1 / 23

Driftoptimering av värmepumpssystem

Driftoptimering av värmepumpssystem. Fredrik Karlsson SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Per Fahlén Chalmers Tekniska Högskola. Två projekt inom eff-Sys. Integrerad styrning av kyl- och värmepumps-anläggningar (t.o.m. 021231)

pello
Download Presentation

Driftoptimering av värmepumpssystem

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Driftoptimering av värmepumpssystem Fredrik Karlsson SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Per Fahlén Chalmers Tekniska Högskola

  2. Två projekt inom eff-Sys • Integrerad styrning av kyl- och värmepumps-anläggningar • (t.o.m. 021231) • Driftoptimering av värmepumpssystem – behovsstyrning av värme och varmvatten • (03-01-01 till 04-02-29)

  3. Bakgrund • Optimal drift av värmepumpssystem kräver optimering av: • Värmekälla och värmesänka • Värmepumpens drift i förhållande till behovet • Värmepumpens interna drift Fas 3 Fas 2 Fas 1

  4. Systemgränser för arbetet Fas 1 – Integrerad styrning av kyl- och värmepumpsanläggningar

  5. Systemgränser för arbetet Fas 2 – Driftoptimering av värmepumpssystem

  6. Systemgränser för arbetet Fas 3 – Arbetet framöver

  7. Syfte och mål • Syftet är att undersöka förutsättningarna för att optimera värmepumpssystemets drift med hjälp av ett överordnat styrsystem och nya komponenter. • Optimeringen omfattar det totala systemet, dvs värmepumpens interna drift och värmepumpens drift i förhållande till värmebehovet

  8. Relevans Antal sålda värmepumpar i Sverige per år • Kyl-och värmepumpssystem förbrukar ca 12-15 TWh el per år • En effektivitetsökning på 10 % skulle alltså ge en reduktion av elanvändningen med ca 1,5 TWh • Den totala elproduktionen från vindkraft 2001 var 0,4 TWh

  9. Metodik • Litteraturstudie • Laboratorieprov • Bedömning av energibesparingspotential • Optimeringsmetod undersökt genom simuleringar • Varmvattenberedning undersökt genom laboratorieprov • Värmesystemets inverkan undersöks genom kunskapssammanställning

  10. Litteraturstudie - resultat • Effektivare värmepumpar kan fås med • Varvtalsstyrda kompressorer • Varvtalsstyrda pumpar/fläktar • Elektroniskt styrda expansionsventiler • Varvtalsstyrda kompressorer kan vara effektivare pga: • Bättre drift vid dellast • Färre cykler av/på • Minskat behov av avfrostning • Minskat behov av tillskottseffekt

  11. Laboratorieprov - experimentvärmepump

  12. Laboratorieprov - provmetod • Dellastprov enligt prCEN/TS 14825 • Varvtalsstyrning • Intermittent styrning • Driftpunkterna definieras av temperaturen på inkommande köld- och värmebärare • Full last definieras som drift med frekvensen 80 Hz • Dellasten definieras sedan utifrån värmeeffekten vid fullastprovet • Dellasten regleras med varvtalet för varvtalsstyrning och med tiden av/på vid intermittent styrning

  13. Laboratorieprov - resultat Resultat från liknande prov med annan kompressor ej utvecklad för varvtalsstyrning

  14. Optimering av värmepumpssystemet • Detta kan delas upp i två delar: • Optimal reglering • Hitta det bästa sättet att hålla processparametrarna på önskade nivåer • Optimal driftpunkt • Hitta den bästa driftpunkten

  15. Optimeringsmetoder • On-line • För processer utsatta för störningar och där processparametrarna förändras över tiden • Off-line • Kan användas för processer med långsamma förändringar av processparametrar och få störningar

  16. Optimering on-line • Långsamma, ofrekventa störningar och snabb dynamik i processen • Stationär optimering • Direkta metoder • Ingen matematisk modell av processen • Ofta enkel att implementera • Långsam metod • Indirekta metoder • Kräver matematisk modell av processen • Svårare att implementera • Snabbare metod • Snabba, frekventa störningar • Dynamisk optimering

  17. Optimera – med avseende på vad?

  18. Aktuell optimeringsmetod Nelder-Meads Simplexmetod

  19. Optimering - målfunktion • Optimering utan bivillkor • Optimering med bivillkor

  20. Optimering utan bivillkor

  21. Sammanfattning / Slutsatser • Stor potential för ökad energieffektivitet genom att använda varvtalsstyrda kompressorer • Ytterligare förbättrad energieffektivitet kan uppnås genom att utveckla mer energieffektiva pumpar/fläktar • Den föreslagna optimeringsmetoden visar lovande resultat men kräver ytterligare utvärdering

  22. Fortsättning av projektet • En eller flera optimeringsmetoder tas fram • Optimeringsmetod(er) undersöks för olika värmesystem genom simuleringar • Den eller de mest lovande koncepten undersöks med fysisk värmepump+reglersystem mot realtidsimulerat hus+värmesystem • Effektivare komponenter och optimeringsmetod undersöks även för luftvärmepump bl.a för att få med avfrostningsfunktionen i analysen

  23. SP Sveriges Provnings- och Forskningsinstitut Installationsteknik, CTH Elforsk Nibe IVT Thermia Värme Danfoss JEFF Electronics Wilo Grundfos Uponor Wirsbo Carrier LK Lagerstedt & Krantz REHAU Thermopanel Projektdeltagare Energimyndigheten

More Related