253825OAI: oai:DiVA.org:kth-253825DiVA, id: diva2:1327034
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Master of Science - Sustainable Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-12 Created: 2019-06-18 Last updated: 2019-11-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2089 kB)9 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2089 kBChecksum SHA-512
5004637235702f61badf35d5d8566adf69f3ce391d6374df815542c8a53761558f6776057c28e773efb582cd0564575b820108d0029215132b4c033ec180db5b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 9 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 62 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf