| dc.description.abstract | Hovedhensikten med denne masteroppgaven er å avdekke gunstige driftsområder for de tre naturlige kuldemediene ammoniakk, CO2 og propan ved å undersøke effektiviteten gjennom en rekke forskjellige scenarioer. Det er tatt høyde for at tur/returtemperatur til varmesystemet endrer seg med utendørs temperatur, noe som gjør utslag på varmeytelsen og COP. Det er i tillegg benyttet aggregatdata for hver av kuldemediene for å fremstille så realistiske resultater som mulig.
I denne masteroppgaven er det utført nominelle beregninger basert på aggregatdata, utarbeidet en matematisk modell i EES og gjennomført termodynamiske analyser i programvaren Coolpack. Herunder er det utført en termodynamisk analyse av de tre naturlige kuldemediene ammoniakk, CO2 og propan, hvor det er anvendt bergvarme og luft som varmekilde. De naturlige kuldemediene ble simulert på bygningskategoriene boligblokk, sykehjem og kontorbygg. For hver bygningskategori ble det forutsatt to arealer, ett gjennomsnittlig for Norge, samt ett større bygg. Hver av kategoriene ble også utformet etter TEK 97 og passivhusstandarden, for å få et bredt spekter av dimensjonerende effektbehov til oppvarming.
Nominelle beregninger og termodynamiske analyser viste store forskjeller ved bruk av luft som varmekilde kontra bergvarme, hvor bergvarme med en temperatur fra 2-8 °C gir en mer stabil COP ved alle tilfeller. Valg av bygge standard viste seg også å ha innvirkning på varmepumpesystemene, hovedsakelig ved økt dimensjonerende effektbehov til oppvarming og temperatur til varmesystemet ved TEK97 sammenlignet med passivhusstandarden. Ammoniakk varmepumpen fungerte best ved turtemperaturer mellom 50-40 °C, hvor dimensjonerende effektbehov til oppvarming var mer enn 115 kW. Ved bruk av bergvarme som varmekilde leverte ammoniakk stabil COP på rundt 1,5 - 3,9 på kaldeste dag. Den høye kritiske temperaturen til ammoniakk gjør at massestrømmen blir lavest ut av de tre kuldemediene, noe som igjen resulterer i redusert dimensjon på rør og ventiler. En CO2 varmepumpe kan, med sitt høye driftstrykk, levere høyere temperaturer til varmesystemet enn ammoniakk og propan, og er derfor mer egnet når turtemperaturen er høy, som ved TEK97. Ved gitte returtemperaturer var mest gunstige gasskjøletrykk et sted mellom 75-90 bar, og ved bergvarme som varmekilde leverte CO2 varmepumpen COP mellom 3,5 - 3,9 og rundt 2,3 - 2,5 med luft som varmekilde, på kaldeste dag. Herunder er seriekobling av varmelaster etter synkende temperaturbehov en god løsning. Propan varmepumpen fungerte best når dimensjonerende effektbehov til oppvarming var under 100 kW, samt en turtemperatur under 60 °C. COP lå mellom 1,9 - 3,3 ved bruk av bergvarme og fra 0,2 – 1,9 ved bruk av luft, på kaldeste dag. | en_US |
